探讨台阶法在地铁隧道施工中的实践思路构架

陈国防

摘 要：在地铁隧道施工之前首先要认真的勘查资料，然后再和实际的地质状况进行对比，再根据所掌握的信息将施工方案进行优化，台阶法在地铁隧道施工的应用相对比较广泛，再加上施工人员的精心组织、严密监测、科学管理，施工的周期会得到很大程度上的缩短，而且工程质量也得到了提升。文章就对某地区的地铁隧道施工中所用到的台阶法进行简单的讲解，希望能够帮助广大同行进行参考和借鉴。

关键词：台阶法；地铁隧道；实践思路

1 工程概况

图1 该地区的横断面以及剖面地质图

某市的某段地铁隧道的全长为690m，是单线洞结构，该隧道的高度为6.42m，跨度为6.23m，中心间距为16.7m。采用正台阶法进行预留核心土开挖，该地区的地质土层有下往上依次为：卵石圆砾、中粗砂、卵石圆砾、中粗砂、粉质粘土、粉质粘土、粉土填土、杂填土层。经勘查在整个隧道的结构范围内有三层水质，依次为上层滞水、潜水、承压水。该地区的横断面以及地质剖面图如图1所示。

2 施工方案

隧道的组织施工按照新奥法进行，超前支护采用导管拱部周壁预先注浆，开挖进程尽量缩短，支护力度要加大，封闭的速度要快，测量各项数据要频繁等。开挖时采用上下台阶的预留核心进行开挖，左面和右面的掌子面错开距离为30m，隧道内部运输不用铺设轨道，隧道内部供电采用洞外安装的变压器供电，内部的通风换气采用空压机来实现。

3 施工方法

3.1 超前小导管

在实施开挖之前，首先要对土体采用预注浆进行加固，注浆的小导管长度为3m，铺设时要选在隧道的拱度为130°的范围内，导管的外径为32的钢管加工成花管，然后钉入土体，在进行注浆，注浆的施工工序主要包括：钻孔、布管、封孔和注浆等。

3.1.1 小导管加工

在加工小导管时是使用外径为32的钢管进行加工的，主要的形状是有一个尖锥状，有利于钉入土体，还有孔眼的布设一般在管的顶部到尾部的整个范围，由于尾部需要重力击打，因此需要使用钢筋焊制一个管箍。详见图2。

图2 小导管的加工图

3.1.2 钻孔布管

一般粘土和粉土之间采用电煤钻，高压风吹空一般比较适用于砂卵石，而孤石或者岩层一般会选用风钻打孔。钻孔完毕之后使用铁锤或者其他的物体将导管钉入土体内部，然后再把管尾部与格栅钢架焊接成一个整体，最后就是封管压浆。

3.1.3 注浆

在注浆之前，先对隧道中的土质进行实验确定浆液的扩散半径，根据这个数据再确定注浆的指标。注浆主要控制两项指标，一是注浆量，二是注浆压力，注浆的压力相对固定，压力范围在0.3-0.5Mpa，注浆量的计算需要使用公式进行计算，公式如下：

Q=πR2LnK

该公式中R表示浆液的扩散半径，该数据是通过试验检测得出的；L表示导管的长度；n表示岩体的孔洞缝隙率，一般不同的土质都会有固定值，比如粉土为0.4；K表示填充系数，这也是固定值，比如卵石圆砾按0.8。注浆结束之后进行检测如果注浆的压力达标，便可终止注浆。

3.2 隧道开挖支护

3.2.1 格栅钢架施工

格栅钢架按照1：1胎膜比例进行放样，然后设立工作台，加工完成之后检查合格，再运往现场进行安装。格栅钢架的安装要求每一个钢架均在同一个铅垂直面，扭曲度和偏斜程度均要符合要求，格栅钢架要进行两两相连，从而形成后一个完整的体系，各个单元间使用螺栓链接，确保牢固。初期的支护强度若达到设计值的75%以上，那么就应该在支护背后进行压浆填充，将整个支护背后的空洞全部填满为止。

3.2.2 隧道开挖

隧道的开挖采用上下台阶预留核心土法，主要分为三个步骤：①开挖上台阶的拱部；②再开挖下台阶的两侧边墙；③再将核心土和仰拱进行开挖。每一步操作完成之后均立马将格栅钢架安装并进行混凝土喷射保证支护的强度。详情如图3所示：

