六部台阶开挖法在浅埋暗挖隧道施工中的应用

傅思亮 中铁二十四局集团公司

1 工程概况

厦门杏林大桥主体工程C标段，是连接厦门杏林大桥和厦门高崎机场的一条公路干道。主要工程包括明挖U型槽、明挖隧道（喇叭口）、下穿铁路暗挖隧道（分左右线）、明挖隧道（分左右线）、下穿嘉禾公路暗挖隧道（分左右线）、明挖U型槽（分左右线），各部分相对位置具体见图1。

图1 主要工程布置平面示意图

下穿嘉禾公路隧道开挖断面位于公路下方，主要地质情况：第四系人工填筑土、低液限粘土，属软弱围岩地质。

嘉禾公路是厦门市进出岛的主要通道之一，车流量大，交通繁忙。嘉禾公路在下穿公路暗挖隧道范围段主要为路基填方，埋置深度为5-8 m，下穿嘉禾公路暗挖隧道左右线长度分别为76 m、65 m，在本工程整个施工过程中，主要是要确保上方嘉禾公路的正常通车，确保隧道不发生坍塌和变形侵限。为了达到这一目标，设计中全隧道范围内采用长大管棚超前预支护和超前小导管预支护的措施，具体见图2。

2 大断面隧道施工方法及六部台阶开挖法施工介绍

目前，国内对于大断面隧道的开挖方法主要有：CRD法、CD法、双侧壁导坑法、三台阶七步法、明挖法等。六部台阶开挖法施工是根据CRD法演变而来，该方法共分六部开挖与初级支护，最后形成一个整体支护体系。与其他方法比较，六部台阶开挖法分多部施工，开挖面多，每部开挖面积小，能有效缩短开挖和支护时间，减少对围岩的扰动，同时，各个开挖面能够错开作业，既能保证安全，又能达到一定的进度要求，在软弱围岩中比较适应。

图2 下穿嘉禾公路暗挖隧道超前预支护设计断面布置图

3 六部台阶开挖法施工顺序及要求

本隧道左右线均从出口（高崎国际机场）方向单向开挖施工（见图 3）。

3.1 第一步：①、③、⑤号导洞开挖及支护

(1)按照现有施工进度分别开挖①、③、⑤号导洞（每两个开挖工作面之间需错开5 m，且不能同时施工）；

(2)开挖完成后及时进行初级支护及钢架背后回填注浆；(3)进入下一个循环。

3.2 第二步②、④、⑥号导洞开挖及支护

(1)按照现有施工进度分别开挖②、④、⑥号导洞（每两个开挖工作面需错开5 m，同时要和上层对应的导洞错开5 m，且不能同时施工）；

(2)开挖完成后及时进行初级支护（含仰拱）及钢架背后回填注浆；

(3)进入下一个循环。

3.3 第三步 施作二次衬砌模筑混凝土

二次衬砌模筑混凝土每循环以5 m为宜。

(1)拆除部分钢支架；

(2)安装防水层；

(3)二次衬砌钢筋施作；

(4)二次衬砌模筑混凝土施工；

(5)施工下一个循环。

图3 下穿嘉禾公路暗挖隧道六部台阶开挖法施工顺序图

4 施工要点及主要技术措施

4.1 开挖及初级支护施工

开挖施工前确认：长管棚就位，管内注浆施工完成；隧道洞口全断面注浆施工完成；量测体系布点完成及监测人员到位；每个导洞开挖前确认超前小导管注浆施工完成。

(1)①、③、⑤号导洞开挖采用人工，每循环开挖进尺按照一榀钢架的间距，②、④、⑥号导洞开挖采用人工配合小型机械，每循环开挖进尺按照一榀钢架的间距，开挖不得使用爆破法，上下、邻近导洞开挖作业面不宜同时作业，应错开5 m以上。

(2)每个导洞开挖完成后及时安装钢架、施作锚杆及钢筋网（钢架、锚杆、钢筋网在洞外按要求加工），及时进行喷浆，尽快封闭开挖面围岩，形成封闭。

(3)对初衬背面进行小导管注浆，使之达到密实，对于①、③号导洞，应在两侧钢架下部1 m范围内采用锁脚小导管进行注浆，为②、④号导洞开挖提供条件。

4.2 出渣

(1)①、③、⑤号导洞采用人工出渣（用小平板车向下倾卸），②、④、⑥号导洞采用人工配合小型机械出渣。

(2)出渣作业时，要特别注意，不得碰撞钢架。

4.3 仰拱施工

(1)仰拱开挖宜和②、④、⑥号导洞开挖同时进行（即②、④、⑥号导洞开挖时直接挖到仰拱的底部），并将②、④、⑥号导洞钢架立柱直接立在仰拱的钢架上，使之形成整体。

(2)施工仰拱径向锚杆，施作仰拱初期支护，使之形成封闭。

(3)一段范围内（4-6 m）②、④、⑥号导洞的仰拱初期支护全部完成后，应及时施作该段仰拱（注意：此时②、④、⑥号导洞的钢架立柱不能拆除，直接埋入在仰拱内，待二次衬砌施作时切割除）。

4.4 二次模筑混凝土施工

(1)一段范围内（10-12 m）②、④、⑥号导洞的仰拱全部完成后，应根据隧道监控量测数据及现场施工组织安排，拆除钢架的中立柱及临时横撑，做好施作二次模筑混凝土的准备；

(2)按照设计要求施作防水层及二次衬砌钢筋；

(3)利用衬砌模板台车进行二次模筑混凝土灌注（每次衬砌长度控制在5 m）。

5 监控量测

本隧道属软弱浅埋大断面隧道，按照设计要求进行监控量测，监控量测分为地面部分和洞内部分，在同一个断面处设置监控量测点，主要监控量测净孔变化、拱顶下沉和地表沉降，进行地表下沉、拱顶下沉、净空收敛、土体位移变形监测等，用以指导施工。

地表部分测点在隧道中线的正上方，间距5 m，施工前进行测点布置，施工中按照要求进行测量，根据测量数据计算总沉降量和沉降速率，用以指导施工。

洞内部分测点设于隧道①、③、⑤号导洞中线上方的初衬内拱顶和①、③号导洞两侧拱脚处，初级支护后进行测点布置，每5m设置一个断面（和地表册点在同一里程断面），用测量仪器测设隧道初级衬砌轮廓线的变化情况，拱顶下沉变化情况，拱腰的收敛情况，根据测量数据计算总变形量和变形速率，用以指导施工，同时作为二次衬砌前净空断面检查依据。

6 结束语

(1)对于穿越交通干线的暗挖隧道、软弱破碎围岩隧道及浅埋隧道，采用六部台阶开挖法施工，对增加施工安全度，具有较好的效果。

(2)不良地质隧道的施工控制重点是防止坍塌，在施工管理上不应盲目追求形象进度，必须严格执行软弱围岩施工"18字"方针，稳扎稳打，步步为营；在施工工艺上主要是控制开挖长度（以一榀拱架间距为宜），及时、规范施作初级支护，尽早形成封闭体系。

(3)本隧道在长大管棚超前支护下，采用六步法开挖施工，在施工全过程中，公路的沉降控制较好，隧道未发生坍塌，保证了安全和进度，收到了预期的效果。