“二臺階四步擴大拱腳法”在軟巖隧道施工中的應用

陳 建

（中鐵十五局三公司，四川 郫縣 611731）

1 工程概況

筆者施工的某隧道全長4922.35m，其中V 級圍巖所占比例達75%。全段巖性以千枚巖夾板巖及炭質千枚巖夾板巖為主，均為軟弱巖，圍巖軟弱破碎，自穩(wěn)能力差，遇水易軟化，受地應力和地質構造等影響，在施工中可能引起較大的擠壓性大變形。

1.1 施工方法分析

圖紙設計采用的三臺階七步法施工，實際施工中由于臺階分步較多，雖對每分步的臨時穩(wěn)定性有利，但造成初期支護封閉不及時，仰拱封閉距掌子面距離較長，對隧道整體穩(wěn)定性非常不利。因改用二臺階四步法減小支護封閉的距離，使支護封閉距離小于25m。

1.2 “三臺階七步法”施工工藝

第1 步：上部弧形導坑開挖：在拱部超前支護后進行，環(huán)向開挖上部弧形導坑，預留核心土長度為3～5m，寬度為隧道開挖寬度的1/3～1/2。第2、3 步：左、右側中臺階開挖：開挖進尺為0.6m，開挖高度一般為3～3.5m，左、右側臺階交錯開挖。第4、5 步：左、右側下臺階開挖：開挖進尺為0.6m，開挖高度一般為3～3.5m，左、右側臺階錯開2～3m。第6 步：開挖上、中、下臺階預留核心土，各臺階分別開挖預留的核心土，開挖進尺與各臺階循環(huán)進尺相一致。第7 步：開挖隧底：每循環(huán)開挖長度宜為2～3m，開挖后及時施作仰拱初期支護，完成隧底開挖、初期支護循環(huán)后，及時施作仰拱及仰拱回填（如圖1 所示）。

1.3 “二臺階四步擴大拱腳法”施工工藝

2 施工結果對比分析

2.1 測點布置

2.2 數(shù)值對比分析

3 結語

兩階工況下，早期應力釋放較大，前期收斂值大于三臺階工況，但由于支護封閉時間早于三臺階工況，故在后期收斂趨勢變緩。在施工面到達監(jiān)測斷面前一段距離內，地層變形就已存在，在掌子面通過監(jiān)測斷面前，拱頂下沉達最終變形的55%左右，底部隆起達最終變形的45%左右，測線1 達最終變形的60%左右，測線2 達最終變形的22%左右。在上臺階通過監(jiān)測斷面開挖后約10m 范圍施工對拱頂下沉、底部隆起與水平收斂的影響較大，兩臺階收斂變緩拐點基本在此時出現(xiàn)。

三臺階工況下，開挖分步較多，每一分步開挖范圍較小，故前期收斂值都比較小，均小于兩臺階工況。在掌子面通過監(jiān)測斷面前，拱頂下沉達最終變形的45%左右，底部隆起達最終變形的32%左右，測線1 達最終變形的17%左右，測線2 達最終變形的10%左右。但后期過程中，由于開挖分步較多，導致支護封閉時間晚，后期收斂明顯大于兩臺階工況。

表1 二臺階四步大拱腳法開挖示意

表2 周邊位移計算結果

兩臺階工法施工分步少，支護封閉時間早，雖然造成早期隧道周邊位移較大，但收斂速度快，利于隧道的長期穩(wěn)定。另外，兩臺階工法開挖斷面相對較大，利于大型機械運作，便于施工快速安全進行。