图3 隧道的施工步骤

（1）开挖上台阶拱部。由上至下将拱部的周边进行开挖，中间部位预留出来，核心土的台阶的长度控制在2-3m之间，开挖结束后立刻安装格栅钢架并喷射混凝土。

（2）开挖下台阶两侧边墙。两侧边墙同样也是由上至下开挖，但是开挖的进入尺寸不应超过格栅钢架的间距。同样开挖完毕之后进行支护加固。

（3）开挖核心土和仰拱。依然是从上往下进行开挖，开挖的进尺和步骤2一样，开挖完毕之后进行支护加固。所有开挖的废土渣均由小型拖拉机运输至废弃的土场。

4 监控测量

4.1 测点布置与监测方法

4.1.1 洞内净空收敛观测

（1）拱顶下沉监测，在开挖完成后的12h之内进行检测，在采集数据时采用铟钢尺和水准仪。

（2）隧道内水平收敛监测，在初期支护完毕之后，隧道底板1.2m的距离和边墙起拱线的位置均设置收敛点，再在格栅的两侧均焊接挂钩，然后采集隧道的水平收敛的初始数据。

（3）隧底隆起观测：在隧道内每隔10左右设置一个点，然后测量隧底隆起、水平收敛、拱顶下沉等指标，并让这些指标能够反映一个断面的收敛情况。详见图4。

图4 监控测量的布置图

4.1.2 地表、天桥沉降观测

（1）地表。沿隧道每20m设置一个地面沉降断面，点位的位置一定要能够反映所检测的对象的特征，在点位的设置上要确保其具有长期的稳固性，如果在施工中观测点出现受损和破坏的情况应立即布设观测点，以求使的观测具有持续和连续性。

（2）天桥。观测点应该布置在每个天桥的桥墩上，布设完成之后立刻读取原始数值，然后在开挖过程中，隧道和天桥相距30m左右时进行频繁观测。

4.2 监测数据处理与信息反馈

（1）监测数据的分析和预测。监测数据得到之后，然后根据数据的分布情况，根据函数关系式，将检测结果进行分析，建立位移-空间曲线图，对于建筑的安全性进行预测，最后将施工的对策进行确定。

（2）监测数据的反馈。施工方法和工程技术的使用均要通过检测结果的分析综合指标而得出的，因此检测结果作为最后确定施工方法的确定的反馈。

5 结语

目前在隧道施工中，台阶法开挖技术已经非常成熟了，同时它的特点就是工程质量容易控制、安全性能好、同时非常具有经济性，因此非常值得推广使用。

参考文献

[1] 周素亮，李厚友.台阶法在地铁暗挖隧道试验段中的应用[J].科技创新与应用，2012（11）.

[2] 江阿兰，郑继强.浅埋暗挖短台阶法隧道施工数值模拟分析[J].低温建筑技术，2012（4）.

[3] 谷拴成，黄荣宾.CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响[J].建筑科学与工程学报，2014（1）.

[4] 张记龙.台阶法在地铁隧道施工中的应用[J].西部探矿工程， 2011（3）.

摘 要：在地铁隧道施工之前首先要认真的勘查资料，然后再和实际的地质状况进行对比，再根据所掌握的信息将施工方案进行优化，台阶法在地铁隧道施工的应用相对比较广泛，再加上施工人员的精心组织、严密监测、科学管理，施工的周期会得到很大程度上的缩短，而且工程质量也得到了提升。文章就对某地区的地铁隧道施工中所用到的台阶法进行简单的讲解，希望能够帮助广大同行进行参考和借鉴。

关键词：台阶法；地铁隧道；实践思路

1 工程概况

图1 该地区的横断面以及剖面地质图

某市的某段地铁隧道的全长为690m，是单线洞结构，该隧道的高度为6.42m，跨度为6.23m，中心间距为16.7m。采用正台阶法进行预留核心土开挖，该地区的地质土层有下往上依次为：卵石圆砾、中粗砂、卵石圆砾、中粗砂、粉质粘土、粉质粘土、粉土填土、杂填土层。经勘查在整个隧道的结构范围内有三层水质，依次为上层滞水、潜水、承压水。该地区的横断面以及地质剖面图如图1所示。

2 施工方案

隧道的组织施工按照新奥法进行，超前支护采用导管拱部周壁预先注浆，开挖进程尽量缩短，支护力度要加大，封闭的速度要快，测量各项数据要频繁等。开挖时采用上下台阶的预留核心进行开挖，左面和右面的掌子面错开距离为30m，隧道内部运输不用铺设轨道，隧道内部供电采用洞外安装的变压器供电，内部的通风换气采用空压机来实现。

