論大斷面軟弱圍巖臺階法施工的可行性

劉金山

（中鐵十二局集團(tuán)第七工程有限公司，湖南 長沙 410000）

1 工程概況

鳥龍?zhí)端淼篱L度為1410m，最大埋深226m，屬于一種典型的長隧道，具有+2.7%隧道縱坡，工程中具有2 處人行橫通道以及1 處車行橫通道。

鳥龍?zhí)端淼朗┕さ夭淮嬖谀嗍?、滑坡、崩塌等不良地質(zhì)條件，存在F7 斷層地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育。該地區(qū)地表水不發(fā)育，大氣降水在山坡的方向作用之下向外排泄。在地下水的發(fā)育類型上屬于基巖裂隙水類型以及第四系孔隙水類型。在泥巖、夾頁巖以及砂巖的節(jié)理裂隙中存在一定量的基巖裂隙水，水量不多，埋藏的位置較深。在四系松散土體中會(huì)出現(xiàn)第四系孔隙水，水量比較少，上層滯水形式較多。鳥龍?zhí)端淼朗┕さ貙儆诖髷嗝孳浫鯂鷰r的施工條件，符合本次研究的地質(zhì)環(huán)境條件。

2 論大斷面軟弱圍巖條件下臺階法施工的可行性

2.1 從安全性上分析可行性

采用臺階法施工具有較強(qiáng)的安全性的可行性，CRD 法以及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法運(yùn)用過程中能夠有效控制地表沉降現(xiàn)象，在工程開展之前，需要拆除臨時(shí)支護(hù)，并結(jié)合工程的具體開展情況對其進(jìn)行重新布置，工程中比較容易出現(xiàn)的現(xiàn)象是圍巖變形的突變，為了對其進(jìn)行有效處理需要單獨(dú)監(jiān)控其具體的使用情況。臺階法施工方式較為靈活與便捷，工程開展過程中不必拆除臨時(shí)支護(hù)，對于掌子面之間的距離能夠達(dá)到較為良好地控制，同時(shí)還能夠有效解決地表沉降以及拱頂下沉現(xiàn)象。臺階法運(yùn)用過程中效果可能會(huì)打折扣的重要條件之一是仰拱距離＞30m，此時(shí)在地表沉降控制的效果會(huì)相對較弱，但是目前在很多建筑施工過程中并不存在建筑物，由此可以使用臺階法。

2.2 成本層面上的可行性

安設(shè)臨時(shí)支護(hù)在CRD 法與雙側(cè)壁導(dǎo)坑法中都會(huì)用到，同時(shí)在使用過程中要求在二襯工序開始之前將其拆除，不符合永久工程的理念，由此產(chǎn)生了大量的浪費(fèi)現(xiàn)象，但是永久工程的施工理念在臺階法中能夠體現(xiàn)，其使用到的所有建材都是一種永久工程，在很大程度上避免了資源浪費(fèi)現(xiàn)象，從經(jīng)濟(jì)施工成本上具有較強(qiáng)的可行性。

2.3 質(zhì)量層面上的可行性

CRD 法以及雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在運(yùn)用過程中具有大量繁瑣的工序，施工過程較為復(fù)雜，需要對多個(gè)工序進(jìn)行充分銜接，給工程的順利施工增加了一些干擾因素，同時(shí)在工程的建設(shè)施工過程中具很多的臨時(shí)支護(hù)，在初支處理上不夠圓順。但是在臺階法運(yùn)用過程中可以有效避免這些問題，有效提升了工程質(zhì)量，具有較強(qiáng)的質(zhì)量層面上的可行性。

2.4 施工進(jìn)度層面上的可行性

CRD 法與雙側(cè)壁導(dǎo)坑法在運(yùn)用過程中所處的施工空間較小，使用較小的機(jī)械設(shè)備即能夠完成作業(yè)，不利于大型施工機(jī)械的操作，同時(shí)具有較多的開挖分部，施工效率較為有限，很多分部在建設(shè)過程中由于具體環(huán)境的影響導(dǎo)致其可能會(huì)受到一定的干擾，在正常施工條件下一般一個(gè)月只能夠建設(shè)30~40m。臺階法在運(yùn)用過程中建設(shè)空間較大，給大型機(jī)械的使用創(chuàng)造了條件，采用的施工建設(shè)方式較為簡單，對組織管理工作的順利開展增加了很多便利之處，可以進(jìn)行平行流水施工，在很大程度上提升了工程的施工效率，能夠達(dá)到一個(gè)月50~60m 的建設(shè)成果，具有較強(qiáng)的施工進(jìn)度層面上的可行性。

