“二台阶四步扩大拱脚法”在软岩隧道施工中的应用

陈 建

（中铁十五局三公司，四川 郫县 611731）

1 工程概况

笔者施工的某隧道全长4922.35m，其中V 级围岩所占比例达75%。全段岩性以千枚岩夹板岩及炭质千枚岩夹板岩为主，均为软弱岩，围岩软弱破碎，自稳能力差，遇水易软化，受地应力和地质构造等影响，在施工中可能引起较大的挤压性大变形。

1.1 施工方法分析

图纸设计采用的三台阶七步法施工，实际施工中由于台阶分步较多，虽对每分步的临时稳定性有利，但造成初期支护封闭不及时，仰拱封闭距掌子面距离较长，对隧道整体稳定性非常不利。因改用二台阶四步法减小支护封闭的距离，使支护封闭距离小于25m。

1.2 “三台阶七步法”施工工艺

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，预留核心土长度为3～5m，宽度为隧道开挖宽度的1/3～1/2。第2、3 步：左、右侧中台阶开挖：开挖进尺为0.6m，开挖高度一般为3～3.5m，左、右侧台阶交错开挖。第4、5 步：左、右侧下台阶开挖：开挖进尺为0.6m，开挖高度一般为3～3.5m，左、右侧台阶错开2～3m。第6 步：开挖上、中、下台阶预留核心土，各台阶分别开挖预留的核心土，开挖进尺与各台阶循环进尺相一致。第7 步：开挖隧底：每循环开挖长度宜为2～3m，开挖后及时施作仰拱初期支护，完成隧底开挖、初期支护循环后，及时施作仰拱及仰拱回填（如图1 所示）。

1.3 “二台阶四步扩大拱脚法”施工工艺

2 施工结果对比分析

2.1 测点布置

2.2 数值对比分析

3 结语

两阶工况下，早期应力释放较大，前期收敛值大于三台阶工况，但由于支护封闭时间早于三台阶工况，故在后期收敛趋势变缓。在施工面到达监测断面前一段距离内，地层变形就已存在，在掌子面通过监测断面前，拱顶下沉达最终变形的55%左右，底部隆起达最终变形的45%左右，测线1 达最终变形的60%左右，测线2 达最终变形的22%左右。在上台阶通过监测断面开挖后约10m 范围施工对拱顶下沉、底部隆起与水平收敛的影响较大，两台阶收敛变缓拐点基本在此时出现。

三台阶工况下，开挖分步较多，每一分步开挖范围较小，故前期收敛值都比较小，均小于两台阶工况。在掌子面通过监测断面前，拱顶下沉达最终变形的45%左右，底部隆起达最终变形的32%左右，测线1 达最终变形的17%左右，测线2 达最终变形的10%左右。但后期过程中，由于开挖分步较多，导致支护封闭时间晚，后期收敛明显大于两台阶工况。

表1 二台阶四步大拱脚法开挖示意

表2 周边位移计算结果

两台阶工法施工分步少，支护封闭时间早，虽然造成早期隧道周边位移较大，但收敛速度快，利于隧道的长期稳定。另外，两台阶工法开挖断面相对较大，利于大型机械运作，便于施工快速安全进行。