3 施工方法

3.1 超前小导管

在实施开挖之前，首先要对土体采用预注浆进行加固，注浆的小导管长度为3m，铺设时要选在隧道的拱度为130°的范围内，导管的外径为32的钢管加工成花管，然后钉入土体，在进行注浆，注浆的施工工序主要包括：钻孔、布管、封孔和注浆等。

3.1.1 小导管加工

在加工小导管时是使用外径为32的钢管进行加工的，主要的形状是有一个尖锥状，有利于钉入土体，还有孔眼的布设一般在管的顶部到尾部的整个范围，由于尾部需要重力击打，因此需要使用钢筋焊制一个管箍。详见图2。

图2 小导管的加工图

3.1.2 钻孔布管

一般粘土和粉土之间采用电煤钻，高压风吹空一般比较适用于砂卵石，而孤石或者岩层一般会选用风钻打孔。钻孔完毕之后使用铁锤或者其他的物体将导管钉入土体内部，然后再把管尾部与格栅钢架焊接成一个整体，最后就是封管压浆。

3.1.3 注浆

在注浆之前，先对隧道中的土质进行实验确定浆液的扩散半径，根据这个数据再确定注浆的指标。注浆主要控制两项指标，一是注浆量，二是注浆压力，注浆的压力相对固定，压力范围在0.3-0.5Mpa，注浆量的计算需要使用公式进行计算，公式如下：

Q=πR2LnK

该公式中R表示浆液的扩散半径，该数据是通过试验检测得出的；L表示导管的长度；n表示岩体的孔洞缝隙率，一般不同的土质都会有固定值，比如粉土为0.4；K表示填充系数，这也是固定值，比如卵石圆砾按0.8。注浆结束之后进行检测如果注浆的压力达标，便可终止注浆。

3.2 隧道开挖支护

3.2.1 格栅钢架施工

格栅钢架按照1：1胎膜比例进行放样，然后设立工作台，加工完成之后检查合格，再运往现场进行安装。格栅钢架的安装要求每一个钢架均在同一个铅垂直面，扭曲度和偏斜程度均要符合要求，格栅钢架要进行两两相连，从而形成后一个完整的体系，各个单元间使用螺栓链接，确保牢固。初期的支护强度若达到设计值的75%以上，那么就应该在支护背后进行压浆填充，将整个支护背后的空洞全部填满为止。

3.2.2 隧道开挖

隧道的开挖采用上下台阶预留核心土法，主要分为三个步骤：①开挖上台阶的拱部；②再开挖下台阶的两侧边墙；③再将核心土和仰拱进行开挖。每一步操作完成之后均立马将格栅钢架安装并进行混凝土喷射保证支护的强度。详情如图3所示：

图3 隧道的施工步骤

（1）开挖上台阶拱部。由上至下将拱部的周边进行开挖，中间部位预留出来，核心土的台阶的长度控制在2-3m之间，开挖结束后立刻安装格栅钢架并喷射混凝土。

（2）开挖下台阶两侧边墙。两侧边墙同样也是由上至下开挖，但是开挖的进入尺寸不应超过格栅钢架的间距。同样开挖完毕之后进行支护加固。

（3）开挖核心土和仰拱。依然是从上往下进行开挖，开挖的进尺和步骤2一样，开挖完毕之后进行支护加固。所有开挖的废土渣均由小型拖拉机运输至废弃的土场。

4 监控测量

4.1 测点布置与监测方法

4.1.1 洞内净空收敛观测

（1）拱顶下沉监测，在开挖完成后的12h之内进行检测，在采集数据时采用铟钢尺和水准仪。

（2）隧道内水平收敛监测，在初期支护完毕之后，隧道底板1.2m的距离和边墙起拱线的位置均设置收敛点，再在格栅的两侧均焊接挂钩，然后采集隧道的水平收敛的初始数据。

（3）隧底隆起观测：在隧道内每隔10左右设置一个点，然后测量隧底隆起、水平收敛、拱顶下沉等指标，并让这些指标能够反映一个断面的收敛情况。详见图4。

图4 监控测量的布置图

4.1.2 地表、天桥沉降观测

（1）地表。沿隧道每20m设置一个地面沉降断面，点位的位置一定要能够反映所检测的对象的特征，在点位的设置上要确保其具有长期的稳固性，如果在施工中观测点出现受损和破坏的情况应立即布设观测点，以求使的观测具有持续和连续性。

