隧道台阶法施工详解
2、台阶法施工工艺工法
台阶法施工工艺工法QB/ZTYJGYGF—SD—0102—2011第五工程有限公司赵继平1 前言1.1 工艺工法概况台阶法开挖是将隧道设计断面分成两次开挖（不包括仰拱)，其中上台阶超前一定距离后，上下台阶同时并进的施工方法。
台阶法开挖法是隧道施工中采用最多的开挖方法，主要适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩，同时在地质条件较差的Ⅴ级围岩也可采用台阶法开挖（Ⅴ级围岩在采取超前支护、临时仰拱等有效支撑手段且监控量测数据未发生的异常的情况下慎重使用）.台阶法施工围岩适应性强,便于挖掘机、装载机、自卸汽车等大型机械设备联合施工，施工进度快，稳定性好。
台阶法简单分为长台阶法、短台阶法、三台阶法，长台阶法上台阶长度35~50m，下台阶长度20m，整个断面分为上下两个台阶分别进行开挖、出渣、支护施工（在上台阶可使用多功能平台进行钻眼爆破和支护施工)，相互干扰小，支护及时，施工进度快,月进尺可达120~150m现在较少采用；短台阶法上台阶长度为5～7m,一般适用于地质条件较差的Ⅳ～Ⅴ级围岩，上台阶洞渣需通过机械转运至下台阶，开挖及支护作业需人工搭设施工平台,上下两个台阶施工相互干扰较大，但利用及时施做仰拱封闭成环，缩短衬砌与掌子面距离,月进尺可一般为90～100m.本工法主要讲述上下短台阶法施工。
以双线铁路隧道为例，隧道设计开挖高度10。
8m，开挖面积100。
5m2，上台阶超前下台阶5～7m，上台阶进行钻眼过程中下台阶进行装碴及运输作业，爆破后由挖掘机将上部洞碴挖运至下台阶,上部安装钢架及打设锚杆过程中下部集中装碴运输,在装碴作业完成后施做下部两侧钢架及锚杆，上下台阶同时进行初期支护喷射砼作业，后部仰拱及衬砌紧跟开挖掌子面施工。
1。
2工艺原理将隧道设计断面分成两部开挖(不包括仰拱），其中下台阶随上台阶同步施工，同时仰拱、二次衬砌紧跟下台阶，由于下台阶距离掌子面距离较短，为后部仰拱及衬砌紧跟开挖掌子面创造了良好的空间作业环境，尤其适合于在围岩较差时初期支护及二次衬砌及时封闭成环.2 工艺工法特点地质条件较差时采取上下短台阶法施工，采用人工组装平台进行开挖、支护作业，设备配置简单，上下台阶同时钻孔和起爆，达到隧道同时开挖掘进的目的，同时可保证开挖后及时完成初期支护，在快速施工的同时能够有效保证施工安全。
隧道爆破设计方案(台阶法)
隧道爆破设计方案（台阶法）一、工程概述本合同段有四座隧道。
隧道区域处于构造剥蚀丘陵—低山地貌区，主要出第四系全新统残坡积碎石土、中元古武当山群片岩和上元古界震旦系上统灯组片岩。
本段内短隧道为Ⅳ、Ⅴ级围岩，中长隧道为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级围岩，其中Ⅳ级围岩采用台阶法爆破开挖（Ⅴ级围岩主要采取人工配合机械开挖，不需要爆破）、锚、喷、格栅、网、初期支护，全断面复合式衬砌。
爆破方法采用光面爆破。
二、光面爆破的特点光面爆破施工，可以减少对围岩的扰动，增强围岩的自承能力，特别是在不良地质条件下效果更为显著，不仅可以减少危石和支护的工程量，而且保证了施工的安全；由于光面爆破使开挖面平整，岩石无破碎，减少了裂隙，这样可以大大减少超欠挖量。
据有关资料统计，光面爆破与普通爆破相比，超挖量由原来的15%～20%降低到4%～7%，不但减少出碴量，而且还很大程度的减少了支护的工作量，从而降低的成本，加快了施工进度。
根据公路隧道“新奥法”施工的需要和工程地质条件，结合施工现场实际情况，我标段的四座隧道中的Ⅲ、Ⅳ级围岩决定采用光面爆破施工。
三、光面爆破方案的确定目前，大断面隧道光面爆破施工有2种方法：一是预留光爆层法；二是全断面一次性开挖法。
根据施工现场的实际条件及围岩情况，本段隧道采用全断面一次性开挖法。
四、台阶法（Ⅳ级围岩）光面爆破设计方案（结合前文内容）1.光面爆破不偶合系数、装药直径公式：/k i D d d == 式中 D 一不偶合系数； dk —炮眼直径，mm; di —炸药直径，mm;a —爆生气体分子余容系数； P —爆生气体初始压力；cσ—岩石的三轴抗压强度；r —绝热指数，；在实际操作过程中，对于周边眼的药卷，我们采取将标准φ32mm 的2号岩石乳化炸药沿轴线对半切（相当于φ20mm ）。
