三台阶七步开挖法施工工艺
隧道三台阶七步开挖法施工技术
隧道三台阶七步开挖法施工技术一、背景介绍隧道工程是指在山体、水体、城市地下等区域开挖的道路工程。
在隧道工程中，施工难度较大，施工时间长，施工成本高等问题一直困扰着施工方。
目前，隧道工程中采用的开挖方法较多，其中，三台阶七步开挖法是一种较为先进的施工方法，其能够有效地降低隧道工程的施工难度，提高施工效率，减少施工成本，是隧道施工中常采用的方法之一。
二、三台阶七步开挖法介绍三台阶七步开挖法是指在进行隧道开挖时，将开挖提取分为七步进行，其中每三步分为一道台阶，具体步骤如下：1.第一步：掏假隧道在进行三台阶七步开挖法的施工前，需要将隧道口进行掏岩，开挖出一个假隧道。
掏假隧道的目的是为了确保施工的安全，同时也能够统计出开挖的具体范围。
2.第二、三、四步：首道台阶开挖出假隧道后，开始进行第一道台阶的开挖，包括三个步骤：•第二步：下部回填，这一步主要是为了增加隧道施工的自稳力，减少施工风险。
•第三步：顶部挖掘，将隧道顶部的岩体掏空，为第一道台阶的开挖打下基础。
•第四步：第一道台阶的开挖，将位于顶部的岩体进行开挖。
3.第五、六、七步：二、三道台阶完成第一道台阶的开挖后，开始进行第二、三道台阶的开挖，具体步骤如下：•第五步：上部回填，仍然是为了增加隧道的自稳力，降低施工风险。
•第六步：顶部挖掘，将第一道台阶的上部岩体掏空，为第二道台阶的开挖做准备。
•第七步：第二、三道台阶的开挖，将第二、三道台阶的岩体进行开挖。
以上即为三台阶七步开挖法的具体步骤。
三、优点分析三台阶七步开挖法在隧道施工中具有如下优点：1.提高施工效率采用三台阶七步开挖法进行隧道施工，可以将开挖提取分为7步，缩短开挖时间，提高施工效率。
2.降低施工难度三台阶七步开挖法能够有效地降低隧道施工难度，需要的施工人员、机械等资源相对较少，减少了施工难度。
3.减少施工成本由于施工难度和施工时间的减少，三台阶七步开挖法能够降低隧道施工的成本，具有经济效益。
四、存在问题三台阶七步开挖法在隧道施工中也存在一些问题：1.环境保护难度较大隧道开挖需要大量的岩石爆破，会对周边的环境造成影响，比如大量的噪音、塵土等会对周边环境和居民造成影响。
典型施工方案三台阶七步开挖法
中交第一航务工程局第三工程公司典型施工方案工程名称：新建兰新铁路第一双线兰州至西宁段站前工程LXS-3标段典型施工项目：三台阶七步开挖法断面开挖方案编制日期：2010年4月19日方案报送日期：2010年4月20日审批：编制：2010年4月20日目录一编写依据 (2)二、施工工艺 (2)三、三台阶七步开挖法控制要点 (3)四、质量保证措施 (6)一编写依据1、《客运专线铁路隧道工程施工技术指南》TZ214-20052、《客运专线铁路隧道工程施工质量验收暂行标准》铁建设[2005]160 号3、《施工作业指导书》4、施工设计图纸二、施工工艺IV级围岩较差、V级围岩较好地段采用三台阶七步法。
开挖采用挖机开挖，人工或风镐配合修整，局部围岩较好部分采用浅眼松动爆破，严格控制装药量。
三台阶七步开挖法施工施工工艺见图“V级围岩三台阶七步开挖法施工作业程序示意图”及图“V级围岩三台阶七步开挖法施工作业工艺流程图”。
以下是本标段采用三台阶七步开挖法的施工段落：第一步是上台阶开挖。
弧形开挖拱部，预留核心土。
核心土顶部距拱顶1.6~1.8m，两侧距边墙3.0m，核心土顶部留有3.0~4.0m长的平台。
根据地质情况每一次掘进1~2 榀钢架间距，最长不得大于2 榀钢架间距。
开挖、修整至设计轮廓后立即初喷3~5cm混凝土，及时铺设钢筋网、架设拱脚以上50cm 处，紧贴钢架两侧按斜向下倾角45°打设锁脚锚管，锁脚锚管于钢架采用U 形钢筋牢固焊接，锚、喷至30c m 厚度。
第二、三步是中台阶开挖。
应先开挖边墙一侧，再开挖边墙的另一侧，并错开2.0~3.0m 的距离，避免上台阶的初期支护在同一位置是悬空。
每侧每次开挖长度为1~2 榀钢架间距，最长不得大于3 榀钢架间距。
开挖、修整至设计轮廓后立即初喷4cm 混凝土，及时铺设钢筋网、架设钢架，在钢架墙腰以上50cm处，紧贴钢架两侧按斜向下倾角45°设锁脚锚管，锁脚锚管与钢架采用U形钢筋牢固焊接，锚、喷至30cm混凝土。
隧道“三台阶七步开挖法”
隧道三台阶七步开挖法是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。
下面就从技术特点、施工工艺流程等方面说明隧道三台阶七步开挖法。
三台阶七步开挖法施工立体效果图三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 平方米，具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工。
主要表现包括：黄土、强风化岩层（强风化泥岩、强风化泥质粉砂岩等）。
不适用于围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段（但经过反压处理或施做超前大管棚后可采用）。
隧道开挖断面约为150～165 平方米，围岩级别为V级，上层风积砂质黄土，下伏上第三系泥岩，夹薄层砂岩、石膏岩和岩盐，虽然洞口地址表现为浅埋偏压，但洞口施做了一环30m长的Φ108超前大管棚支护，因此，可以采用三台阶七步开挖法。
技术特点（1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。
部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。
（2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。
（3）适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。
（4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。
（5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。
施工原则采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。
施工工艺流程三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：A、上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；B、中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护：C、中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期支护。
每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。
三台阶七部法
1.4.3三台阶七步法三台阶七步法施工工艺流程见图1-10、图1-11。
三台阶七步开挖法施工工艺流程图图1-10 三台阶七步法施工流程图图1-11 三台阶七步法横断面图三台阶七步开挖工法工序说明第一步：a.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；b.开挖①部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚砼封闭；c.分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，架立钢架；d.施作锁脚钢管；e.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第二步：a.在滞后于①部2-3米后，左右交错开挖②、③部；b.喷5cm厚砼封闭掌子面；c.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架，并设锁脚钢管；d.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第三步：a.在滞后于③部2-3米后，左右交错开挖④、⑤部；b.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；c.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度；第四步：分台阶开挖⑥部。
第五步：a.在⑥部开挖15-25米后开挖⑦部；b.隧底周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；c.复喷砼至设计厚度。
第六步：灌筑Ⅷ部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充应分次施作)。