（2）天桥。观测点应该布置在每个天桥的桥墩上，布设完成之后立刻读取原始数值，然后在开挖过程中，隧道和天桥相距30m左右时进行频繁观测。

4.2 监测数据处理与信息反馈

（1）监测数据的分析和预测。监测数据得到之后，然后根据数据的分布情况，根据函数关系式，将检测结果进行分析，建立位移-空间曲线图，对于建筑的安全性进行预测，最后将施工的对策进行确定。

（2）监测数据的反馈。施工方法和工程技术的使用均要通过检测结果的分析综合指标而得出的，因此检测结果作为最后确定施工方法的确定的反馈。

5 结语

目前在隧道施工中，台阶法开挖技术已经非常成熟了，同时它的特点就是工程质量容易控制、安全性能好、同时非常具有经济性，因此非常值得推广使用。

参考文献

[1] 周素亮，李厚友.台阶法在地铁暗挖隧道试验段中的应用[J].科技创新与应用，2012（11）.

[2] 江阿兰，郑继强.浅埋暗挖短台阶法隧道施工数值模拟分析[J].低温建筑技术，2012（4）.

[3] 谷拴成，黄荣宾.CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响[J].建筑科学与工程学报，2014（1）.

[4] 张记龙.台阶法在地铁隧道施工中的应用[J].西部探矿工程， 2011（3）.

摘 要：在地铁隧道施工之前首先要认真的勘查资料，然后再和实际的地质状况进行对比，再根据所掌握的信息将施工方案进行优化，台阶法在地铁隧道施工的应用相对比较广泛，再加上施工人员的精心组织、严密监测、科学管理，施工的周期会得到很大程度上的缩短，而且工程质量也得到了提升。文章就对某地区的地铁隧道施工中所用到的台阶法进行简单的讲解，希望能够帮助广大同行进行参考和借鉴。

关键词：台阶法；地铁隧道；实践思路

1 工程概况

图1 该地区的横断面以及剖面地质图

某市的某段地铁隧道的全长为690m，是单线洞结构，该隧道的高度为6.42m，跨度为6.23m，中心间距为16.7m。采用正台阶法进行预留核心土开挖，该地区的地质土层有下往上依次为：卵石圆砾、中粗砂、卵石圆砾、中粗砂、粉质粘土、粉质粘土、粉土填土、杂填土层。经勘查在整个隧道的结构范围内有三层水质，依次为上层滞水、潜水、承压水。该地区的横断面以及地质剖面图如图1所示。

2 施工方案

隧道的组织施工按照新奥法进行，超前支护采用导管拱部周壁预先注浆，开挖进程尽量缩短，支护力度要加大，封闭的速度要快，测量各项数据要频繁等。开挖时采用上下台阶的预留核心进行开挖，左面和右面的掌子面错开距离为30m，隧道内部运输不用铺设轨道，隧道内部供电采用洞外安装的变压器供电，内部的通风换气采用空压机来实现。

3 施工方法

3.1 超前小导管

在实施开挖之前，首先要对土体采用预注浆进行加固，注浆的小导管长度为3m，铺设时要选在隧道的拱度为130°的范围内，导管的外径为32的钢管加工成花管，然后钉入土体，在进行注浆，注浆的施工工序主要包括：钻孔、布管、封孔和注浆等。

3.1.1 小导管加工

在加工小导管时是使用外径为32的钢管进行加工的，主要的形状是有一个尖锥状，有利于钉入土体，还有孔眼的布设一般在管的顶部到尾部的整个范围，由于尾部需要重力击打，因此需要使用钢筋焊制一个管箍。详见图2。

图2 小导管的加工图

3.1.2 钻孔布管

一般粘土和粉土之间采用电煤钻，高压风吹空一般比较适用于砂卵石，而孤石或者岩层一般会选用风钻打孔。钻孔完毕之后使用铁锤或者其他的物体将导管钉入土体内部，然后再把管尾部与格栅钢架焊接成一个整体，最后就是封管压浆。

3.1.3 注浆

在注浆之前，先对隧道中的土质进行实验确定浆液的扩散半径，根据这个数据再确定注浆的指标。注浆主要控制两项指标，一是注浆量，二是注浆压力，注浆的压力相对固定，压力范围在0.3-0.5Mpa，注浆量的计算需要使用公式进行计算，公式如下：