这个数值与理论计算值相近，则实际周边眼不偶合系数D=dk/di =42/20=2.1，符合规范中软岩装药不耦合系数D=2.0-2.5的要求。
隧道三台阶七步法附图
图-1 开挖步骤图
11
1234
5
7
6-16-26-33m～5m
2～3m 2～3m
2～3m 2～3m
4m～6m
1
66
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2
3
457
核心土
7
5
4
21
1
6-23
4m～6m
30～40m
2～3m
2～3m 2～3m 2～3m 3m～5m 仰拱填充
仰拱
初期支护
6-3
6-115～25m 栈桥h 1
h 2
h 3
H
注：
1、上台阶开挖高度不小于上台阶开挖跨度的0.3倍， 一般为3.0～4.0m。
2、中、下台阶开挖高度为隧道总开挖高度(不含仰拱) 减去上台阶开挖高度后平均分配，一般为3.0～3.5m。
3、上台阶核心土长度(隧道纵向)3.0～5.0m,高度1.5 ～2.5m,宽度为上台阶开挖跨度的1/3～1/2。
施工步骤：
第1步：施作超前支护后，开挖拱部弧形导坑，预留核心土，施作拱部初期支护； 第2、3步：开挖左右侧中台阶并施作初期支护； 第4、5步：开挖左右侧下台阶并施作初期支护； 第6步：分别开挖上、中、下台阶核心土；
第7步：开挖隧底并施作仰拱初期支护封闭成环。
图-2 开挖透视图
1
1
1
2
3
4
5
6-1
6-2
6-3
7
超前支护 衬砌
仰拱
栈桥
施工工序纵断面示意图
施工工序正面示意图
图-3 施工工序图。
隧道台阶法施工方式
在当前隧道施工实践中，从施工造价及施工速度考虑，施工方法的选择顺序为：全断面法→台阶法→环形开挖留核心土法→中隔壁法(CD法)→交叉中壁法(CRD法)→双侧壁导坑法;从施工安全角度考虑，其选择顺序应反过来。
如何正确选择，应根据实际情况综合考虑，但必须符合安全、快速、质量和环保的要求，达到规避风险、加快进度和节约投资的目的。
1、全断面开挖法全断面开挖法就是按照设计轮廓一次爆破成形，然后修建衬砌的施工方法。
适用条件：(1)I～IV级围岩，在用于Ⅳ级围岩时，围岩应具备从全断面开挖到初期支护前这段时间内，保持其自身稳定的条件。
(2)有钻孔台车或自制作业台架及高效率装运机械设备。
(3)隧道长度或施工区段长度不宜太短，根据经验一般不应小于lkm，否则采用大型机械化施工，其经济性较差。
全断面开挖法隧道机械化施工，有三条主要作业线：开挖作业线：钻孔台车、装药台车、装载机配合自卸汽车(无轨运输)、装渣机配合矿车及电瓶车或内燃机车(有轨运输)。
锚喷作业线：混凝土喷射机、混凝土喷射机械手、锚喷作业平台、进料运输设备及锚杆灌浆设备。
模筑衬砌作业线：混凝土拌和机具、混凝土输送车及输送泵、防水层作业平台、衬砌钢模台车。
全断面法施工特点：(1)开挖断面与作业空间大、干扰小;(2)有条件充分使用机械，减少人力;(3)工序少，便于施工组织与管理，改善劳动条件;(4)开挖一次成形，对围岩扰动少，有利于围岩稳定。
2、台阶法施工台阶法是先开挖上半断面，待开挖至一定长度后同时开挖下半断面，上、下半断面同时并进的施工方法;按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。
近年由于大断面隧道的设计，又有三台阶临时仰拱法，甚至多台阶法。
台阶法施工至于施工中究竟应采用何种台阶法，要根据以下两个条件来决定：(1)初期支护形成闭合断面的时间要求，围岩越差，闭合时间要求越短。
(2)上断面施工所用的开挖、支护、出碴等机械设备施工场地大小的要求。
在软弱围岩中应以前一条为主，兼顾后者，确保施工安全。
台阶法施工工艺工法
台阶法施工工艺工法QB/ZTYJGYGF-SD-0102-2011第五工程有限公司赵继平1 前言1.1 工艺工法概况台阶法开挖是将隧道设计断面分成两次开挖（不包括仰拱），其中上台阶超前一定距离后，上下台阶同时并进的施工方法。
台阶法开挖法是隧道施工中采用最多的开挖方法，主要适用于Ⅲ、Ⅳ级围岩，同时在地质条件较差的Ⅴ级围岩也可采用台阶法开挖（Ⅴ级围岩在采取超前支护、临时仰拱等有效支撑手段且监控量测数据未发生的异常的情况下慎重使用）。
台阶法施工围岩适应性强，便于挖掘机、装载机、自卸汽车等大型机械设备联合施工，施工进度快，稳定性好。
