微台阶法施工在软岩大变形隧道中的应用与优化研究

微台阶法施工在软岩大变形隧道中的应用与优化研究

孙伟

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摘要：随着交通建设的快速发展，软岩大变形隧道的建设在现代化城市规划中起到了关键作用。由于软岩大变形隧道具有复杂的地质条件和困难的施工难题，给施工过程带来了巨大的挑战。基于此，本篇文章对微台阶法施工在软岩大变形隧道中的应用与优化进行研究，以供参考。

关键词：微台阶法;软岩;变形隧道;应用与优化

引言

随着现代交通网络的建设以及城市化进程的快速推进，地下隧道的建设越来越普遍。在软岩地质条件下施工的大变形隧道面临着诸多困难与挑战。微台阶法作为一种新型的施工方法，被广泛应用于软岩大变形隧道中，取得了一定的成效。

1微台阶法施工在软岩大变形隧道中的应用优势

微台阶法采用逐级分块施工的方式，可以根据实际地质条件进行灵活调整，适应不同软岩地层的变化。这种方法可以有效处理软岩地质条件下的大变形问题，提高施工的稳定性和安全性。微台阶法施工过程简单，不需要大量的机械设备，节省了施工时间和成本。由于每个微台阶的规模较小，施工前期准备工作也相对简单，能够快速开展施工。与传统爆破法相比，微台阶法不需要进行爆破作业，因此减少了对周围环境的影响和破坏。尤其是在城市地区或敏感区域的隧道施工中，微台阶法可以更好地保护环境和降低施工噪音。大变形隧道施工一直是一项技术难题，传统方法往往无法解决变形问题，而微台阶法通过逐级施工的方式，能够有效控制隧道的变形，填补了大变形隧道施工技术上的空白。微台阶法施工在软岩大变形隧道中具有适应性强、施工效率高、对环境影响小等优势。随着该方法的不断发展和完善，相信将在软岩大变形隧道的施工中得到广泛应用，并为隧道建设提供更可靠、安全、高效的解决方案。

2软岩大变形隧道中应用微台阶法施工面临的挑战

2.1软岩的变形性差

软岩在受力作用下容易发生大量的变形，这可能会导致围岩的松动、破裂甚至崩塌。这会给隧道施工带来安全隐患，增加掏方量、支护工作量和施工周期。软岩变形不可避免地会产生应力变化和位移，这可能会对施工设备和结构造成挤压、变形等影响。特别是对于隧道衬砌等结构，变形可能导致不稳定甚至破损。软岩变形性差使得隧道构筑物在施工过程中更容易受外界条件和作用的影响，施工风险相对较高。突发的岩爆、地质灾害等事件可能对施工人员和设备造成威胁。软岩变形会导致隧道结构的变形，从而影响隧道的几何形状、运行通畅性和安全性。这可能会缩短隧道的使用寿命或增加维护成本。

2.2施工周期长

施工周期的延长会导致劳动力、设备、材料等成本的增加。延长的工期还需要支付额外的工人工资、设备租赁费用以及材料储存和保管费用，从而增加了项目的总成本。当施工周期延长时，项目的整体进度可能会受到影响。这可能导致其他相关的工程和计划被推迟，从而给项目方和利益相关者带来压力。随着施工周期的延长，施工过程中的风险也会相应增加。不可预测的天气变化、自然灾害或其他突发事件可能会对施工进程造成干扰，进而对项目进展和安全性产生不利影响。

2.3支护技术要求高

软岩大变形隧道的支护工作面临的困难相对较大。由于软岩的变形性差，支护结构的设计和施工需要考虑更多的因素，如围岩的稳定性、承载能力、水平变位等。这增加了施工人员的技术要求和施工难度。为满足软岩大变形隧道支护的高技术要求，可能需要采用更复杂、精细的支护技术和材料。高级支护材料和设备的使用会导致施工成本的上升。由于软岩变形的不确定性，支护措施的实施可能面临一些风险，如支护结构的不适应、施工过程中的变形和破坏等。这增加了施工现场的安全风险和工作人员的操作风险。