Q=πR2LnK

该公式中R表示浆液的扩散半径，该数据是通过试验检测得出的；L表示导管的长度；n表示岩体的孔洞缝隙率，一般不同的土质都会有固定值，比如粉土为0.4；K表示填充系数，这也是固定值，比如卵石圆砾按0.8。注浆结束之后进行检测如果注浆的压力达标，便可终止注浆。

3.2 隧道开挖支护

3.2.1 格栅钢架施工

格栅钢架按照1：1胎膜比例进行放样，然后设立工作台，加工完成之后检查合格，再运往现场进行安装。格栅钢架的安装要求每一个钢架均在同一个铅垂直面，扭曲度和偏斜程度均要符合要求，格栅钢架要进行两两相连，从而形成后一个完整的体系，各个单元间使用螺栓链接，确保牢固。初期的支护强度若达到设计值的75%以上，那么就应该在支护背后进行压浆填充，将整个支护背后的空洞全部填满为止。

3.2.2 隧道开挖

隧道的开挖采用上下台阶预留核心土法，主要分为三个步骤：①开挖上台阶的拱部；②再开挖下台阶的两侧边墙；③再将核心土和仰拱进行开挖。每一步操作完成之后均立马将格栅钢架安装并进行混凝土喷射保证支护的强度。详情如图3所示：

图3 隧道的施工步骤

（1）开挖上台阶拱部。由上至下将拱部的周边进行开挖，中间部位预留出来，核心土的台阶的长度控制在2-3m之间，开挖结束后立刻安装格栅钢架并喷射混凝土。

（2）开挖下台阶两侧边墙。两侧边墙同样也是由上至下开挖，但是开挖的进入尺寸不应超过格栅钢架的间距。同样开挖完毕之后进行支护加固。

（3）开挖核心土和仰拱。依然是从上往下进行开挖，开挖的进尺和步骤2一样，开挖完毕之后进行支护加固。所有开挖的废土渣均由小型拖拉机运输至废弃的土场。

4 监控测量

4.1 测点布置与监测方法

4.1.1 洞内净空收敛观测

（1）拱顶下沉监测，在开挖完成后的12h之内进行检测，在采集数据时采用铟钢尺和水准仪。

（2）隧道内水平收敛监测，在初期支护完毕之后，隧道底板1.2m的距离和边墙起拱线的位置均设置收敛点，再在格栅的两侧均焊接挂钩，然后采集隧道的水平收敛的初始数据。

（3）隧底隆起观测：在隧道内每隔10左右设置一个点，然后测量隧底隆起、水平收敛、拱顶下沉等指标，并让这些指标能够反映一个断面的收敛情况。详见图4。

图4 监控测量的布置图

4.1.2 地表、天桥沉降观测

（1）地表。沿隧道每20m设置一个地面沉降断面，点位的位置一定要能够反映所检测的对象的特征，在点位的设置上要确保其具有长期的稳固性，如果在施工中观测点出现受损和破坏的情况应立即布设观测点，以求使的观测具有持续和连续性。

（2）天桥。观测点应该布置在每个天桥的桥墩上，布设完成之后立刻读取原始数值，然后在开挖过程中，隧道和天桥相距30m左右时进行频繁观测。

4.2 监测数据处理与信息反馈

（1）监测数据的分析和预测。监测数据得到之后，然后根据数据的分布情况，根据函数关系式，将检测结果进行分析，建立位移-空间曲线图，对于建筑的安全性进行预测，最后将施工的对策进行确定。

（2）监测数据的反馈。施工方法和工程技术的使用均要通过检测结果的分析综合指标而得出的，因此检测结果作为最后确定施工方法的确定的反馈。

5 结语

目前在隧道施工中，台阶法开挖技术已经非常成熟了，同时它的特点就是工程质量容易控制、安全性能好、同时非常具有经济性，因此非常值得推广使用。

参考文献

[1] 周素亮，李厚友.台阶法在地铁暗挖隧道试验段中的应用[J].科技创新与应用，2012（11）.

[2] 江阿兰，郑继强.浅埋暗挖短台阶法隧道施工数值模拟分析[J].低温建筑技术，2012（4）.

[3] 谷拴成，黄荣宾.CRD法和台阶法施工对地铁隧道围岩变形的影响[J].建筑科学与工程学报，2014（1）.

[4] 张记龙.台阶法在地铁隧道施工中的应用[J].西部探矿工程， 2011（3）.