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摘要：近年来公路交通运输量大幅度增加，越来越多的高速公路已不能满足交通运输量发展的需求，因而高速公路扩建迫在眉睫。大断面隧道将作为特殊地形条件下解决高等级公路布线有效且经济的一种结构形式，它对提高交通运输效率、保护与利用自然环境、加快经济建设发展等均有重大的现实意义，将得到越来越广泛的应用，但大断面隧道的出现，为工程界提出了新的课题，本文先简析台阶法在高速公路隧道施工中的优势，然后在施工过程、施工要求以及施工事项相关基础上，详细分析和阐述台阶法在高速公路隧道建设中的实际应用。
关键词：台阶法；高速公路；隧道施工
在我国交通运输领域的快速发展下，隧道作为公路道路中不可缺少的部分，在建设的时候对地下空间的开发逐渐频繁，相关的技术也逐渐成熟。高速铁路建设规模逐渐扩大，跨越长度也在逐渐增长之下，隧道建设穿越各种山体也逐渐变多，开挖时经常会存在比较恶劣和不常见的施工环境。穿越山体隧道施工，其难度很大，所以要为隧道施工设计选择相对合适的开挖途径。在其中使用台阶法，能够实现多个工作面的同步作业。台阶法方便随时调整，施工灵活性很强，在隧道施工中发挥了很大的作用。因此，对台阶法在高速公路隧道施工中的应用做分析有一定现实意义。
一、台阶法在高速公路隧道施工中优势
在高速公路隧道施工中使用台阶法，能够依据隧道埋深和当地地质条件做优化和调节，有着灵活多变的特征，可以充分使用大型机械施工的优势，尽可能避免刚性分割，从而实现施工目标。因为没有严格性的分割，各个台阶都能够成为工作面，能够进行多个工作面的一同施工。台阶法适合使用在围岩风化程度较高的软岩和全风化的硬岩中。此施工方式最为明显的优点是侧墙初期支护可以尽早落底，并且两边开挖比较早，可以利于变形，也利于地下水聚集。并且还预留很大块核心土，可以有利于掌子面围岩稳定性，此方式也适合使用在地质条件比较好的地段中。台阶法是最基本、运用最广泛的施工方法，而且是实现其它施工方法的重要手段。Ⅲ——Ⅳ围岩可采用两台阶法，Ⅴ——Ⅵ围岩需采用多步开挖或者环形开挖留核心土法。断面较高时可进行多台阶施工，每层台阶的高度常用3.5——4.5m，或以人站立方便操作选择台阶高度。当拱部围岩条件发生较大变化时，可适当延长或缩短台阶长度，确保开挖、支护质量及施工安全。
二、台阶法施工在公路隧道中的应用
将台阶法使用在高速公路隧道施工中，其中所能够发挥的优势很多，对于隧道施工而言有很大好处，本文主要以三台阶法为例子，详细阐述此法在隧道施工中的应用。
（一）施工过程
因为隧道断面很大，台阶法使用上中下三台阶施工方式，以此来施工。上台阶施工中，需要把上个循环施工作业提前支护，开挖断面前需要在周围进行初期支护，然后经过弱爆破模式开挖。有问题的地方可经过喷射混凝土来实现设计厚度。中台阶作业中，弱爆破开挖隧道断面，经过施作混凝土、建设钢筋网和建设钢拱架，打锚杆等方式来做好初期支护。接着建设临时仰拱架，提升隧道承重能力，并且在完成之后要喷混凝土封闭。下台阶施工中，开挖时要与中台阶作业环节一样。但是依据实际情况可以经过设置横撑方式来支护加固。临时仰拱施工中，可以使用全幅分段开挖方式，以此来促使运输工作顺利进行。在隧道施工之后，要除杂和清水，并且喷洒混凝土做好初期支护工作。如果规范与设计要求中提出安装仰拱内容，则需要再次喷混凝土把厚度增加到设计的厚度，以此便于把支护封闭成环。
（二）施工要求
