台阶法开挖隧道应注意的相关问题分析
【摘要】随着我国经济技术的快速发展，高速公路工程增多，目前基于环境保护修建越岭隧道成为高速公路工程的必然选择。

在高地应力区修建隧道工程中最大的难度就是变形的控制问题。

为了解决这一问题，目前各国针对遇到的隧道工程施工问题进行大量的实验研究，并提出多种解决问题的措施，取得了良好的效果，而本文重点进行分析台阶法开挖隧道时应注意的几点问题。

【关键词】隧道施工；台阶法；问题；分析
中图分类号：u45 文献标识码：a 文章编号：
引言：在隧道及地下工程的施工中，常常会用到台阶法。

台阶法施工需要多步开挖、多次爆破，在作业中上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴，可以平行进行，不仅可以适应稳定性较差的岩层环境，还可以降低人工作业强度，提高工作效率。

但是，在施工中反复发生应力再分配对围岩造成的扰动破坏，如此，在每步开挖的过程中，隧道周边变形都在发生着，并最终凸显，给工程的进行造成危害，严重的还可以引发严重的地质灾害，针对上述问题，在此，我们以某隧道工程为参照，借鉴其中的施工经验。

1、工程概况
本隧道工程，全长4.373km，线路隧道工程设计为分离式双洞单向三车道。

该工程以位于某市商业街下的路段施工难度为最大。

该隧道工程具有浅埋、超大断面、地面高层建筑林立、地下有人防洞室交错、环境要求高、施工难度较大、对施工技术要求高等特点。

为开挖该条隧道，运用了大量的先进技术，最终，不但施工效率高，工程质量优良，工程后期也没有出现沉降的现象，使临近的建筑物也得到了有效的保护。

隧道的施工顺利完成，是我国隧道施工史上的一个重要里程碑，为后来的工程开挖建设提供了大量的借鉴。

1.1 隧道工程难点
本隧道该处区域岩层走向平缓，地下岩质坚硬，整体性好，局部见砂质粘土，地下可见少量滞水。

隧道地面沿线大型建筑物多，其中时代广场、世贸大厦、新世纪百货均为高层建筑，距离隧道开挖边界净距少于15m，且其地下层底标高低于隧道拱顶标高。

隧道在地下还要穿过27条人防洞群，对施工造成很大的干扰。

1.2微震爆破技术与综合减震
隧道周边临近有较大的大型建筑物，还有众多人防洞穴，是人员密集区。

在施工中，需要认真考虑这些大型建筑和施工隧道之间的影响，严防洞室坍塌，减少对民众的日常工作造成的不必要影响。

为此，隧道在施工中采用了微震防爆破技术。

该技术爆破规模小，震动强度低，开挖成形质量易于控制，且爆破效果容易满足规范的要求。

在隧道复杂的施工环境下，最为适宜。

根据设计要求，爆破振动波速需要控制在1.5~2.0/s的范围内，这样，方便将爆破公害控制在安全规程要求之内。

施工中具体采用的是基于光面爆破技术基础之上的微震爆破技术。

在施工中，又采用了空孔减震技术，将之与松动爆破技术灵活结合，并控制相邻起爆时间，进一步减小爆破产生的振动，将闹市爆破产生的爆破危害降到最低。

1.4 地下既有人防洞穴的处理
隧道的工程路线，需要经过一个既有的人防洞穴群。

洞穴的存在，对隧道工程的支护结构产生了很大的影响，也是地下隧道施工中经常遇到的问题。

而隧道对于这种地下环境的巧妙处理，给以后的隧道施工作业提供了有益的借鉴。

2、施工中遇到的可借鉴问题及分析
2.1、隧道初期支护体系位移
根据隧道布置的26个监测断面的实测结果显示，隧道变形受到开挖过程进展的明显影响。

在各开挖部中表现为，撑子面通过后
