田濤

摘要：在施工過程中，通過整合全斷面和短臺階開挖工法進而形成隧道微臺階開挖工法，這種方法在一定程度上保證了隧道施工的安全，提高了施工的進度。本文通過闡述微臺階法工藝原理和優(yōu)勢，同時對施工工藝流程及操作要點進行分析，為隧道施工提供參考依據。

關鍵詞：微臺階法 隧道施工 創(chuàng)新

1 工程概況

由本公司承建的呼家壕隧道位于內蒙古鄂爾多斯市伊金霍洛旗新街鎮(zhèn)境內，起訖里程為DK5+450～DK9+

293，全長3843m。其中Ⅴ級圍巖3467m，Ⅵ級圍巖214m，明洞162m。全隧共設兩個斜井，1號、2號斜井與正洞相交里程分別為DK7+200和DK8+150，均在線路左側。隧道全部位于直線上，其中DK5+450～DK6+300段850m為4.6‰的上坡，DK6+300～DK9+293段2993m為5.4‰的下坡。

本隧道為國鐵Ⅱ級單線隧道，隧道凈空為31.72m2（4.6m*6.79 m）。隧道進出口分布有風積沙，洞身最大埋深約50m，洞身圍巖以紅砂巖為主，強風化～弱風化，地下水主要是圍巖裂隙水，紅砂巖遇水軟化崩解，極易造成掌子面圍巖坍塌甚至冒頂。設計要求Ⅴ級圍巖采用臺階法施工，Ⅵ級圍巖采用環(huán)形開挖預留核心土法施工，上下臺階間距3～5m。綜合以上問題考慮，呼家壕隧道采用微臺階開挖施工方法。

2 微臺階法工藝原理及優(yōu)勢

在隧道施工過程中，通過整合和改進全斷面和短臺階開挖工法形成微臺階法，通過采用開挖臺架，對上下導坑完成鉆眼和裝藥處理，同時進行起爆、出碴操作，工序之間的銜接在一定程度上明顯縮短，為后續(xù)施工提供廣闊的空間，并且明顯縮短了掌子面與仰拱之間的距離，滿足了隧道工序安全步距的要求，同時也符合了鐵道部強制性的規(guī)定，確保了隧道施工的安全性和施工的進度。微臺階法的優(yōu)勢主要表現在：①只需將拼裝式懸臂平臺設置在原有的全斷面或半斷面開挖臺架上，進而供微臺階鉆眼和噴砼使用。②便于上下臺階的鉆眼、放炮、出碴等操作同時進行；通過平行作業(yè)方式對上下導坑部分工序進行處理，操作時間明顯縮短。當完成上導微臺階初噴后，對錨桿和鋼架集中作業(yè)人員進行處理；上導拱架安裝完成后，對下導錨桿和鋼架進行處理，與此同時對上導進行噴砼作業(yè)。③開挖施工過程中，施工占用空間明顯減少，各工序之間的相互干擾明顯降低，在一定程度上將仰拱、二襯等與掌子面之間的距離控制在30～35m，進而滿足相關規(guī)定的強制性要求。④微臺階法與短臺階開挖法相比，其優(yōu)勢在于施工速度快。

3 施工工藝流程及操作要點

3.1 微臺階法開挖及支護作業(yè)操作流程：開始→開挖臺架就位→上下臺階鉆眼→上下臺階爆破→上臺階翻碴→上導初噴（出碴、下導噴錨）→上導錨桿、立架（下導錨桿、立架）→上導噴錨（下導噴砼）→進入下一循環(huán)

3.2 操作要點：

3.2.1 確定上下臺階長度、高度。結合工程的實際情況，上臺階的長度和高度分別為3～5m和4.75m，下臺階高度4.38m，如圖1所示，微臺階開挖立面、縱斷面。

圖1 微臺階法開挖立面、縱斷面圖

3.2.2 加工施工臺架。通過改裝原有的半斷面或全斷面的施工臺架，進而形成新的微臺階施工臺架，在掘進前進方向上，需要在臺架增設相應的懸臂操作平臺，如圖2所示：

圖2 微臺階法工況示意圖

4 設備與材料

4.1 如下表所示：隧道微臺階法開挖、支護主要設備。

隧道單口作業(yè)面設備配置表

4.2 主要材料。在隧道施工中使用微臺階法，需要結合圍巖的實際類別設置相應的掛網噴砼、格柵鋼架、型鋼鋼架等。

5 質量控制

5.1 鉆孔：對隧道進行鉆眼施工時，布孔要嚴格遵守爆破設計要求，上臺階施工時由于在拱腳處容易發(fā)生欠挖或超挖。因此，需要對周邊眼進行加密布置處理，同時間距控制在30～35cm之間。

5.2 裝藥：在一定程度上，為了避免出現超挖、欠挖，根據光面爆破要求，控制裝藥量。

5.3 起爆順序：掏槽眼→輔助眼→周邊眼→底板眼，同常規(guī)裝藥相比，底板眼的藥量要大，在一定程度上起到拋碴的作用。

5.4 噴射砼：采用濕噴砼，進而確保噴射砼的強度質量，在坍落度方面濕噴砼控制在12～16cm。

6 安全控制

①將微臺階法應用到施工中，通過平行推行的方式對上下臺階進行處理，同時根據設計要求，對鎖腳錨桿及系統(tǒng)錨桿進行施工。②根據設計及規(guī)范的有關要求，確保各工序之間的施工質量，噴射砼的過程中嚴禁出現空洞現象。③個別工序間的交叉作業(yè)會出現在掌子面中，在同一個作業(yè)面上人員和機械共同施工。④在移動開挖臺架時，為了確保人員安全，臺架10m內嚴禁站人。同時確保路面平順便于臺架行走，進而防止臺架發(fā)生傾覆。⑤在施工過程中，對于從事電、焊、爆破等工作的人員要進行專門的培訓，取得相應的資格證書后才能進行施工作業(yè)。⑥在臺架作業(yè)平臺的四周焊接防護網。⑦采用36V安全電壓進行作業(yè)臺架照明。⑧作業(yè)人員進入作業(yè)面不得穿化纖工作服，應著棉質服裝外套反光背心。⑨檢查人員在爆破15min后方能進入掌子面進行檢查。⑩在噴射砼過程中，為了確保作業(yè)人員的安全，操作人員配戴口罩，以及配戴臉部防護罩等，在距離噴射點5m內不得站人。

7 環(huán)?？刂?/p>

①施工過程中，根據相關的要求，對施工中出現的廢煙、廢氣、廢水以及廢物等進行科學處理，避免出現污染。②對于隧道內的施工用水和地下水通過排水溝排出洞外，經過沉淀，檢查達標后排入指定地表水體。③完成爆破后，為了減少粉塵等對人體的危害，需要立即進行通風、灑水處理。④采用濕噴工藝進行砼噴射，提高噴射質量、減少回彈，降低噴射砼粉塵對人體的傷害。

8 施工效果

以呼家壕隧道進口為例，自2012年2月底復工以來，采用微臺階法施工后每月進度如下表所示：

呼家壕隧道進口2012年月進度統(tǒng)計表

從上表可以看出，采用微臺階法每月進度大多可保持在60～70m，且掌子面和仰拱、二襯的安全距離容易保證，取得了良好的經濟和形象效果。

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