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3-1-3台阶法开挖施工工艺

1前言

台阶法开挖法是隧道施工中采用最多的开挖方法，它不仅适用于地质条件较好的Ⅱ、Ⅲ

级围岩，同时更适用于地质条件较差的Ⅳ、Ⅴ级围岩。通常情况下，Ⅴ级围岩通过采取有效

的辅助施工措施后（管棚、超前预注浆等），采取台阶法开挖是最为安全的。台阶法还存在

于各类主体施工方法（CD法、CRD法）中的分部开挖之中。

1.1台阶开挖法定义

台阶法开挖是将隧道设计断面分成两次或三次开挖，其中上台阶超前一定距离后，上下

台阶同时并进的施工方法。

1.1.1长台阶

上台阶超前50以上或大于5倍洞跨；

1.1.2短台阶

上台阶长度小于5倍但大于1-1.5倍洞跨；

1.1.3超短台阶

上台阶仅超前3-5m，断面闭合较快。

1.2工艺特点

地质条件较好时采取台阶法开挖，其对钻孔设备要求不高，通过普通凿岩机上下台阶同

时钻孔和起爆，达到隧道同时开挖掘进的目的。在同样的地质条件下，效率比全断面开挖略

低，但设备投入不大。

地质条件较差时采取超短台阶法开挖，由于所采取的辅助施工措施而使得上下台阶施工干

扰较大。因此，施工中要解决好上下台阶施工干扰问题。

台阶法开挖时的爆破效果没有全断面法开挖容易控制。

1.3适用范围

采用台阶法开挖,台阶长度必须根据隧道断面跨度、围岩地质条件、初期支护形成闭合

断面的时间要求、上部施工所需空间大小等因素来确定，如围岩较差，台阶长度可缩短，宜

为5m左右。如采用三级台阶法，第一个台阶高度以控制在2.5m以下。

1.3.1长台阶法

适用于不影响工期、可进行单工序作业的短隧道施工；在长隧道施工中，如需分段贯通

而调整隧道贯通误差时，也可采取该法施工。

1.3.2短台阶法

适用于无工期压力的Ⅳ、Ⅴ级围岩隧道。由于该方法的上台阶施工干扰较大及整个隧道

的生产效率极低，一般隧道施工不常采用。

1.3.3超短台阶法

适用于机械化程度不高的各类围岩地段。

1.4开挖施工工艺

1.4.1工艺流程图

图1-1台阶法开挖施工流程图

1.4.2施工准备

(1)施工供风

当上、下台阶同时采用人工手风钻钻孔时，高压风量根据全部手风钻的用风量加砼喷

射设备的用风量计算；当下台阶采用半断面液压凿岩台车钻孔时，空压机的数量可减少或者

功率减小。空压机、管线路布置等，与全断面开挖法相同。

(2)施工用水

同全断面开挖施工工艺。

(3)施工用电

同全断面开挖施工工艺。

2施工工序

2.1施工测量

当上一循环结束时，测量技术人员利用洞内中线、水平控制桩点，画出上、下台阶工作

面开挖轮廓线，并初步标记出上下台阶主要钻孔位置。

2.2凿岩台车、钻机就位

根据工作面的开挖轮廓线把半断面凿岩台车移到下台阶指定位置，固定并调整的高度，

便于工作。上台阶可通过简易平台将人工手风钻就位。

2.3钻孔、装药及爆破

（1）隧道开挖前必须根据工程地质、开挖断面、开挖方法、循环进尺、钻孔机具和爆

破材料等进行钻爆设计。钻爆设计的内容应包括钻孔（掏槽眼、辅助眼、周边眼）的布置、

数目、深度和角度，爆破器材、装药量和装药结构，起爆方法和爆破顺序，和钻孔要求等。

（2）为达到上、下台阶同时起爆的目的，可通过调整上、下台阶的高度从而平衡其工

作量，使上、下台阶要尽量作到同时完成钻孔作业。

图2-1Ⅳ级围岩双线台阶法钻爆设计图

2.4施工通风

当开挖工作面爆破后，开始进行施工通风，通风时间一般在30分钟以上。

2.5初次喷射混凝土

初喷砼工作一般在找顶完成后进行。先喷射拱部，使掌子面的其它工序均在初期支护的

保护下进行。隧道内主要的喷射混凝土形式为普通喷射混凝土、喷钢钎维混凝土及耐腐蚀混

凝土等。普通喷射混凝土的初喷厚度一般在4cm以上。

2.6格栅钢架架立

上台阶使用钢架时，可采用扩大拱脚和施作锁脚锚杆等措施，防止拱部下沉变形；几种

锚杆的性能比较见表2-1。

表2-1水泥砂浆灌浆锚杆、合成树脂灌浆锚杆及膨胀锚杆性能比较表

锚杆类型用途优点