第七步：根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑拱墙衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
三台阶七步法施工注意事项（1）开挖应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分部平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。
（2）仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合成稳固的支护体系（3）施工过程中应通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。
（4）应完善洞内的临时防排水措施，防止地下水侵泡拱脚基础。
（5）上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。
（6）各分部开挖宽度台阶高度可根据施工工具、人员等安排适当调整。
（7）钢架临时墙角应设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。
（8）开挖进尺应根据初支钢架间距确定，Ⅴ级围岩不超过1榀钢架间距，预留核心土的长度在3～5m为宜。
三台阶七步开挖法
超前支护
（1） 黄土隧道严格按设计 要求施作超前支护，超前小 导管沿线路纵坡布置于钢架 外缘。 （2）软弱破碎岩石隧道严 格按设计要求施作超前支护 ，超前小导管沿线路纵坡布 置于钢架外缘。 （3）严格按注浆工艺加固 地层，保证隧道开挖在超前 支护的保护下施工。
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初期支护
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初喷砼封闭掌子面
⑵ 开挖进尺应根据初期支护 钢架间距确定，隧道周边部 位预留30cm人工开挖，其余 部位采用机械开挖。
⑶ 核心土长度控制在3～5m ，宽度为隧道开挖宽度的 1/3～1/2。
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施工步骤
岩石隧道 ⑴机械辅以人工开挖， 最大进尺不得超过1.5m ，严格控制超欠挖。 ⑵采用弱爆破时，严格 控制装药量，减少围岩 扰动。
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施工步骤
第2、3步 左、右侧中台阶开挖：开
挖进尺应根据初期支护钢架 间距确定，最大不得超过 1.5m，开挖高度一般为3～ 3.5m，左、右侧台阶错开2 ～3m，开挖后立即初喷3～5 混凝土，及时进行喷、锚、 网系统支护，接长钢架，在 钢架墙脚以上30cm高度处， 紧贴钢架两侧边沿按下倾角 30°打设锁脚锚杆，锁脚锚 杆与钢架牢固焊接，复喷混 凝土至设计厚度。
施工工艺流程上部弧形导坑开挖施作初期支护开挖上中下台阶预留核心土左右错开开挖中台阶施作初期支护左右错开开挖下台阶施作初期支护超前支护测量放样施作仰拱施作仰拱填充围岩稳定性评判修正支护参数分段开挖隧底施做初期支护断面检查否满足施工步骤图开挖步序图施工步骤第1步黄土隧道预留核心土环向开挖上部弧形导坑上台阶开挖矢跨比必须大于03fl03开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定隧道周边部位预留30cm人工开挖其余部位采用机械开挖
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施工工艺流程
隧道施工开挖三台阶七步流水开挖法
隧道施工开挖三台阶七步流水开挖法摘要：在公路建设工程中，隧道施工属于公路施工中重要环节之一，对于隧道施工安全及施工方法都是直接影响到整个工程的进度及费用。
处理的好坏直接决定工程质量的高低。
然而三台阶七步流水开挖法对隧道工程施工过程中的安全起到了决定的保障，对工程质量起到了可靠的保证；对工程进度的顺利进行起到积极推进作用；从而保证隧道工程项目的顺利实施。
关键词：隧道施工；三台阶七步流水；开挖法在隧道施工组织设计技术方案中，隧道的施工开挖方法和进尺直接影响到隧道的施工安全，特别是施工人员的生命安全隧道的施工安全，直接影响到工程进度、费用，处理不好还会给工程质量带来终身的隐患。
因此，隧道的科学施工开挖方法和精细化的管理对工程施工安全、质量和进度都能得到可靠的保证，经济上也能得到一定的效益。
我就三台阶七步流水开挖法施工工艺流程总结如下：(一)施工作业要求（1）采用三台阶七步开挖法施工，将超前地质预报纳入施工工序，并根据工程水文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。
（2）采用三台阶七步开挖法施工，根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保证隧道开挖安全。
在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中，超前支护应按设计要求进行加强。
（3）三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：（1）以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破。
（2）弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护。
（3）其他分步平行开挖，平行施作初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环。
（4）仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系。
（5）施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。
（6）完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。
（二）三台阶七步开挖法施工步骤第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3～5m，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3～1/2。
隧道三台阶七步开挖法作业指导书1
隧道三台阶七步开挖法作业指导书一、总则1、三台阶七步开挖法（以下简称“三台阶七步开挖法）是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的隧道施工方法。
2、三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100~180㎡，是根据以往大断面隧道施工的经验确定的。
该方法适用Ⅳ、Ⅴ级围岩，地质主要有砂岩、砂岩夹泥岩等；不适用条件有围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段（但经过反压处理或施做超前大管棚后可采用）。
3、三台阶七步开挖法具有下列技术特点：（1）施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。
部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。
（2）在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。
(3)三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械化施工，利于施工工序转换。
适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。
（4）在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。
（5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
二、施工准备1、在采用三台阶七步开挖法施工前，查阅大量设计文件和资料，结合三台阶七步开挖法的特点，按照隧道的规模和工期要求，有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书，并进行详细的施工技术交底，对作业人员进行岗前培训和安全教育，从事特殊工种的作业人员持证上岗。
2、根据施工进度要求，施工机械、人员分期、分批组织上场。
针对大断面隧道的特点，人员和施工机械配套如下表：根据隧道施工情况分析，单作业面施工作业人员配备见表3.2.1，并可根据施工现场情况及时调整。
