摘要：结合工程实例，介绍浅埋隧道进洞施工方案，并分析微台阶施工工艺原理及具体施工步骤，并得出微台阶法可较少对围岩的破坏影响，从而从实际工程实例探讨微台阶法在浅埋隧道进洞中的应用。
关键词：浅埋；隧道；施工方案；微台阶；技术
1、工程概况
新寨隧道位于甘肃省宕昌县境内位于白龙江河谷区，兰州至广元段一个双线通道，地形平缓，村镇密布，隧道于白龙江右岸新寨村北侧进洞，下穿新寨沟，新寨村西侧出洞，全长610m，隧道最大埋深约122m，洞身沟谷中最小埋深约18m。衬砌完最大洞宽12.9m，最大洞高10.8m主要为IV级、VI级围岩，隧道采用复合式衬砌。
2、施工方案及原则
新寨隧道出口为V级围岩洞口浅埋段（浅埋3-10m）开挖断面尺寸为164.78m2,考虑到断面尺寸较大且该段围岩情况为粗细圆砾土自稳性较差的特点，经多方案对比优化最终研究决定采用微台阶法施工。 施工中坚持原则“先预报、管超前、短进尺、早支护、快封闭、勤测量”的原则，在超前支护完成后人挖掘机进行开挖，严格控制开挖进尺，及时支立型钢拱架并做好扩大拱脚、拱脚支垫、连接钢筋焊接和锁脚锚管固定，严格控制各作业面之间的距离，做到及时封闭，以监控量测信息指导施工，以便调整初期支护参数和确定二次衬砌时间。
3、微台阶法施工工艺原理
微台阶法采用3级短台阶，先进行上台阶拱部开挖并施作拱部初期支护，再左右错位开挖中台阶及施作中台阶初期支护，随后开挖下台阶施作下台阶初期支护，最后进行仰拱开挖初期支护紧跟并及时施作仰拱混凝土，使整个开挖断面封闭成环，构成稳定的初期支护体系，保护围岩的天然承载能力有效控制围岩变形。
4、技术特点
4.1利用超前长管棚使之在洞口段形成连续的棚架，以防止初期松弛，地压扩大，土体塌落。
4.2利用锁脚小导管表面积较大的特点，凭借锁脚小导管与土体的摩擦力使初期支护与土体形成一个稳定的整体。
4.3开挖进尺较小，开挖方式较灵活。当遇见隧道变形较大时增加临时仰拱，使开挖空间及时成环，以减少变形。
5、施工工艺流程及施工注意事项
5.1 施工工艺流程
施工工艺流程如图5.1所示。
图5.1 微台阶法施工工艺流程图
5.2具体施工步骤如下：
5.2.1 做好施工准备后，人工开挖1部，保留1部中间核心土。施作1部导坑周边的初期支护，架立I20钢架（间距60cm），并设径向锚杆和锁脚锚杆。进行初期支护时，系统锚杆除按照设计外，在拱部左右拱脚各对称增加8根4.5m长的注浆小导管作为锁脚锚杆，使隧道初期支护与土体形成一个受力整体，具体见图5.1-1。
5.2.2 1部上台阶施工3m-4m后，人工配合机械开挖2部，接长I20钢架，并设径向锚杆和锁脚锚杆。进行初期支护时，系统锚杆除按照设计外，在拱部左右拱脚各对称增加8根4.5m长的注浆小导管作为锁脚锚杆，使隧道初期支护与土体形成一个受力整体。
5.2.3 2部中台阶左侧施工2m-4m后，人工配合机械开挖3部并施作周边的初期支护，步骤及工序同2部。2与3错开1-2m，2与3完成后适当施做临时仰拱，具体见图5.1-2。
5.2.4 3部中台阶右侧施工1-2m后，人工配合机械开挖4部。接长I20钢架，并设径向锚杆和锁脚锚杆。进行初期支护时，系统锚杆除按照设计外，在拱部左右拱脚各对称增加6根4.5m长的注浆小导管作为锁脚锚杆，使隧道初期支护与土体形成一个受力整体，具体见图5.1-3。
图5.1-1
图5.1-2
5.2.5 4部下台阶左侧施工2-3m后，人工配合机械开挖5部并施做周边的初期支护，步骤及工序同4,4与5错开3m左右， 4与5完成后施做下台阶临时仰拱。在滞后于5部下台阶右侧3-4m后，人工配合机械开挖6部。架立I20钢架，使隧道底部初期支护封闭成环。施作6部仰拱及仰拱填充。
5.2.6 及时监控测量，进行反馈，施作防水层，浇筑6部二次衬砌。
图5.1-3
5.3 隧道监控量测
5.3.1测量项目及频率
监控量测是在隧道施工过程中重中之重，是对施工方法、结构支护参数进行调整的信息化工作。要做好监控量测，先要确定监控量测的必测项目和频率，必测项目和频率见表5.3.1。
表5.3.1 监控量测必测项目及频率
操作要点：
5.3.1.1根据隧道地质情况、施工方法、断面情况制定监控量测实施方案，制定监控量测控制基准值，成立监控量测工作小组，及时掌握使用先进仪器设备。