台阶法简单分为长台阶法、短台阶法、三台阶法，长台阶法上台阶长度35～50m，下台阶长度20m，整个断面分为上下两个台阶分别进行开挖、出渣、支护施工（在上台阶可使用多功能平台进行钻眼爆破和支护施工），相互干扰小，支护及时，施工进度快，月进尺可达120～150m现在较少采用；短台阶法上台阶长度为5～7m，一般适用于地质条件较差的Ⅳ～Ⅴ级围岩，上台阶洞渣需通过机械转运至下台阶，开挖及支护作业需人工搭设施工平台，上下两个台阶施工相互干扰较大，但利用及时施做仰拱封闭成环，缩短衬砌与掌子面距离，月进尺可一般为90～100m。
本工法主要讲述上下短台阶法施工。
2，上台阶超前下台阶5100.5m10.8m，开挖面积～以双线铁路隧道为例，隧道设计开挖高度7m，上台阶进行钻眼过程中下台阶进行装碴及运输作业，爆破后由挖掘机将上部洞碴挖运至下台阶，上部安装钢架及打设锚杆过程中下部集中装碴运输，在装碴作业完成后施做下部两侧钢架及锚杆，上下台阶同时进行初期支护喷射砼作业，后部仰拱及衬砌紧跟开挖掌子面施工。
1.2工艺原理将隧道设计断面分成两部开挖（不包括仰拱），其中下台阶随上台阶同步施工，同时仰拱、二次衬砌紧跟下台阶，由于下台阶距离掌子面距离较短，为后部仰拱及衬砌紧跟开挖掌子面创造了良好的空间作业环境，尤其适合于在围岩较差时初期支护及二次衬砌及时封闭成环。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
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。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法技术特点： （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。
大断面隧道三台阶七步开挖法
隧道三台阶七步法
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
隧道三台阶七步法
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。
隧道三台阶七步法
1、三台阶七步开挖法概况
三台阶七步开挖法原则： 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。
隧道三台阶七步法
2、三台阶七步开挖法施工工艺
2.1 施工工艺流程
（1）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。
隧道台阶法施工详解
隧道台阶法施工详解The document was prepared on January 2, 2021隧道台阶法施工详解1、长台阶法台阶长度L≥5B,B为洞室的宽度.甚至可以上台阶先贯通,即为“半断面法”.特点：进度快,仅次于全断面法.适用于：Ⅲ～Ⅰ级围岩.上台阶先贯通在现实中存在风险尤其是山体呈现偏压状态时尤其小心,做好两侧洞口以避免洞内变形量过大.2、短台阶法台阶缩短： 1～B≤ L＜5B,特点：①支护闭合时间加快,围岩稳定性增加；②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰.适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩当长台阶法出现支护变形量过大的时候,应该停止掌子面施工,下台阶跟进落底形成短台阶模式.只要设计支护强度没问题,下台阶落底之后能十分有效的控制围岩的变形.它掘进慢的原因就在于仰拱紧跟其后.围岩等级为4级的时候单次开挖进尺不宜大于2m,当围岩为5级的时候一次进尺不得大于两品拱架具体情况视围岩而定.3、超短台阶法上台阶长度仅为3-5m特点：更有利于控制围岩变形,但上下台阶相隔太近,施工干扰大.适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩此方法因为上台阶只有三至五米无法采用大型机械施工,至适合小型机具配合人工开挖.当短台阶法出现支护变形量过大的时候,应该停止掌子面施工,下台阶跟进落底形成超短台阶模式.只要设计支护强度没问题,下台阶落底之后能十分有效的控制围岩的变形.它掘进慢的原因就在于仰拱紧跟其后及人机械配合人工开挖.一般适合铁路隧道小断面且洞身不高的情况下.