三、施工工艺1、施工工艺流程三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：（1）上部弧形导坑环向开挖，施作拱部初期支护；（2）中、下台阶左右错开开挖，施作墙部初期支护；（3）中心预留核心土开挖，隧底开挖，施作隧底初期支护。
隧道出洞施工三台阶七步法
隧道出洞施工三台阶七步法按隧道新奥法施工的基本原理遵循“短进尺、弱爆破、早封闭、勤量测”的施工原则，抑制围岩变形，按上中下三台阶法开挖出洞施工，最大限度地发挥围岩自身的承载能力。
隧道三台阶七步法掘进开挖施工中严格遵守：“管超前、严注浆、短进尺、强支护、勤量测、早封闭”的原则。
三台阶法开挖的施工工艺和技术措施第一步：利用上一循环开挖支护时架立的钢架，施作小导管超前支护→进行①部弱爆破开挖→进行Ⅰ部导坑拱部初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。
第二步：滞后①→Ⅰ部导坑≥3~5m，进行②部弱爆破开挖→进行Ⅱ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架和临时钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。
第三步：滞后②→Ⅱ部导坑≥3~5m，进行③部弱爆破开挖→进行Ⅲ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。
第四步：滞后③→Ⅲ部导坑≥3~5m，进行④部弱爆破开挖→进行Ⅳ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。
第五步：滞后④→Ⅳ部导坑≥3~5m，进行⑤部弱爆破开挖→进行Ⅴ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度。
第六步：滞后⑤→Ⅴ部导坑≥2~3m，进行⑥部弱爆破开挖核心土→进行⑥部弱爆开挖时，按照2~3m分⑥-1、⑥-2、⑥-3台阶分部开挖。
第七步：滞后⑥-3部≥3~5m，进行⑤部弱爆破开挖→进行Ⅵ部导坑边墙初期支护，其工作内容含：初喷4cm厚混凝土封闭，架立边墙钢架，挂钢筋网，接长焊接钢架周边纵向连接钢筋，施作系统锚杆和锁脚锚杆（管），复喷混凝土至设计厚度→进行仰拱衬砌施工，其工作内容：根据设计如果有仰拱钢筋，先进行钢筋绑扎，立模浇筑仰拱混凝土→进行仰拱填充混凝土施工，其工作内容：根据设计如果有中心排水沟，先进行中心排水沟立模、待浇筑段端模立模后，浇筑仰拱顶填充混凝土。
三台阶七部法
1.4.3三台阶七步法三台阶七步法施工工艺流程见图1-10、图1-11。
三台阶七步开挖法施工工艺流程图图1-10 三台阶七步法施工流程图图1-11 三台阶七步法横断面图三台阶七步开挖工法工序说明第一步：a.利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护；b.开挖①部，同时，每循环进尺一次，掌子面喷5cm厚砼封闭；c.分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，架立钢架；d.施作锁脚钢管；e.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第二步：a.在滞后于①部2-3米后，左右交错开挖②、③部；b.喷5cm厚砼封闭掌子面；c.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架，并设锁脚钢管；d.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
第三步：a.在滞后于③部2-3米后，左右交错开挖④、⑤部；b.导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；c.钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度；第四步：分台阶开挖⑥部。
第五步：a.在⑥部开挖15-25米后开挖⑦部；b.隧底周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架；c.复喷砼至设计厚度。
第六步：灌筑Ⅷ部仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充应分次施作)。
第七步：根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑拱墙衬砌(拱墙衬砌一次施作)。
三台阶七步法施工注意事项（1）开挖应以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破，各分部平行作业，平行施作初期支护，各分部初期支护应衔接紧密，及时封闭成环。
（2）仰拱应紧跟下台阶施作，及时闭合成稳固的支护体系（3）施工过程中应通过监控量测掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全。
（4）应完善洞内的临时防排水措施，防止地下水侵泡拱脚基础。
（5）上、中、下台阶预留核心土开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。
（6）各分部开挖宽度台阶高度可根据施工工具、人员等安排适当调整。
（7）钢架临时墙角应设锁脚钢管，以确保钢架基础稳定。
（8）开挖进尺应根据初支钢架间距确定，Ⅴ级围岩不超过1榀钢架间距，预留核心土的长度在3～5m为宜。
三台阶七步法开挖
11 应加强监控量测工作，根据量测结果，及时调整支护参数，确定二次衬砌施作时间，进行信息化施工管理。
12 应完善洞内临时防排水系统，严禁积水浸泡拱（墙）脚及在施工现场漫流，防止基底承载力降低。当地层含水量大时，上台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟，将水引至隧道中部或两侧排水沟排出洞外。必要时应配合井点降水等措施，降低地下水位至隧道仰拱以下，确保施工顺利进行。反坡施工时，应设置集水坑将水集中抽排。
13 隧道施工应加强洞内通风，作业环境应符合职业健康及安全标
安全保证措施：
在高于3m的架子上作业，必须拴安全绳。严禁在同一安全桩上拴几根安全绳和在一根安全绳上拴几个人。
进入施工现场的所有人员，必须戴安全帽。
各个作业面特别是与装、运作业面要相互错开，严禁上下重叠作业。
从事爆破、电力、高处起重等特种作业人员，各种机械的操作人员及机动车辆驾驶人员，经劳动部门专业培训和考试并取得合格证后，方能独立操作，并严格按照相应的技术操作规程操作。
三台阶七步开挖法的施工工艺流程
二、三台阶七步开挖法的施工工序及步骤：
三台阶七步开挖法施工步骤见图-1，开挖透视图见-2，施工工序见图-3所示。
第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度为3～5m，宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖后立即初喷3～5cm混凝土。 上台阶开挖矢跨比应大于0.3，开挖后及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°打设锁脚锚杆，锁脚锚杆与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度。
隧道三台阶七步开挖法施工工艺工法
三台阶七步开挖法施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0108-2011第五工程有限公司刘建萍1 前言1.1工艺工法概况1995年，德国采用拱部、台阶和仰拱三层七部暗挖—复合衬砌技术开挖面积达265m2的最大的高速公路三车道隧道—恩格贝格山底公路隧道开始。
1997年日本在修建神户鸣门线舞子隧道过程中，采用TBM、SlitDrill法与四(六)部中壁NATM机械开挖，三车道和停车带(四车道)开挖面积为148.33m2～186.51m2。
在国内，2005年至2008年间，弧形导坑三台阶七步开挖施工工艺在黄土隧道Ⅳ级围岩地段得以成功的运用。
该工艺规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及时调整闭合时间，方便机械化施工，利于施工工序转换，大大提高了施工效率。
1.2工艺原理大断面黄土隧道施工按照“新奥法”原理。
开挖后立即进行初期支护，保证在最短时间封闭围岩，及时完成仰拱，使型钢成环，根据量测数据确定最佳二衬施工时间，尽早完成二衬施工。
2 工艺工法特点2.1根据黄土隧道的断面尺寸、埋深和黄土的含水量等特性，并结合目前国内施工机械设备实际情况，经过不同步长工况下监控量测数据对比分析，形成了大断面黄土隧道弧形导坑三台阶七步开挖工法的各个步距要求。
2.2初期支护由钢拱架、钢筋网片、锚杆、锁脚锚管、超前小导管、喷射微纤维混凝土等组成。
