浅谈七步台阶法住宝兰客争黄土隧道施工中的优化

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1、浅谈七步台阶法住宝兰客争黄土隧道施工中的优化【摘要】本文结合宝兰客专黄土隧道台阶法施工实践，经过分析七步台阶开挖法施工过程中隧道围岩与结构的变形和受力特点，以及施工参数和相应的辅助技术措施。通过对黄土隧道七步台阶开挖法的优化及适应性研宄，结合现场监控量测信息反馈，对七步台阶开挖法的推广应用将具有促进作用。为类似隧道工程积累经验。【关键词】宝兰客专；黄土隧道；七步台阶开挖法；优化一、刖S黄土隧道施工因其难度大、进度慢、安全风险高成为焦点。如何解决隧道开挖断面人，黄土承载力低，蠕变时间长的特点，如何控制隧底工后沉降，确保工程质量及施工安伞，是隧道施工的关键技术难题。一般来说，IV、

2、V级软弱围岩段隧道设计建议采用三台阶法、双侧壁导坑法、中隔壁法(CD)、交叉中隔壁法(CRD)法等工法施工。0前，国内在大断面隧道修建技术上也积累了大量经验。我国修建了很多大断面铁路隧道(表1)。通过对安家庄隧道设计的三台阶施工法的试验和总结，找出适合宝兰客专黄土大断妞隧道的施工工法：(1)通过对安家庄隧道综合地层条件试验段开挖，提出了优化的七步台阶幵挖法施工工艺和施工技术参数。(2)通过施工现场监控量测，分析了黄土地层七步台阶开挖施工围岩与支护体系的变形特性，并对隧道支护结构进行了安全评价，说明优化的七步台阶幵挖法在黄土地层施工中的适用性。二、安家庄隧道施工方法的选择2.1工

3、程概况宝兰客专位于陕西、甘肃两省。是国家铁路“四纵四横”快速客运网的重要组成部分，是横贯西北地区与屮、东部地区客运主通道，是一条高标准、高密度、大能力的客运专线。线路正线长度402.635公里，桥隧比例为91.58%o隧道62座，累计长度231.688km,其中长度〉10km隧道6座。其中绝大部分为黄土隧道。2.2隧道工程设计2.4洞内位移变化2.4.1隧道洞内位移监测隧道开挖过程巾，及时进行洞内拱顶下沉和周边收敛量测，洞内监测点布置按照监控量测规范要求布设。V级围岩拱顶沉降观测标埋设5m—个断面。2.4.2隧道开挖对洞顶沉降的影响分析为了分析隧道各部开挖对拱顶沉降的影响，对几

4、个典型的断面观测数据进行分析。隧道在开挖过程中，由于各分部开挖衔接不及时、各分部步距不合理、初支不及时施做和仰拱封闭不及时都会引起隧道拱顶大的沉降通过对安家庄隧道出口三台阶开挖拱顶下沉监测及结果分析，得出以下主要结论：(2)从上图中得出仰拱开挖拱顶沉降发生突变主要是因为仰拱幵挖过程中上部钢拱架拱脚处于一种悬空的状态，从而造成整个拱顶沉降加剧。(3)施工方法，试验段三台阶开挖上导未留核心土，不能平衡掌子面外推土压力。掌子面塑形变形整体外推，造成塑形变形区加大，引起掌子面土体压力进一步增加，使得初期支护变形加剧。三、七步台阶施工方法优化为了保证围岩稳定和施工安全，加快施工进度。通过

5、对安家庄隧道出口试验段开挖工艺以及变形等数据的分析研究，对该工法的施工工艺和施工技术参数进行了优化调整。采用预留核心土七步开挖法的施工方法(8、9)。第1步：拱部超前小导管施做，进行上导预留核心土开挖：顶部空间2.0m,两侧宽2.2m,开挖循环进尺为1榀钢架间距。幵挖后及时进行喷3〜5cm混凝土进行掌子面封闭。架设钢拱架并挂网复喷至设计厚度，形成较稳定的承载拱。锁脚锚杆采用4)42*3.5rmi钢花管，按两根一组打设采用U型焊接在工字钢上，锁脚用的钢花管必须进行注浆。下垫32槽钢或5cm厚砼垫块。第2、3步：在承载拱的支护下，交错开挖左右中台阶边墙，开挖循环进尺根据不同围岩级别

6、为1〜2榀钢拱架间距控制。第4、5步：左右交错开挖下台阶边墙，开挖循环进尺根据不同围岩级别为2〜3榀钢拱架间距控制，及时施作支护。第6步：幵挖中部上中下台阶预留核心土。第7步：第5步初期支护做完后马上开挖仰拱，尽快封闭成环。施做仰拱初支及混凝土按照3〜5m控制。(1)采用台阶七步开挖时，上台阶、中台阶、下台阶、仰拱开挖四个时段会引起较大的拱顶沉降和位移。上导开挖后，拱顶短时间内即发生沉降变形下沉20mm左右。在整个施工过程中，拱顶下沉最大值200mm,拱顶纵向位移最大值35mm,位移时态曲线显示支护结构已处于基本稳定状态。在各分部开挖过程中，特别是上、中台阶、仰拱开挖，应避免钢

7、拱架拱脚悬空，并采取锁脚锚杆、锁脚小导管以及扩人临时拱脚等加强措施。隧道封闭成环后约两周左右，钢拱架受力基本稳定。(2)现场监测结果表明，在初期支护不被人为破坏，拱脚不泡水悬空的情况下，最初2天内拱顶下沉20mm左右，以后逐渐变小到5〜6mm左右，每次落腿均有一次相对较大的沉降，中导和下导落腿分别为20〜30mm左右，15天之内封闭，总体拱顶下沉量在17cm左右，最大为20cm。五、七步台阶开挖法的施工控制要点通过安家庄隧道采用预留核心土七步开挖法的施工实践，根据黄土隧道不同的围岩、含水率、