隧道三臺階七步開挖法(以下簡稱“三臺階七步開挖法”)是以弧形導坑開挖留核心土為基本模式，分上、中、下三個臺階七個開挖面，各部位的開挖與支護沿隧道縱向錯開、平行推進的隧道施工方法。

1.png

三臺階七步開挖法施工立體效果圖

三臺階七步開挖法適用于開挖斷面為100～180 平方米，具備一定自穩(wěn)條件的Ⅳ、V級圍巖地段隧道的施工。主要表現(xiàn)包括：黃土、強風化巖層（強風化泥巖、強風化泥質(zhì)粉砂巖等）。不適用于圍巖地質(zhì)為流塑狀態(tài)、洞口淺埋偏壓段（但經(jīng)過反壓處理或施做超前大管棚后可采用）。

隧道開挖斷面約為150～165 平方米，圍巖級別為V級，上層風積砂質(zhì)黃土，下伏上第三系泥巖，夾薄層砂巖、石膏巖和巖鹽，雖然洞口地址表現(xiàn)為淺埋偏壓，但洞口施做了一環(huán)30m長的Φ108超前大管棚支護，因此，可以采用三臺階七步開挖法。

技術(shù)特點

（1）施工空間大，方便機械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖或土質(zhì)地段可以采用挖掘機直接開挖，工效較高。

（2）在地質(zhì)條件發(fā)生變化時，便于靈活、及時地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。

（3）適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，初期支護工序操作便捷。

（4）在臺階法開挖的基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右錯開開挖，利于開挖工作面穩(wěn)定。

（5）當圍巖變形較大或突變時，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時間。

三臺階七步開挖法規(guī)避了側(cè)壁導坑法、中隔壁法及交叉中隔壁法等需要拆除臨時支護及受力轉(zhuǎn)換造成不安全的因素，及時調(diào)整閉合時間，方便機械施工，利于施工工序轉(zhuǎn)換。

施工原則

采用三臺階七步開挖法施工應(yīng)盡量縮短臺階長度，確保初期支護盡快閉合成環(huán)，仰拱和拱墻襯砌及時跟進，盡早形成穩(wěn)定的支護體系。

施工工藝流程

三臺階七步開挖法可分為以下主要步驟：

A、上部弧形導坑環(huán)向開挖，施做拱部初期支護；

B、中、下臺階左右錯開開挖，施做墻部初期支護：

C、中心預(yù)留核心土開挖、隧底開挖，施做隧底初期支護。

每部開挖后均應(yīng)及時支護，隧底初期支護后應(yīng)及時施做仰拱，盡早封閉成環(huán)。

2.png

三臺階七步開挖法工藝流程圖

施工作業(yè)

（1）采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報納入施工工序，并根據(jù)工程水文地質(zhì)變化情況，及時調(diào)整各部臺階長度或施工方法，采取相應(yīng)的技術(shù)措施，及早封閉成環(huán)，保證施工安全。

（2）采用三臺階七步開挖法施工的隧道，應(yīng)根據(jù)工程水文地質(zhì)條件，按設(shè)計要求做好超前支護，防止圍巖松弛，保證隧道開挖安全。在斷層、破碎帶、淺埋段等自穩(wěn)性較差或富水地層中，超前支護應(yīng)按設(shè)計要求進行加強。

（3）三臺階七步開挖法施工應(yīng)符合下列要求：

① 以機械開挖為主，必要時輔以弱爆破；

② 弧形導坑應(yīng)沿開挖輪廓線環(huán)向開挖，預(yù)留核心土，開挖后及時支護；

③ 其他分步平行開挖，平行施做初期支護，各分部初期支護銜接緊密，及時封閉成環(huán)；

④ 仰拱緊跟下臺階，及時閉合構(gòu)成穩(wěn)固的支護體系；

⑤ 施工過程通過監(jiān)控量測，掌握圍巖和支護的變形情況，及時調(diào)整支護參數(shù)和預(yù)留變形量，保證施工安全；

⑥ 完善洞內(nèi)臨時防排水系統(tǒng)，防止地下水浸泡拱墻腳基礎(chǔ)。

三臺階七步開挖法施工步驟

一、上部弧形導坑開挖：在拱部超前支護后進行，環(huán)向開挖上部弧形導坑，預(yù)留核心土，核心土長度宜為3～5m，寬度宜為隧道開挖寬度的1/3～1/2。開挖循環(huán)進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖后立即初噴3～5cm混凝土。 上臺階開挖矢跨比應(yīng)大于0.3，開挖后應(yīng)及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，架設(shè)鋼架，在鋼架拱腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設(shè)計厚度。

二、左、右側(cè)中臺階開挖：開挖進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3～3.5m，左、右側(cè)臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5混凝土，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設(shè)計厚度。

三、左、右側(cè)下臺階開挖：開挖進尺應(yīng)根據(jù)初期支護鋼架間距確定，最大不得超過1.5m，開挖高度一般為3～3.5m，左、右側(cè)臺階錯開2～3m，開挖后立即初噴3～5混凝土，及時進行噴、錨、網(wǎng)系統(tǒng)支護，接長鋼架，在鋼架墻腳以上30cm高度處，緊貼鋼架兩側(cè)邊沿按下傾角30°打設(shè)鎖腳錨桿，鎖腳錨桿與鋼架牢固焊接，復噴混凝土至設(shè)計厚度。

四、上、中、下臺階預(yù)留核心土：各臺階分別開挖預(yù)留的核心土，開挖進尺與各臺階循環(huán)進尺相一致。

五、隧底開挖：每循環(huán)開挖長度宜為2～3m，開挖后及時施作仰拱初期支護，完成兩個隧底開挖、支護循環(huán)后，及時施作仰拱，仰拱分段長度宜為4～6m。