2.3大断面黄土隧道采用新奥法施工，合理安排工序衔接，可加快施工进度，缩短工期。
2.4采用监测信息化技术指导施工，使施工及成本始终处于受控状态。
3 适用范围本工艺工法适用于土质围岩的大断面铁路、公路隧道深埋段（Ⅳ级围岩）施工。
4主要引用标准4.1《高速铁路隧道工程施工技术指南》（铁建设【2010】241号）、《铁路隧道工程施工技术指南》（TZ204）、《铁路隧道工程施工质量验收标准》（TB10417）、《铁路工程测量规范》（TB10101）、《公路隧道施工技术规范》（JTG F60）、《公路工程质量检验评定标准》（JTG F80/1）。
三台阶七步开挖施工工工艺
三台阶七步法开挖方法及施工工艺（一）三台阶七步法开挖方法见施组图7-3-5三台阶七步法开挖方法示意图1、⑴利用上一循环架立的钢架施作隧道超前支护。
⑵弱爆破或人工开挖①部，同时，每循环进尺，掌子面喷5cm厚砼封闭。
⑶分部施作①部导坑周边的初期支护，即初喷4cm厚砼，架立钢架。
⑷锁脚钢管，钻设系统锚杆。
⑸复喷砼至设计厚度。
2、⑴在滞后于①部一段距离后，弱爆破左右交错开挖②、③部。
⑵喷5cm 厚砼封闭掌子面。
⑶导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架。
⑷锁脚钢管，钻设系统锚杆。
⑸复喷砼至设计厚度。
3、⑴在滞后于③部一段距离后，弱爆破左右交错开挖④、⑤部。
⑵导坑周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架。
⑶钻设系统锚杆后复喷砼至设计厚度。
4、分台阶开挖⑥部。
5、⑴开挖⑦部。
⑵隧底周边部分初喷4cm厚砼，施作钢架。
⑶复喷砼至设计厚度。
6、灌筑⑦部仰拱及隧底填充（仰拱及隧底填充应分次施作）。
7、根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，利用衬砌模板台车一次性浇筑部衬砌（拱墙衬砌一次施作）。
施组图7-3-5 三台阶七步法开挖方法示意图（二）三台阶七步法施工工艺1、施工工艺流程标段内双线隧道Ⅴ级围岩深埋地段设计采用三台阶七步法施工。
三台阶七步开挖法工艺流程如施组图7-3-6”所示。
施组图7-3-6 三台阶七步开挖法工艺流程图2、施工工艺要点⑴洞身开挖采用自上而下分三台阶、七步骤，每开挖一步均应及时施作锚喷支护、安设钢架。
上台阶分部开挖时，分部施作初期支护。
上台阶开挖完成后，滞后一段距离开始第二台阶左、右部开挖及支护，形成左、右两侧开挖及支护相互交叉的情形；同样方法开挖第三台阶。
⑵各部开挖时，周边轮廓尽量保持圆顺，减小应力集中。
⑶各部的底部高程与钢架接头处一致。
⑷后一侧部位开挖后全断面及时封闭。
⑸同台阶左、右部纵向间距，适当拉开一定距离。
⑹仰拱开挖后，及时施工初期支护封闭，灌筑仰拱及隧底填充(仰拱及隧底填充分次施作)。
⑺灌注二次衬砌时，根据围岩监控量测结果，待初期支护收敛后，采用衬砌台车一次性浇筑(拱墙衬砌一次施作)。
(完整word版)隧道三台阶七步开挖法施工技术
张茅隧道三台阶七步开挖法施工技术1张茅隧道三台阶七步开挖法施工技术一、概 况我集团公司承建的郑西客运专线工程所承担的隧道施工主要工程量为隧道18座28.1km ；其中列为铁道部重点工程的有：张茅隧道8483m 、金银山隧道4004m 、交口隧道4012m ，下面谨以张茅隧道为例就隧道三台阶七步流水法施工的做法向各位领导做一简要汇报。
重点工程项目第一标段张茅隧道位于河南省陕县境内，起讫里程DK218+207～DK227+090，隧道全长8483m 。
隧道分别于DK223+200、DK225+560、DK224+747线路前进方向右侧设置三个斜井，一号、二号斜井与线路平面夹角45度，三号斜井与线路平面夹角42.57度，一号斜井长246米，二号斜井长413米，三号斜井长108米。
本管段内的隧道所在区域大多为低山丘陵及黄土台源地貌，张茅隧道进口端DK218+630～DK222+300段属于低山丘陵地貌，地形较陡，地面高程630～860m ，相对高差200m 以上。
出口端 DK222+300～DK227+080段为黄土台源地貌，黄土冲沟发育，多呈“V ”字型，地形切割冲刷严重，地面高程640～740m ，相对高差约100m 。
二、总 则1、三台阶七步开挖法（以下简称“三台阶七步开挖法）是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开，平行推进的隧道施工方法。
2、三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180m 2，是根据以往大断面隧道施工及郑西客运专线张茅隧道施工的经验确定的。
该方法适用Ⅳ、Ⅴ级围岩，地质主要有黄土、强风化岩层等，如张茅隧道为Q 2老黄土（进口为强风化安山岩），不适用条件有围岩地质为流塑状态、洞口浅埋偏压段（但经过反压处理或施做超前大管棚后可采用）。
3、三台阶七步开挖法具有下列技术特点：⑴ 施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。
隧道三台阶七步法
（5）当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满 足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
三台阶七步开挖法规避了侧壁导坑法、中隔壁法及交叉中隔 壁法等需要拆除临时支护及受力转换造成不安全的因素，及 时调整闭合时间，方便机械施工，利于施工工序转换。
三台阶七步开挖法主要内容
1、 三台阶七步法概况 2、 三台阶七步法施工工艺 3、三台阶七步法施工控制要点
1、三台阶七步开挖法概况
大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶 七步开挖法”)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模 式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的 开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工 方法。
2、三台阶七步开挖法施工工艺
（3）三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：
以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；
弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土， 开挖后及时支护；
其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初 期支护衔接紧密，及时封闭成环； 仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；
2、三台阶七步开挖法施工工艺
（3）三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：
施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形 情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工 安全； 完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚 基础。
三台阶七步开挖法施工步骤
拱管超部预前超注支护前浆小支导护
11
1
3
衬砌
6-1 6-2 6-3 5
2 4
仰拱 栈桥
2、三台阶七步开挖法施工工艺
（1）初喷混凝土封闭岩面要求： d、喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩 面粘结力要求。 e、喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或 墙脚自下而上进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩 拱(墙)脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平 顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜 保持在1.0～2.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。
三台阶七步流水作业法
三台阶七步流水作业法
三台阶七步流水作业法适用于Ⅴ～Ⅳ级围岩双线或多线大跨度隧道掘进。
分台阶、分部位，纵向位置错开，同时开挖，同时支护，尽早闭合成环。