隧道施工中需要遵循相关原则，施工中尽量要避免爆破对围岩影响，把进尺尽可能缩短，加固支护，做好检测与测量工作。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆若是在隧道施工中要设置超前支护，则需要使用上个开挖循环设置的钢架，等到施工完成以后再开挖。隧道施工之中，需要使用弱爆破方式，尽可能减少爆破时对围岩的影响。开挖时，每个台阶开挖都要控制在2米左右。施工中，外部围岩封闭部分与开挖掌子面之间要间隔35m。
（三）施工事项
施工台阶法时，要先做好地质和水文勘察。其中要依据台阶法施工隧道，要注重隧道工程中水文和地质情况。在变化报告基础上依据情况调节台阶法的台阶长度与施工方式，一边施工与一边检查来完成封闭成环，确保施工人员生命安全与进度可以有效控制。运用台阶法时，需要提前做超前支护，这样能够预防外部围岩松散情况，进而保障隧道施工能够安全开展。若是存在比较复杂的情况，地质情况比较恶劣。比如遇到断层和破碎带等现象，本身的稳定性较弱，提前做超前支护可以有效加固，预防意外事故。隧道施工时要安全为首，进洞施工前要提前注重洞口与洞顶部的排水。运用三台阶法时，需要在稳定施工基础上，尽量缩短台阶长度。台阶法施工时，施工长度要严格控制，循环进尺需要依据地质实际情况来决定。每前进距离需要低于1.5米，掘进以后要马上喷混凝土，这样做目的是预防外部围岩暴露期太长。隧道施工周围需要提前预留空间便于人员施工，从而提升作业质量。其他部分则可以使用机械作业，若是存在比较难掘进的部分，需要考虑爆破方式开挖。不过爆破按时开发时要减少爆破动对围岩形成的影响，需要严格控制药量。除了上台阶外，其他两个台阶在施工中要左右错开，并且要严谨工作对开。架设钢架时，需要严格把关，钢架要稳定平整，并且要固定好钢架与锁脚锚杆。
(四)注意事项
台阶数不宜过多，台阶长度要适当，充分利用地层纵向承载拱的作用。上台阶高度宜为2.5m，一般以一个台阶垂直开挖到底，保持平台2.5-3m，易于减少翻渣工作量。装渣机应紧跟开挖面，减少扒渣距离，以提高装渣运输效率。软弱地层施工时，单线台阶长度超过1.5倍洞径就要及时封闭，双线隧道台阶长度超过1倍洞径就要及时封闭，未封闭长度大于纵向承载拱跨，就会产生变位骤增现象。台阶法开挖宜采用轻型凿岩机打眼施作小导管，当进行深孔注浆或设管棚时多用跟管钻机，而不宜采用大型凿岩台车。上台阶架设拱架时，拱脚必须落在实处，采用锁脚锚管（灌浆）稳固拱脚，防止拱部下沉。个别破碎地段可配合喷锚支护和挂钢丝网施工，防止落石和崩塌。解决上下部半断面作业的互相干扰的问题，做好作业施工组织、质量监控及安全管理工作。采用钻爆法开挖石质隧道时，应采用光面爆破技术和振动量测控制振速，以减少对围岩的扰动。
结束语：
由于隧道的断面面积、跨度、断面形状扁率均较大，目前尚缺乏足够的理论知识和工程经验。大断面原位扩建隧道一般均采用CRD交叉中隔壁方法开挖，但该开挖方法施工工序复杂，且临时仰拱、中隔墙拆除风险高，施工进度缓慢。因此，如何在确保安全前提下，对大断面隧道原位扩建施工方法进一步的研究和优化，以提高施工方法的效率和可靠性，加快施工进度就显得尤为重要。将台阶法使用在隧道施工中，可以让整个施工过程更加灵活多变，能够随时依据实际情况来调整施工顺序。此施工法的使用，需要结合实际情况，做好上中下台阶的施工，并且要主要施工中的要求，施工中要做好进度和质量的控制，充分发挥台阶法的作用与优势，提升隧道工程质量。
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论文作者:萧整勇
论文发表刊物:《防护工程》2019年20期
论文发表时间:2020/3/7
标签：隧道论文; 台阶论文; 围岩论文; 断面论文; 作业论文; 高速公路论文; 长度论文; 《防护工程》2019年20期论文;