三台阶临时仰拱法在软弱围岩隧道中的应用分析

三台阶临时仰拱法在软弱围岩隧道中的应用分析

王俊

四川路桥桥梁工程有限责任公司 四川成都 610031

摘要：隧道工程发展迅速，但是施工过程中容易遇到各种各样的问题，本文就以某工程案例而言，针对软弱围岩隧道中运用三台阶临时仰拱法进行了分析与探讨，首先介绍了相关概念，然后结合具体工程情况，展开了针对三台阶临时仰拱法在软弱围岩隧道中的实践应用分析，以供参考。

关键词：三台阶临时仰拱法；软弱围岩；隧道

软弱围岩隧道缺乏自稳能力，开挖施工以后自稳时长非常短，或者说根本不存在自稳时间，开挖施工以后，拱顶与局部应力全部集中起来，导致坍塌冒顶，隧道结构很容易失稳，从而导致安全事故产生。而在软弱围岩隧道中运用三台阶临时仰拱法，可以合理抑制围岩发生变形，从而保证工程施工处在安全稳定的状态中。因此，针对此种方法在施工中的应用展开分析，具有重要意义。

一、相关概念概述

三台阶临时仰拱方法就是运用长短台阶，分部平行开挖。初期支护与混凝土仰拱封闭成环，构成比较稳定的初期支护体系，这样能够确保围岩的承载力，严格控制初期支护变形问题。与此同时相关工作人员仔细开展监控测量数据的收集，经过数据对比确保施工安全可控，继而全面调整支护参数，保证衬砌施工时间。

三台阶临时仰拱在施工过程中有着很大的操作空间，故而可以展开多作业施工，效率较高，适用弱爆破或者是机械开挖施工，基本上不会有太大的围岩扰动；能够按照围岩实际情况合理调整每个台阶的施工长度，运用临时仰拱与仰拱封闭成环，在安全的情况下，确保施工稳定，大幅度缩短施工工期；爆破作业可以进行多工作面施工，科学适用作业空间；初期支护施工工序操作方便、快捷，在围岩变形情况比较大的状况之下，可以快速做好封闭成环，提升围岩稳定性，降低初期支护变形问题产生的风险。

临时仰拱结合了三台阶七步开挖方式的优点，可以有效预防混凝土资源出现浪费的情况，避免钢架被拆卸，与此同时还可以削弱对围岩的扰动，合理运用人工掘进法与大型机械设备施工，可以为流水作业提供方便，全面发挥出劳动力和设备作用，提升工作效率，不但可以节省成本，可以节省很大一部分成本支出，还不会延长施工工期，对工程施工而言是很有益处的。再者说，该种方式有益于现场施工，同时也很容易被施工人员所接受并积极推广。

二、工程概况

此次以某隧道工程为例，其属于客运专线双线隧道，轨道线距离有4.6米，隧道长度为2445米，埋深为85.5米，最小的埋深有3米，穿过地层关键是中生代燕山期石英二长岩，选用了粗粒与块状结构。隧道地表现下有水塘2个，长时间水分堆积，地表水位较高，基岩裂缝水赋存在洞身基岩节理缝隙内，雨季时赋水较多。基于此，需要合理运用三台阶临时仰拱方式开展施工作业。

三、施工应用分析

（一）开挖方法

1.开挖一部台阶；工作计划具体时间安排和要求，根据年、季、月等时间段制定，进行一部初期支护。初次喷射混凝土，要科学设置钢筋网片，架设型钢钢架，设置锁脚锚管与径向锚杆，反复喷射混凝土，底部设置临时仰拱。

2．边墙初次喷射混凝土，需要设置钢筋网片，架设型钢钢架，型钢钢架拱脚应设置槽钢支垫，装上锁脚锚管与边墙锚杆，反复喷射混凝土，待与设计厚度相符以后，方可停止喷射混凝土。

3.错开三部20米左右，对四部仰拱进行开挖施工，设置仰拱钢架时，每一次循环开挖进尺需要保持在3米左右，初次喷射混凝土需要找平，继而进行仰拱钢架作业。

4.施工工作人员需要及时浇筑IV部仰拱与V部仰拱，以此进行填充施作。

（二）施工技术

1.在软弱围岩隧道施工过程中，使用三台阶临时仰拱方式，需要坚持从上往下的原则，分三个台阶开挖施工，而且需要施作钢拱架以及开展锚喷支护施工工作。于上台阶开挖滞后5米左右，此时需要开展中台阶开挖施工，这一台阶开挖施工同样需要滞后5米，然后才能开挖下台阶。中台阶下台阶开挖两端边墙开挖错开相同断面，交叉展开。

2.工作人员对每个台阶开挖的时候，要注意到棱廓应保持圆顺，这样才能分散应力。

3.开挖仰拱以后，需要立即进行初期支护封闭施工。

4.二次衬砌施工严格按照监控测量数据分析结果，收敛值满足基本设计要求以后，需要使用衬砌台车进行一次性混凝土浇筑施工工作。

（三）初期支护

1.混凝土作业需要在开挖施工结束以后及时开展，这样可以避免围岩长期暴露在外。喷射混凝土需要分段持续进行，喷头需要和被喷面保持垂直，喷嘴到喷面间距需要控制在1米左右，围绕水平方向通过螺旋形划圈移动。

2.设置钢拱架理应于洞外进行加工，接着严格按照大样加工钢拱架，进行拼装施工。初次喷射混凝土结束以后需要设置钢拱架，永久支护选择120a型钢，临时仰拱则选择I18工字钢。

3.钢支撑施工结束以后需要展开系统锚杆施工，拱部用长度是4米的，Φ25毫米中空注浆锚杆，墙部选择砂浆锚杆，布置过程中需要呈梅花状。

4.根据设计基本要求开展拱顶下沉与四周收敛位移测量，经过监控测量数据分析立即反馈现场，合理调节支护参数与明确临时支护拆除与衬砌时间。

（四）仰拱作业

1.开挖施工需要分段进行，每一次循环开挖长度需要控制在3米以内，需要清理掉废墟残渣等，并且还需要使用混凝土密封岩面，科学设置仰拱钢架。

2.仰拱循环浇筑长度不应过长或者过短，根据围岩情况不同控制在5-8米左右，不得分段分幅浇筑，避免成型出现质量问题，导致返工问题发生。

3.仰拱填充混凝土的过程中，需要有关工作人员在混凝土终凝后接着开展浇筑作业，不过浇筑作业以前必须要将仰拱里面的积水全部清理干净才行。

结束语：

综合以上所述，在隧道工程中运用三台阶临时仰拱法，可以大大减少隧道塌方、突泥等不良问题的概率，保证隧道工程施工安全，与后期工程安全稳定运行，为施工工期提供了有利条件，可以有效节省费用，从而提高隧道工程施工质量。

参考文献：

[1]程川.三台阶临时仰拱法在大法郎隧道滑石软弱地层下快速施工中的应用[J].运输经理世界,2021(16):109-111.

[2]叶东文.三台阶临时仰拱开挖法在高速铁路隧道施工中的应用[J].城市住宅,2019,26(06):189-190.

[3]梁海东.三台阶大拱脚临时仰拱法在软弱围岩黄土隧道中的应用[J].建筑机械,2017(05):83-86.