围岩等级为4级的时候单次开挖进尺不宜大于2m,当围岩为5级的时候一次进尺不得大于两品拱架具体情况视围岩而定.4、三台阶法施工上台阶长度仅为3-5m特点：更有利于控制围岩变形,但上中下台阶相隔太近,施工干扰大.适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩的大断面施工.1上台阶在上一循环的超前支护防护下,弱爆破开挖①部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,钻设径向锚杆、锁脚锚管,复喷混凝土至设计厚度.2中台阶弱爆破开挖②部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,钻设径向锚杆,复喷混凝土至设计厚度.施做临时仰拱：架设临时横撑A,铺设钢筋网,并喷混凝土封闭临时仰拱.3下台阶弱爆破开挖③部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,钻设径向锚杆、锁脚锚管,复喷混凝土至设计厚度.根据实际情况,必要时可架设临时横撑B.4隧底弱爆破开挖④部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,架立钢架,复喷混凝土至设计厚度.5灌筑V部仰拱,待仰拱混凝土初凝后,灌筑仰拱填充VI部至设计高度.6根据监控量测分析,确定二次衬砌时机,利用衬砌模板台车一次性灌注拱墙衬砌.三台阶法施工要求：1隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则.2如有超前支护等辅助施工措施,应首先利用上一循环架立的钢架施作完毕,再开挖下一台阶.3开挖方式采用弱爆破,爆破时严格控制炮眼深度及装药量.4各步台阶一次开挖长度宜控制在~1m之间,第 3 部台阶开挖后仰拱应紧跟.5施工中,V级围岩地段开展洞内外观察及拱顶下沉、净空变化监控量测,量测断面间距不大于5m,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据.6围岩段封闭位置距离掌子面不得大于35m.7V级围岩上台阶每循环开挖进尺不应大于1榀钢架；边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距,仰拱开挖前必须完成钢架锁脚.8对于不良地质地段二次衬砌应及时施作,二次衬砌距离掌子面V级围岩不得大于70m.9临时支护,施工中尽量倒换使用5、4-5级围岩短台阶开挖、超短台阶开挖与三部法开挖各种断面形式均适合铁路或公路单线隧道超短台阶开挖与三部法开挖,大断面深埋段围岩较好污水的情况下三台阶开挖.。
隧道三台阶七步法附图
图-1 开挖步骤图
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6-16-26-33m～5m
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核心土
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2～3m 2～3m 2～3m 3m～5m 仰拱填充
仰拱
初期支护
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6-115～25m 栈桥h 1
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注：
1、上台阶开挖高度不小于上台阶开挖跨度的0.3倍， 一般为3.0～4.0m。
2、中、下台阶开挖高度为隧道总开挖高度(不含仰拱) 减去上台阶开挖高度后平均分配，一般为3.0～3.5m。
3、上台阶核心土长度(隧道纵向)3.0～5.0m,高度1.5 ～2.5m,宽度为上台阶开挖跨度的1/3～1/2。
施工步骤：
第1步：施作超前支护后，开挖拱部弧形导坑，预留核心土，施作拱部初期支护； 第2、3步：开挖左右侧中台阶并施作初期支护； 第4、5步：开挖左右侧下台阶并施作初期支护； 第6步：分别开挖上、中、下台阶核心土；
第7步：开挖隧底并施作仰拱初期支护封闭成环。
图-2 开挖透视图
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超前支护 衬砌