10~20天左右，变形趋于稳定；在下一开挖部接近时，又产生明显变化；直到期初支护体系形成后渐趋稳定。

另外，实测也显示，水平收敛和拱顶下沉的最大值均出现在距离世贸大厦最近的隧道洞段，即高层建筑容易对隧道产生影响，导致变形。

2.2、地表沉降
对隧道进行开挖，可能会造成地表的横向沉降。

隧道在开挖过程中以隧道中轴线为准，纵向每隔10m布置一排观测点，以5m为测点间距，对地表的沉降情况进行了监测。

最终测量出的地表沉降值为0，也就是说隧道的开挖并没有引起地表及建筑物的沉降。

2.3、围岩变形的抑制
在隧道的挖掘中，对格栅拱应力选取个点进行测量后显示，格栅拱应力基本呈现出一个对称的分布，且所受应力均比较小，如图5
所示。

格栅拱应力随开挖部的展开而呈现出变化。

在二次衬砌的完成后，应力显著减小，并渐趋稳定。

这说明了二次衬砌可以对格栅拱上的围岩压力起到分压的作用，从而对围岩变形起到抑制作用。

图1 格栅拱应力分布图
同样，在锚杆轴力监测中，实测结果反映锚杆轴力较小，基本为受拉的状态。

这说明锚杆在抑制围岩变形上起到一定的作用。

临时钢是隧道闭合支护结构体系的一个组成部分，承担了部分格栅拱应力，从而起到一定的支撑作用，达到稳定围岩、控制沉降、保证洞室内安全的作用。

在隧道实测中显示，临时钢的最大内应力竟然达到了98mpa，这个数据接近了期初支护格栅拱的最大应力。

反映了临时钢的良好支撑效果。

3、台阶法开挖应注意到的问题及其对策
3.1、在隧道的开挖过程中，需要保护各种临近的地面和地下建筑物安全，做到少扰民并严防洞室坍塌。

因此最好选择利于快速施工的好期初支护体系，必要时按照规范要求施做二次衬砌。

3.2、在数据监测和风险预防工作方面，应做信息的反馈及时、准确，严格监控，不断跟进了解围岩应力变化情况，根据详实的监测数据反馈来指导施工。

同时，做好事故风险应急预案，增强地下隧道开采过程中的突发事件应对能力，保证隧道施工安全、有序地进行下去。

3.3、隧道开挖尽可能地减少对围岩的扰动，对于环境复杂的地区，可以采用微震爆破技术，做好减震辅助，必要时采取一定的加
固措施，以保证岩层稳定和支护结构的安全，使隧道工程作业安全高效。

3.4、上台阶开挖引起的拱顶变形是主要的变形方式，在施工中可以采用二次衬砌、锚杆轴力、临时钢支撑等来适度抑制拱顶围岩变形。

3.5、在地质条件较差的土层中施工的时候，需及时运用注浆加固技术对地质进行保护，对于孔洞部分可以参照隧道施工过程中的使用的锚喷支护技术，对隧道期初支护外的既有孔洞进行混凝土回填。

3.6、还需注意地下水文情况，以防止给工程的施工和今后使用造成不便。

台阶法是隧道工程中所使用到的一个重要的方法之一。

它给我们今后的类似工程施工提供了一个良好的借鉴实例。

在施工过程中，做好信息化实时监控反馈及综合减震措施，采用振动强度小的爆破技术，通过精确控制和有效管理，可以有效地保证工程作业安全、质量良好，还可以有效提高施工效率。

参考文献：
[1]
[2] 衣友德．“三台阶七步开挖法”在大断面浅埋土质隧道中的运用[j]．城市建设理论研究（电子版）， 2011（22）：69-70. [3] 马显红杉树坳隧道台阶法开挖初期支护变形规律分析 [j] 铁道建筑 2012(01):80-82.
[4] 王宇，金爱兵，李兵．台阶法开挖隧道仰拱封闭距离效应研究[j]．公路，2012（7）：147-148.
[5] 丁维利．大断面黄土隧道二台阶四步开挖施工技术[j]．铁道标准设计，2007（z1）：45-46.。