对软弱围岩地质变化适应性强，安全可靠。
是铁道部推广的郑西客运专线黄土隧道施工开挖方法。
⑴三台阶七步流水作业法基本原理
隧道开挖过程中，在三个台阶上分七个开挖面，以前后七个不同的位置相互错开同时开挖，然后分步同时支护，形成支护整体，缩小作业循环时间，逐步向纵深推进的作业方法。
①开挖掘进以三个台阶七个工作面同时进行。
②初期支护先上后下，分步实施，然后连成整体形成一个承载拱。
③依据围岩量测结果，调整支护参数，循环进尺0.7～1.5m。
④大型装运机械在中层爬坡道进出，集中并快速完成三个台阶的出碴任务。
⑵三台阶七步流水作业法施工步骤
①七步作业法开挖要求在隧道全断面划分的七个部位同时开挖，由于七个部位分别处于七个里程，从而使一个开挖断面处的围岩暴露的面积减到最小。
第1步：拱顶在超前小导管的保护下将传统的矩形上导坑改为弧形导坑，开挖结束后架设工字钢架，(原砂浆锚杆改为注浆锚管,在钢架每侧拱脚设两组锁脚锚管,φ32热轧无缝钢管，长3米)喷砼，形成较稳定的承载拱。
第2、3步：在拱顶承载拱的支护下，分段扩大拱脚，以一定的时间差先后按同样方法进行支护，使同一断面处暴露的开挖面仅限于
一侧。
第4步：拱部支护完成后中部拉槽。
第5、6步：在已完成拱部支护后，分段左右开挖马口，以一定时间差做边墙支护。
第7步：下台阶核心土挖除后落底并施做仰拱砼，二次衬砌紧跟。
初期支护断面
A-A断面A 锁脚锚管
拱架断面。
三台阶七步开挖法施工工艺
三台阶七步开挖法l 总则1.0.1 为保证铁路大断面隧道施工安全和质量,规范开挖作业程序,加强过程控制,提高施工进度,制定本作业指南;1.0.2铁路大断面隧道三台阶七步开挖法以下简称“三台阶七步开挖法”是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式,分上、中、下三个台阶七个开挖面,各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法;1.0.3三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 m;,具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工;1.0.4三台阶七步开挖法具有下列技术特点：1施工空间大,方便机械化施工,可以多作业面平行作业;部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖,工效较高;2在地质条件发生变化时,便于灵活、及时地转换施工工序,调整施工方法;3适应不同跨度和多种断面形式,初期支护工序操作便捷;4在台阶法开挖的基础上,预留核心土,左右错开开挖,利于开挖工作面稳定;5当围岩变形较大或突变时,在保证安全和满足净空要求的前提下,可尽快调整闭合时间;1.0.5采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度,确保初期支护尽快闭合成环,仰拱和拱墙衬砌及时跟进,尽早形成稳定的支护体系;1.0.6采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外,尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定;2 施工准备2.0.1施工调查前应查阅设计文件和资料,制定调查提纲;施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容;调查结束后应编写施工调查报告;2.0.2施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点,按照建设项目的规模和工期要求,有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书;2.0.3 采用三台阶七步开挖法施工的隧道,应进行施工技术交底,作业人员应进行岗前培训和安全教育,特殊工种的作业人员应持证上岗;2.0.4施工机械配备应满足正常施工要求;实施中,可根据施工进度要求分期、分批组织上场;2.0.5 隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点,以实现机械化均衡生产为目标,配套的生产能力应为均衡施工能力的1．2～1．5倍;3 施工工艺施工工艺流程3.1.1 三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：l 上部弧形导坑环向开挖,施做拱部初期支护；2中、下台阶左右错开开挖,施做墙部初期支护：3 中心预留核心土开挖、隧底开挖,施做隧底初期支护;每部开挖后均应及时支护,隧底初期支护后应及时施做仰拱,尽早封闭成环;3.1.2三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图3．1．2;图3.1.2三台阶七步开挖法施工工艺流程施工作业3.2.1采用三台阶七步开挖法施工的隧道,应将超前地质预报纳入施工工序,并根据工程水文地质变化情况,及时调整各部台阶长度或施工方法,采取相应的技术措施,及早封闭成环,保证施工安全;3.2.2采用三台阶七步开挖法施工的隧道,应根据工程水文地质条件,按设计要求做好超前支护,防止围岩松弛,保证隧道开挖安全;在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中,超前支护应按设计要求进行加强;3.2.3 三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：1 以机械开挖为主,必要时辅以弱爆破；2弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖,预留核心土,开挖后及时支护；3其他分步平行开挖,平行施做初期支护,各分部初期支护衔接紧密,及时封闭成环；4仰拱紧跟下台阶,及时闭合构成稳固的支护体系；5施工过程通过监控量测,掌握围岩和支护的变形情况,及时调整支护参数和预留变形量,保证施工安全；6完善洞内临时防排水系统,防止地下水浸泡拱墙脚基础;3.2.4三台阶七步开挖法施工步骤见图,开挖透视图见．—2,施工工序见图—3;图3.2.4-1施工步骤图 3.2.4-3施工工序图施工步骤：第1步,上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行,环向开挖上部弧形导坑,预留核心土,核心土长度宜为3~5米,宽度宜为隧道开挖宽度的1/3~1/2;开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1.5米,开挖后立即初喷3~5cm砼;上台阶开挖失跨比应大于,开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护,架设钢架,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆,拱脚锚杆和钢架牢固焊接,复喷砼至设计厚度;第2、3步,左右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1.5m,开挖高度一般为3～3.5m,左右侧台阶错开2～3m,开挖后立即初喷3～5cm砼,及时进行喷、锚、网系统支护,接长钢架,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆,拱脚锚杆和钢架牢固焊接,复喷砼至设计厚度;第4、5步,左右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定,最大不得超过1.5m,开挖高度一般为3～3.5m,左右侧台阶错开2～3m,开挖后立即初喷3～5cm砼,及时进行喷、锚、网系统支护,接长钢架,在钢架拱脚以上30cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆,拱脚锚杆和钢架牢固焊接,复喷砼至设计厚度;第6步,上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护,完成两个隧道开挖、支护循环后,及时施作仰拱,仰拱分段长度宜为4~6m;第7步,隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为2~3m开挖后及时施作仰拱初期支护,完成两个隧底开挖、支护循环后,及时施作仰拱,仰拱分段长度宜为4~6m;3.2.5三台阶七步开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆管、钢筋网和钢架等组成,各部分联合受力;初期支护应在开挖后立即施作,以保护围岩的自然承载力,其施工工艺流程见图3.2.5 