3微台阶法施工在软岩大变形隧道应用中的优化策略分析

3.1优化爆破设计

在进行爆破设计之前，对软岩隧道的地质条件进行详细分析。了解围岩的岩性、裂隙分布、断裂构造等情况，以便针对性地设计爆破参数和方案。根据地质条件和围岩变形特点，确定合适的爆破药量、孔距、孔深等参数。通过试验和现场观测，不断调整和优化爆破参数，以达到减小围岩开裂和变形的效果。引导性爆破技术可以帮助控制爆破能量的释放路径，减少对围岩的冲击，降低围岩的开裂和变形。先导孔的设计和布置应根据具体情况进行优化，确保次爆破的效果。软岩对爆破震动比较敏感，特别是在变形较大的情况下。在爆破设计中，要合理控制爆破药量和装药方式，避免对围岩造成过大的震动影响。配备合适的震动监测仪器和设备，实时监测爆破震动的变化情况。通过监测数据，及时调整爆破参数，以保证施工的安全性和有效性。

3.2合理的支护方案

锚杆支护是软岩大变形隧道中常用的一种支护方式。通过在围岩中预埋锚杆，将围岩和支护结构紧密连接在一起，提高围岩的稳定性和承载能力。根据围岩的变形程度和支护要求，确定锚杆的数量、布置和设计参数。喷射混凝土是一种较为常用的软岩大变形隧道支护方式。通过在围岩表面喷射混凝土，形成坚固的支护结构，增强围岩的稳定性和强度。根据围岩的变形规律和荷载要求，选择合适的喷射混凝土厚度、喷射参数和混凝土材料等。钢筋网片可以增加围岩的整体强度，抵抗围岩的开裂和变形。通过在围岩表面安装钢筋网片，形成一个连续的支护结构，提高围岩的稳定性。根据围岩的应力分布和变形特点，确定钢筋网片的类型、尺寸、间距和连接方式等。地下连续墙是一种有效的软岩大变形隧道支护形式。通过在围岩中挖掘连续墙，增加围岩的承载能力和整体稳定性。根据围岩的变形情况和支护要求，设计合适的连续墙深度、高度、墙体厚度和锚固方式等。

3.3施工工艺优化

根据软岩的特性和围岩变形规律，确定合理的施工顺序。通过分析变形特点，选择先开挖刚性阻力小、变形较小的区域，逐步向变形较大的区域迈进，以降低挖掘对围岩的影响。采用分段施工和支护的方式，将整个隧道工作面分成若干个段落进行施工。先进行爆破、清理和锚杆等工作，然后进行喷射混凝土、地下连续墙等支护工作。这样可以减小每个阶段的变形范围，提高施工安全性和稳定性。通过调整爆破药量、孔距、孔深等参数，控制爆破能量的释放路径和时间，减小围岩开裂和变形的程度。根据地质条件和围岩的变形特点，优化爆破参数，以减小施工对围岩的影响。使用高精度的施工技术和设备，提高施工过程的精度和效率。包括先进的测量仪器、高精度的挖掘机械、喷射混凝土机等。这样可以减小误差，确保施工质量和安全性。

结束语

通过对微台阶法在软岩大变形隧道中的应用与优化研究，我们发现该方法具有一定的优势和潜力。微台阶法在施工过程中能够有效解决软岩地质条件下的难题，提高施工效率和安全性。我们也必须认识到该方法仍面临一些挑战和亟待解决的问题。今后的研究应继续探索微台阶法的优化改进，并结合软岩地质特点进行深入研究，以推动软岩大变形隧道施工技术的进步。

参考文献

[1]武建林,吴迅,蒋仁国.台阶长度对软岩隧道台阶法施工影响分析[J].南京工程学院学报(自然科学版),2021,19(02):54-57.

[2]刘振伟.微台阶法在高地应力软岩单线铁路隧道施工中的应用[J].安徽建筑,2020,27(05):129-132.

[3]李旺.微台阶法在软弱围岩隧道中的应用[J].居舍,2019,(17):185-186.

[4]惠武平.微台阶法在大断面黄土隧道的应用研究[J].铁道建筑技术,2018,(09):70-74+83.

[5]蒋登学.大断面高瓦斯铁路隧道有轨运输软岩微台阶施工技术探讨[J].西部探矿工程,2011,23(04):137-139.