仰拱
栈桥
施工工序纵断面示意图
施工工序正面示意图
图-3 施工工序图。
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隧道台阶法施工详解
1、长台阶法
台阶长度L≥5B,B为洞室的宽度;甚至可以上台阶先贯通,即为“半断面法”;
特点：进度快,仅次于全断面法;
适用于：Ⅲ～Ⅰ级围岩;
上台阶先贯通在现实中存在风险尤其是山体呈现偏压状态时尤其小心,做好两侧洞口以避免洞内变形量过大;
2、短台阶法
台阶缩短： 1～B≤ L＜5B,
特点：
①支护闭合时间加快,围岩稳定性增加；
②台阶缩短加大了对下台阶施工的干扰;
适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩
当长台阶法出现支护变形量过大的时候,应该停止掌子面施工,下台阶跟进落底形成短台阶模式;只要设计支护强度没问题,下台阶落底之后能十分有效的控制围岩的变形;它掘进慢的原因就在于仰拱紧跟其后;围岩等级为4级的时候单次开挖进尺不宜大于2m,当围岩为5级的时候一次进尺不得大于两品拱架具体情况视围岩而定;
3、超短台阶法
上台阶长度仅为3-5m
特点：更有利于控制围岩变形,但上下台阶相隔太近,施工干扰大;
适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩
此方法因为上台阶只有三至五米无法采用大型机械施工,至适合小型机具配合人工开挖;当短台阶法出现支护变形量过大的时候,应该停止掌子面施工,下台阶跟进落底形成超短台阶模式;只要设计支护强度没问题,下台阶落底之后能十分有效的控制围岩的变形;它掘进慢的原因就在于仰拱紧跟其后及人机械配合人工开挖;一般适合铁路隧道小断面且洞身不高的情况下;围岩等级为4级的时候单次开挖进尺不宜大于2m,当围岩为5级的时候一次进尺不得大于两品拱架具体情况视围岩而定;
4、三台阶法施工
上台阶长度仅为3-5m
特点：更有利于控制围岩变形,但上中下台阶相隔太近,施工干扰大;
适用于：Ⅳ、Ⅴ级围岩的大断面施工;
1上台阶
在上一循环的超前支护防护下,弱爆破开挖①部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,钻设径向锚杆、锁脚锚管,复喷混凝土至设计厚度;
2中台阶
弱爆破开挖②部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,钻设径向锚杆,复喷混凝土至设计厚度;施做临时仰拱：架设临时横撑A,铺设钢筋网,并喷混凝土封闭临时仰拱;
3下台阶
弱爆破开挖③部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,铺设钢筋网,架立钢架,钻设径向锚杆、锁脚锚管,复喷混凝土至设计厚度;根据实际情况,必要时可架设临时横撑B;
4隧底
弱爆破开挖④部,施作台阶周边的初期支护：初喷混凝土,架立钢架,复喷混凝土至设计厚度;
5灌筑V部仰拱,待仰拱混凝土初凝后,灌筑仰拱填充VI部至设计高度;
6根据监控量测分析,确定二次衬砌时机,利用衬砌模板台车一次性灌注拱墙衬砌;
三台阶法施工要求：
1隧道施工应坚持“弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则;
2如有超前支护等辅助施工措施,应首先利用上一循环架立的钢架施作完毕,再开挖下一台阶;
3开挖方式采用弱爆破,爆破时严格控制炮眼深度及装药量;
4各步台阶一次开挖长度宜控制在~1m之间,第 3 部台阶开挖后仰拱应紧跟;
5施工中,V级围岩地段开展洞内外观察及拱顶下沉、净空变化监控量测,量测断面间距不大于5m,及时反馈结果,分析洞身结构的稳定,为支护参数的调整、灌筑二次衬砌的时机提供依据;
6围岩段封闭位置距离掌子面不得大于35m;
7V级围岩上台阶每循环开挖进尺不应大于1榀钢架；边墙每循环开挖支护进尺不得大于2榀钢架间距,仰拱开挖前必须完成钢架锁脚;
8对于不良地质地段二次衬砌应及时施作,二次衬砌距离掌子面V级围岩不得大于70m;
9临时支护,施工中尽量倒换使用
5、4-5级围岩
短台阶开挖、超短台阶开挖与三部法开挖各种断面形式均适合
铁路或公路单线隧道超短台阶开挖与三部法开挖,大断面深埋段围岩较好污水的情况下三台阶开挖;。