初期支护施工工艺流程1初喷混凝土封闭岩面：1初喷混凝土应在开挖后立即进行;2用高压风自上而下吹净岩面,埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉;3工作面滴水或淋水时,宜采用钻孔埋管做好引排水;大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土,通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能,也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面;4喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求;5喷射作业应分段分片依次进行,喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行,作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱墙脚；先找平凹洼部分,后喷射凸出部分,各部平顺连接;喷头应与受喷面垂直,喷嘴口至受喷面距离宜保持在～2.0m,沿水平方向以螺旋形划圈移动;2系统锚杆管、钢筋网施做应符合下列要求：1初喷混凝土后应及时施做锚杆,锚杆必须设置垫板;岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置,采取沿锚杆孔进浆的施工工艺；黄土隧道系统锚杆按设计要求选用;2钢筋网可采用为φ8 mm或φ6 mm的HPB235钢制作,网格尺寸宜采用20 cm×20 cm～25 cm×25 cm,搭接长度应为1～2个网格,网片间采用焊接方式连接;3钢筋网随受喷面起伏铺设,其间隙不应大于3 cm,钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固,且钢筋保护层厚度不应小于4 cm;3安装钢架应符合下列要求：1拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置一施做定位锚杆一架设钢架一布设纵向连接筋;2墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板一施做定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋;拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接;3加强钢架拱墙脚锁脚锚杆管施工,各台阶每单元钢架拱墙脚以上30 cm高度处,紧贴钢架两侧边沿按下倾角30;打设4根或4根以上锁脚锚杆管,锁脚锚杆管与钢架牢固焊接,锁脚锚杆直径不应小于22 mm,锁脚锚管直径不应小于42 mm,长度不得小于3．5 m,以控制基脚变形;4施工注意事项及要求：①钢架拱墙脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢,以保证钢架基础稳固;安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物;②钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5 cm,垂直度允许偏差为±2;;③钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固,以增强钢架的整体稳定性;④锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点,锁脚锚杆尾部宜加工成“L”形;钢架连接板应采用栓接牢固连接;⑤钢架和初喷混凝土间有较大间隙时,每隔2 m应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5 cm;4 喷射混凝土厚度应符合设计要求,二次复喷混凝土应分层喷射,每层厚宜为5～6 cm;喷射混凝土表面应平顺,无空鼓、裂缝、酥松,平整度宜采用2 m靠尺检查,允许偏差为侧壁5 cm、拱部7 cm;仰拱施工3．3．1 隧底开挖应采用全幅分段施工,上面铺设仰拱栈桥,每循环开挖长度宜控制在2—3 m;当仰拱施工滞后下部台阶开挖面30～40m时,应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖;短距离跳槽的次数不得多余3次,每次跳槽间隔不得大于10 m;3．3．2隧底开挖后,应及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水,立即初喷3～5 cm厚混凝土封闭岩面,按照设计要求安装仰拱钢架,复喷射混凝土至设计厚度,使初期支护及时闭合成环;3．3．3仰拱应超前拱墙衬砌,每循环浇筑长度宜为4～6 m,仰拱应采用浮放模板支架成型;仰拱混凝土应分段全幅浇筑,一次成型,不留纵向施工缝,仰拱施工缝和变形缝应设置止水带;仰拱表面应平顺,不积水;3．3．4仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑,浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水,连续浇筑,一次成型,不留纵向施工缝;填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行,达到设计强度的100％后允许车辆通行;仰拱填充表面坡度应符合设计要求,应平顺、排水通畅、不积水;3．4监控量测3．4．1监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业进行布点和监测,量测数据可运用工程类比法及时分析反馈,必要时应根据分析结果调整支护参数,以保证施工安全;3．4．2量测项目可分为必测项目和选测项目;必测项目见表3．4．2．选测项目可结合工程实际情况,按照铁路隧道监控量测技术规程的规定选取;表3．4．2监控量测必测项目注：Ho为隧道埋深；b为隧道最大开挖宽度;3．4．3净空变化量测测点布置和初读数的读取应符合下列规定;测点、测线布置详见图3．4．3;图3.4.3 净空变化测点布置1 上部弧形导坑开挖并施做拱部初期支护后,布设拱顶下沉测点A和第一条净空量测基线B—B’,在3～6 h内取得初读数；2 中台阶开挖并施做上部边墙初期支护后,布设第二条净空量测基线c—C’,在3～6 h内取得初读数；3下台阶开挖并施做下部边墙初期支护后,布设第三条净空量测基线D—D’,在3～6 h内取得初读数；4其他量测项目应在开挖后12 h内取得初读数,最迟不得超过24 h,且在下一循环开挖前完成；5拱墙脚净空变化、拱顶、地表观测点应布设在同一断面,便于分析、比较;3．4．4各测点取得初读数据后,应按照位移速度和量测断面距开挖面距离选择量测频率见表3．4．4;当出现异常情况时,应加大量测频率;表3．4．4量测频率注：1 B为隧道开挖跨度；2 当按照“位移速度”和“量测断面距开挖面距离”选择量测频率出现较大差异时,宜取量测频率较高的实施;3．4．5量测数据整理及位移一时间变化曲线绘制应符合下列规定：l量测数据整理时,应将原始数据按照大小顺序,用频率分布的形式显示出一组数据分布情况,进行数据的数字特征计算以及离散数据的取舍;2绘制位移一时间变化曲线,通过回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率;具体方法如下如拱顶下沉：1将量测数据输入计算机系统,绘制位移一时间变化曲线U—f曲线,见图3．4．5；b注：％为拱顶最大允许位移值;图3．4．5 位移一时间变化曲线示意2若u—f曲线如图3．4．5a所示趋于平缓,通过数据处理或回归分析,可推算最终位移值,掌握位移变化规律；3若卜￡曲线出现类似图3．4．5b所示情况,变形有加快发展趋势,表明围岩和支护处于不稳定状态,应停止前方开挖面掘进,加强支护;3一般情况下,采用三台阶七步开挖法施工时,围岩与支护变形有以下规律：开挖中台阶时,A点和B —B’基线位移会发生突变,中台阶墙部初期支护施做完成后,变形趋于平缓；开挖下台阶时,A点和c—c’基线位移会发生突变,下台阶墙部初期支护施做完成后,变形趋于平缓；开挖隧底时,A点和D—D’基线位移会发生突变,仰拱初期支护施做完成,支护全环闭合后,变形趋于平缓;3．4．6 位移控制基准应根据测点距开挖面的距离,由初期支护极限相对位移按表3．4．6要求确定;表3．4．6位移控制基准注: 1 B为隧道开挖宽度；2 Uo为极限相对位移值,可根据隧道的开挖宽度、埋深,按照不同的围岩等级,参照铁路隧道监控量测技术规程或通过工程类比确定;3．4．7根据位移控制基准,可按表3．4．7分为三个管理等级;表3．4．7 位移管理等级注：U 为实测位移值;3．4．8隧道位移管理应符合表3．4．8的规定;表3．4．8变形管理4施工控制要点4．0．1 隧道进洞前应做好洞顶及洞口防排水系统;洞顶及洞口排水沟应铺砌,用砂浆抹面,防止地表水及施工用水下渗,影响结构安全;4．