3 臺階法施工技術(shù)的運(yùn)用

3.1 臺階法施工整體布置

在鳥龍?zhí)端淼朗┕み^程中，具有大量的粉砂質(zhì)板巖、強(qiáng)風(fēng)化砂質(zhì)板巖、Ⅴ級圍巖，結(jié)合巖石的性質(zhì)等因素，在隧道開挖過程中使用CRD 法進(jìn)行開挖，在左變斷面與右邊斷面采用交錯(cuò)施工方式逐一進(jìn)行施工，進(jìn)行10~15m 的長度的施工。運(yùn)用臺階法對Ⅴ級圍巖洞身段進(jìn)行施工，結(jié)合具體施工情況的不同，設(shè)置不同的施工長度，一般環(huán)形施工長度在0.6~0.8m 之間。

在做好充分的超前支護(hù)的前提之下進(jìn)行分離式隧道Ⅳ級圍巖洞身一般段的施工，運(yùn)用三臺階法進(jìn)行隧道施工，設(shè)置0.8~1.0m 的環(huán)形開挖進(jìn)尺。結(jié)合施工場地不同的施工地質(zhì)環(huán)境采用不同的施工方式，將臺階分步法運(yùn)用到Ⅳ級圍巖強(qiáng)風(fēng)化富板巖、粉砂質(zhì)板巖與水砂質(zhì)板巖的地段，設(shè)置0.6~0.8m的環(huán)形開挖進(jìn)尺。結(jié)合具體的施工實(shí)際情況采用不同的臺階長度。

3.2 開挖上臺階環(huán)形導(dǎo)坑

在上部弧形導(dǎo)坑的施工之前要求進(jìn)行有效的拱部超前支護(hù)作業(yè)，按照隧道輪廓線環(huán)向進(jìn)行施工，采用5.16m 的高度，采用3m 的核心土預(yù)留空間，在核心土的寬度的設(shè)置過程中充分結(jié)合施工地?cái)嗝鎳鷰r的發(fā)育情況。在開挖進(jìn)尺工作開展過程中充分結(jié)合初期支護(hù)的間距以及掌子面圍巖的穩(wěn)定情況進(jìn)行設(shè)置。在工程施工之后，要求噴3~5cm 厚的混凝土，充分將混凝土封閉，完成之后再架設(shè)鋼拱架。安設(shè)鎖腳錨桿，噴射施工混凝土。

3.3 開挖中臺階兩側(cè)位置

開挖中臺階兩側(cè)位置過程中采用3.15m 的高度控制，在滯后上臺階3m 位置處進(jìn)行挖掘作業(yè)。設(shè)置2m 的左側(cè)與右側(cè)挖掘間距。挖掘進(jìn)尺作業(yè)過程中每次2~4 榀鋼拱架。挖掘工作完成之后即噴射混凝土，厚度控制在3~5cm，之后進(jìn)行封堵作業(yè)，同時(shí)配置鋼拱架，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中的相關(guān)規(guī)定配置鎖腳錨桿。

3.4 開挖下臺階兩側(cè)位置

采用3.15m 的挖掘高度，設(shè)置3m 的左側(cè)與右側(cè)挖掘間距。下臺階兩側(cè)位置開挖作業(yè)過程中每次4~6 榀鋼拱架。開挖工作完成之后即噴射混凝土，厚度控制在3~5cm，之后進(jìn)行封堵作業(yè)，同時(shí)配置鋼拱架，結(jié)合設(shè)計(jì)圖紙中的相關(guān)規(guī)定配置鎖腳錨桿。

3.5 開挖隧道底部

采用機(jī)械開挖與人工開挖相結(jié)合的方式進(jìn)行隧道底部的開挖作業(yè)，切合移動(dòng)棧橋的長短。在對施工作業(yè)進(jìn)行控制的過程中采用6～8m 循環(huán)的區(qū)段布置，同時(shí)以爆破的形式對開挖起輔助作用，之后由施工人員清潔基底，噴射混凝土們，從形成有效的封閉作業(yè)，嚴(yán)格按照工程的施工標(biāo)準(zhǔn)開展作業(yè)，盡快構(gòu)成環(huán)狀的初期支護(hù)，從而有效回填并仰拱襯砌。

3.6 加強(qiáng)施工監(jiān)測

為了充分掌握圍巖的切實(shí)狀況，要求對鳥龍?zhí)端淼赖氖┕そ⒂行У谋O(jiān)測體系，表1 展示了隧道相關(guān)的監(jiān)測項(xiàng)目。

表1 隧道相關(guān)的監(jiān)測項(xiàng)目

4 結(jié)語

綜上所述，臺階法在施工過程中較為安全，將臺階法施工與CRD 法、雙側(cè)壁導(dǎo)坑法進(jìn)行對比，臺階法有利于機(jī)械化施工與平行流水施工，在運(yùn)用過程中能夠有效控制管理隧道圍巖的轉(zhuǎn)變，加強(qiáng)對檢測的信息的研究，取得了較為良好的施工效益。