5.3.1.2隧道开挖时要及时对工作面地质变化和围岩稳定情况进行观察，察看喷射混凝土、锚管和钢架等的工作状态，发现异常时立即采取相应处理措施。同时要做好洞顶地面观察和沉降监测。
5.3.1.3测点应在开挖面施工后及时安设，并尽快取得初始读数，测点布置要牢固可靠、易于识别，并注意保护，拱顶下沉和地表下沉量测基点与洞内和洞外水准基点联测。测点布置如下：水平收敛基线布置3条，起拱线上1m处布置1条，起拱线下1m处布置1条，路面以上1m处水平布置1条。拱顶下沉测点的布置在每个断面内布置3点。
5.3.1.4周边收敛、拱顶下沉及地表下沉各项测点应尽量集中布设在一个横断面，以便测量结果的协调分析、综合运用，测点断面间距为5～10m，土层、结构变化部位适当加密。
5.3.1.5加强监控测量管理，及时反馈信息，提高应变能力。
5.3.2隧道施工动态监测
隧道深部位移观测，是通过多点位移计量测孔壁岩土体不同深度处位移。它不同于隧道围岩收敛观测，后者仅能测到隧道净空收敛变形，前者则能测到洞室围岩内不同深度上轴向变形。因此，根据这些观测资料，可分析判断隧道等地下构筑物围岩位移的变化范围和松弛范围，预测预报围岩稳定性，为修改锚杆支护参数和隧道理论分析提供重要依据。
操作要点：
5.3.2.1根据隧道地质条件分析及现场地表踏勘情况，确定隧道深部位移观测布设桩号，测试布设点的坐标，确定多点位移计监测深度。
5.3.2.2每次量测数据时，应重复测读二次以上，并取其中二次接近值的平均值作为正式读数，记录在表内。
5.3.2.3观测间隔时间：安装埋设后30d之内，每天测读l～2次；第1～3个月每2d测读1次；3个月以后，每周测读1～2次。若设计有特殊要求，则可按设计要求进行。
5.4 微台阶施工注意事项
5.4.1由于土体粘结力差，开挖后容易发生垮塌，因此在开挖时严格控制挖掘机开挖深度，保证掌子面平齐，防止出现悬空，为便于作业，开挖长度可增加20cm。
5.4.2根据现场机械施工要求，适时挖除核心土，但必须保证核心土的长度。核心土必须保证其长度和宽度，核心土宽度一般不得小于对应高度洞身宽度的50％，为发挥机械施工功效和便于安装拱部钢架，上台阶核心土高度为2m，核心土顶面距拱顶高度2m。
5.4.3上下台阶每循环进尺为一榀拱架间距，仰拱每次开挖支护3榀拱架长度；上台阶长度3～5m，掌子面距仰拱初支距离控制在12m以内，掌子面与仰拱钢筋混凝土及仰拱回填距离控制在15m以内，掌子面与二次衬砌间距控制在60m以内。
5.4.4锁脚锚管在土质隧道的施工非常关键，必须按设计长度、数量和角度进行施工，同时锁脚锚管的施工随型钢拱架的作业及时跟进。
5.4.5开挖轮廓要预留支撑沉落量及变形量，并利用量测反馈信息进行及时调整。
6、微台阶法优缺点
6.1优点：
6.1.1有利于结构的稳定；
6.1.2循环时间缩短；相对其他台阶法，施工时避免了上台阶出砟对下断面施工的干扰，同时下断面出砟时，上断面进行立拱及喷砼作业，下断面喷砼时上断面可进行钻孔作业，循环时间缩短。
6.1.3有利于人员的组织；微台阶开挖时施工人员可根据现场人员情况来进行组织，人员数量活动空间较大。
6.2缺点：
6.2.1施工干扰打；微台阶上、下台阶作业相互干扰打，要注意施工组织。
6.2.2施工工序质量要求高；在微台阶施工过程中，对下断面的左右错进的控制，扒砟时对上断面拱架的保护、上断面锁脚的施工质量等要求较高。
7、结语
微台阶法采用3级短台阶，先进行上台阶拱部开挖并施作拱部初期支护，再左右错位开挖中台阶及施作中台阶初期支护，?随后开挖下台阶施作下台阶初期支护，最后进行仰拱开挖初期支护紧跟并及时施作仰拱混凝土，使整个开挖断面封闭成环，构成稳定的初期支护体系，保护围岩的天然承载能力有效控制围岩变形。微台阶法施工可以有效的控制围岩的变形，为二次衬砌打下良好的基础。利用微台阶法施工，可以充分利用机械设备，形成多个工作面流水作业。
参考文献
[1]陈建平，吴立.地下建筑工程设计与施工[M].武汉：中国地质大学出版社，2000 TZ204-2008 铁路隧道工程施工技术指南
[2]范廉明.浅谈隧道进洞施工方案[J].山西建筑，2007,33（18）；310-311.
论文作者:孙东东
论文发表刊物:《防护工程》2018年第36期
论文发表时间:2019/4/16
标签：台阶论文; 隧道论文; 围岩论文; 断面论文; 初期论文; 量测论文; 锚杆论文; 《防护工程》2018年第36期论文;