O．2三台阶七步开挖法施工应做好工序衔接;工序安排应紧凑,尽量减少围岩暴露时间,避免因长时间暴露引起围岩失稳;1初期支护应及时封闭成环,全断面初期支护闭合时间宜控制在15d左右,有条件时应尽量缩短闭合时间；2仰拱应超前施做,仰拱距上台阶开挖工作面宜控制在30—40 m,铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行；3二次衬砌距仰拱宜保持2倍以上衬砌循环作业长度,但不得大于50m;4．0．3在满足作业空间和台阶稳定的前提下,应尽量缩短台阶长度,核心土长度应控制在3—5 m,宽度宜为隧道开挖宽度的l／3～l／2;4．0．4三台阶七步开挖法施工应严格控制开挖长度,根据围岩地质情况,合理确定循环进尺,每次开挖长度不得超过1．5 m；开挖后立即初喷3—5 em混凝土,以减少围岩暴露时间;4．0．5严格按设计要求施做超前支护,控制好超前支护外插角,严格按注浆工艺加固地层,保证隧道开挖在超前支护的保护下施工;4．0．6隧道周边部位应预留30 em人工开挖,其余部位宜采用机械开挖,局部需要爆破时,必须采用弱爆破,不得超挖;施工时应严格控制装药量,减少对围岩的扰动;4．O．7 中、下台阶左、右侧开挖应错开,严禁对开,左右侧错开距离宜为2～3 m;4．0．8钢架应严格按设计及规范要求加工制作和架设;钢架应架设在坚实基面上,严禁拱墙脚悬空或采用虚渣回填;钢架应与锁脚锚杆管焊接牢固;4．0．9隧道超挖部位必须回填密实,严禁初期支护背后存在空洞;必要时初期支护背后应进行充填注浆,保证初期支护与围岩密贴;4．O．10施工过程中可采用增加拱墙脚锁脚锚杆管、增设钢架拱墙脚部位纵向连接筋、扩大拱墙脚初期支护基础及增设拱墙脚槽钢垫板等增强拱墙脚承载力等措施控制变形;4．0．1l 应加强监控量测工作,根据量测结果,及时调整支护参数,确定二次衬砌施做时间,进行信息化施工管理;4．0．12应完善洞内临时防排水系统,严禁积水浸泡拱墙脚及在施工现场漫流,防止基底承载力降低;当地层含水量大时,上台阶开挖工作面附近宜开挖横向水沟,将水引至隧道中部或两侧排水沟排出洞外;必要时应配合井点降水等措施,降低地下水位至隧道仰拱以下,确保施工顺利进行;反坡施工时,应设置集水坑将水集中抽排;4．O．13 隧道施工应加强洞内通风,作业环境应符合职业健康及安全标准;。
三台阶七步开挖施工工法
荣誉表彰
2009年10月19日，中华人民共和国住房和城乡建设部以“建质162号”文件发布《关于公布2007-2008年度 国家级工法的通知》，《三台阶七步开挖施工工法》被评定为2007-2008年度国家一级工法。
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工法特点
《三台阶七步开挖施工工法》的工法特点是： ⒈施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖， 工效较高。 ⒉在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。 ⒊适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。 ⒋在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右侧错开开挖，利于开挖工作面稳定。 ⒌当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
注：施工费用以2007-2008年施工材料价格计算
工程实例
施工单位采用《三台阶七步开挖施工工法》的工程实例如下：
⒈郑州至西安客运专线ZXZQ08标张茅隧道长度为8489米，隧道最大涌水量立方米/天，开挖断面164平方米， 地质为Q2老黄土，为全线控制性工程，采用“三台阶七步开挖法”施工进度提升至70~75米/月，高于CD、CRD法 30~35米/月的施工进度；初期支护全环封闭在15天左右，仰拱紧跟开挖面，成环封闭快，确保了隧道施工安全； 较CD、CRD法平均每延米节约7000多元的施工成本；无须投入特殊设备，施工工艺满足质量要求，提前合同工期 50天安全顺利贯通。
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三台阶七步开挖法l 总则1.0.1 为保证铁路大断面隧道施工安全和质量，规范开挖作业程序，加强过程控制，提高施工进度，制定本作业指南。
1.0.2铁路大断面隧道三台阶七步开挖法(以下简称“三台阶七步开挖法”)是以弧形导坑开挖留核心土为基本模式，分上、中、下三个台阶七个开挖面，各部位的开挖与支护沿隧道纵向错开、平行推进的隧道施工方法。
1.0.3三台阶七步开挖法适用于开挖断面为100～180 m。
，具备一定自稳条件的Ⅳ、V级围岩地段隧道的施工。
1.0.4三台阶七步开挖法具有下列技术特点：1施工空间大，方便机械化施工，可以多作业面平行作业。
部分软岩或土质地段可以采用挖掘机直接开挖，工效较高。
2在地质条件发生变化时，便于灵活、及时地转换施工工序，调整施工方法。
3适应不同跨度和多种断面形式，初期支护工序操作便捷。
4在台阶法开挖的基础上，预留核心土，左右错开开挖，利于开挖工作面稳定。
5当围岩变形较大或突变时，在保证安全和满足净空要求的前提下，可尽快调整闭合时间。
1.0.5采用三台阶七步开挖法施工应尽量缩短台阶长度，确保初期支护尽快闭合成环，仰拱和拱墙衬砌及时跟进，尽早形成稳定的支护体系。
1.0.6采用三台阶七步开挖法进行大断面隧道施工除应符合本作业指南要求外，尚应符合国家现行的有关强制性标准的规定。
2 施工准备2.0.1施工调查前应查阅设计文件和资料，制定调查提纲。
施工调查内容应包括工程概况、施工条件、地形地质及其他与工程相关内容。
调查结束后应编写施工调查报告。
2.0.2施工调查后应结合三台阶七步开挖法的特点，按照建设项目的规模和工期要求，有针对性地编制实施性施工组织设计和施工作业指导书。
2.0.3 采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应进行施工技术交底，作业人员应进行岗前培训和安全教育，特殊工种的作业人员应持证上岗。
2.0.4施工机械配备应满足正常施工要求。
实施中，可根据施工进度要求分期、分批组织上场。
2.0.5 隧道施工机械配套应针对隧道大断面的特点，以实现机械化均衡生产为目标，配套的生产能力应为均衡施工能力的1．2～1．5倍。
3 施工工艺3.1 施工工艺流程3.1.1 三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：l 上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；2中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护：3 中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期支护。
每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。
3.1.2三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图3．1．2。
图3.1.2三台阶七步开挖法施工工艺流程3.2 施工作业3.2.1采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应将超前地质预报纳入施工工序，并根据工程水文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。
3.2.2采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保证隧道开挖安全。
在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中，超前支护应按设计要求进行加强。
3.2.3 三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：1 以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；2弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；3其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；4仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；5施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；6完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。
3.2.4三台阶七步开挖法施工步骤见图3.2.4--1，开挖透视图见．3.2.4—2，施工工序见图3.2.4—3。
图3.2.4-1施工步骤图3.2.4-3施工工序图施工步骤：第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3~5米，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3~1/2。
开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5米，开挖后立即初喷3~5cm砼。
上台阶开挖失跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。
第2、3步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。
第4、5步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。
第6步，上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4~6m。
第7步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为2~3m开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4~6m。
3.2.5三台阶七步开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。
初期支护应在开挖后立即施作，以保护围岩的自然承载力，其施工工艺流程见图3.2.5初期支护施工工艺流程1初喷混凝土封闭岩面：1)初喷混凝土应在开挖后立即进行。
2)用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。
3)工作面滴水或淋水时，宜采用钻孔埋管做好引排水。
大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能，也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面。
4)喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。
5)喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱(墙)脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。
喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.0～2.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。
2系统锚杆(管)、钢筋网施做应符合下列要求：1)初喷混凝土后应及时施做锚杆，锚杆必须设置垫板。
岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置，采取沿锚杆孔进浆的施工工艺；黄土隧道系统锚杆按设计要求选用。
2)钢筋网可采用为φ8 mm或φ6 mm的HPB235钢制作，网格尺寸宜采用20 cm×20 cm～25 cm×25 cm，搭接长度应为1～2个网格，网片间采用焊接方式连接。
3)钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙不应大于3 cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋保护层厚度不应小于4 cm。
3安装钢架应符合下列要求：1)拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置一施做定位锚杆一架设钢架一布设纵向连接筋。
2)墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板一施做定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋。
拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接。
3)加强钢架拱(墙)脚锁脚锚杆(管)施工，各台阶每单元钢架拱(墙)脚以上30 cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30。
打设4根或4根以上锁脚锚杆(管)，锁脚锚杆(管)与钢架牢固焊接，锁脚锚杆直径不应小于22 mm，锁脚锚管直径不应小于42 mm，长度不得小于3．5 m，以控制基脚变形。
4)施工注意事项及要求：①钢架拱(墙)脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。
安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物。
②钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5 cm，垂直度允许偏差为±2。
③钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固，以增强钢架的整体稳定性。
④锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点，锁脚锚杆尾部宜加工成“L”形。
钢架连接板应采用栓接牢固连接。
⑤钢架和初喷混凝土间有较大间隙时，每隔2 m应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5 cm。
4 喷射混凝土厚度应符合设计要求，二次复喷混凝土应分层喷射，每层厚宜为5～6 cm。
喷射混凝土表面应平顺，无空鼓、裂缝、酥松，平整度宜采用2 m靠尺检查，允许偏差为侧壁5 cm、拱部7 cm。
3.3仰拱施工3．3．1 隧底开挖应采用全幅分段施工，上面铺设仰拱栈桥，每循环开挖长度宜控制在2—3 m。
当仰拱施工滞后下部台阶开挖面30～40m时，应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。
短距离跳槽的次数不得多余3次，每次跳槽间隔不得大于10 m。
3．3．2隧底开挖后，应及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水，立即初喷3～5 cm厚混凝土封闭岩面，按照设计要求安装仰拱钢架，复喷射混凝土至设计厚度，使初期支护及时闭合成环。
3．3．3仰拱应超前拱墙衬砌，每循环浇筑长度宜为4～6 m，仰拱应采用浮放模板支架成型。
仰拱混凝土应分段全幅浇筑，一次成型，不留纵向施工缝，仰拱施工缝和变形缝应设置止水带。
仰拱表面应平顺，不积水。
3．3．4仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑，浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水，连续浇筑，一次成型，不留纵向施工缝。
填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行，达到设计强度的100％后允许车辆通行。
仰拱填充表面坡度应符合设计要求，应平顺、排水通畅、不积水。
3．4监控量测3．4．1监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业进行布点和监测，量测数据可运用工程类比法及时分析反馈，必要时应根据分析结果调整支护参数，以保证施工安全。
3．4．2量测项目可分为必测项目和选测项目。
必测项目见表3．4．2．选测项目可结合工程实际情况，按照《铁路隧道监控量测技术规程》的规定选取。
表3．4．2监控量测必测项目注：Ho为隧道埋深；b为隧道最大开挖宽度。
3．4．3净空变化量测测点布置和初读数的读取应符合下列规定。
测点、测线布置详见图3．4．3。
拱顶观测点量测基线道隧中心线图3.4.3 净空变化测点布置1 上部弧形导坑开挖并施做拱部初期支护后，布设拱顶下沉测点A 和第一条净空量测基线B —B ’，在3～6 h 内取得初读数；2 中台阶开挖并施做上部边墙初期支护后，布设第二条净空量测基线c —C ’，在3～6 h 内取得初读数；3下台阶开挖并施做下部边墙初期支护后，布设第三条净空量测基线D —D ’，在3～6 h 内取得初读数；4其他量测项目应在开挖后12 h 内取得初读数，最迟不得超过24 h ，且在下一循环开挖前完成；5拱(墙)脚净空变化、拱顶、地表观测点应布设在同一断面，便于分析、比较。