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

身份证号：610323198402234717    中铁一局集团第四工程有限公司

摘要：随着交通建设的快速发展，软岩大变形隧道的建设在铁路隧道工程建设中起到了关键作用。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。与传统的隧道开挖工法相比，微台阶法采用控制爆破作业，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快速的立架支护，封闭成环起到稳定岩体的作用。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，而微台阶法通过缩小台阶高度、缩短台架长度、减少临空面的方式，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

软岩在自稳力差及受扰动后容易发生变形，导致围岩的松动、破裂甚至崩塌。给隧道施工带来安全及质量隐患，增加立架支护工作的困难和作业时间。软岩变形所产生掌子面和初支拱顶沉降、水平收敛或坍塌，对洞内的作业人员，机械设备的安全造成隐患威胁，并对初支结构的受力造成破坏，使其产生变形等影响。特别是对于隧道初支结构因变形侵限的，就需要对侵限的拱架进行拆换返工，增加了工作量及安全隐患。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。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、受力结构及施工期的安全性。

2.2施工周期长

围岩变形后初支侵限后的返工造成工期延长，导致人工、设备、材料等费用的增加，并造成安全、质量管理的风险增加，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。也会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，如围岩的岩性、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。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、安全风险。

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

在软岩隧道的爆破设计中，地质条件的详细分析是至关重要的。首先，对围岩的岩性、裂隙分布、断裂构造等情况进行了解，以便为针对性的爆破参数和方案设计提供依据。针对地质条件和围岩变形特点，需要确定合适的爆破药量、孔距、孔深等参数，以此来减对小围岩扰动、变形的程度。通过试验和现场观测，不断调整和优化爆破参数是必要的，以确保爆破设计的有效性和安全性。引导性爆破技术可以帮助控制爆破能量的释放路径，减少对围岩的扰动，从而降低围岩的开裂和变形。对先导孔的设计和布置应根据具体情况进行优化，以确保次爆破的效果。软岩对爆破震动比较敏感，尤其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，以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，以确保施工的安全性和有效性。这些措施的综合考虑与贯彻执行，将有助于在软岩隧道的爆破设计中达到减小围岩开裂和变形的效果，并最大程度地确保施工过程的安全性和有效性。

3.2合理的支护方案

铁路隧道施工中，软岩地层的特性、变形规律及围岩稳定性对隧道工程的安全和质量具有重要影响。微台阶法是针对软岩隧道施工常用的支护方式之一，通过减小围岩变形来降低隧道施工风险。充分的地质勘察是关键，需要获取岩层变形情况、节理发育、软岩厚度等信息，以科学确定软岩特性和变形规律，为隧道支护方案的设计提供依据。预应力锚杆支护在软岩隧道施工中发挥着重要作用，它能控制岩体变形，增强围岩稳定性。根据实际软岩情况，合理布置预应力锚杆，加固岩体结构，减小变形带来的风险。设计合理的微台阶方案同样十分重要，包括台阶高度、宽度、间距等参数的科学确定，以减缓围岩应力集中，进而减小变形，提高隧道稳定性。在软岩隧道变形较大的位置，可以考虑结合微台阶法设计喷锚网支护，以增加围岩的整体支撑能力，并降低隧道变形。隧道施工过程中需要进行定期的围岩变形监测，及时发现围岩变形情况，做出相应调整和补强，以确保隧道施工的安全可靠性。

3.3施工技术优化

在软岩大变形铁路隧道施工中采用微台阶法时，施工方案的制定至关重要。首先，工程组织设计、施工工序安排以及支护材料选用等应被详细考虑，以确保施工过程有条不紊地进行。加强施工现场管理也是至关重要的，包括对人员流动、设备摆放和物资调度的有效管理，以提高工作效率并确保施工安全。根据软岩地层的具体情况，精准设计微台阶方案，包括台阶高度、宽度和间距等参数的准确规划，以此减缓围岩的应力集中，从而减小变形，提高隧道的稳定性。在微台阶工序中，加强质量管理，采用先进的施工技术和设备，以确保微台阶支护的合理性和稳固性。施工安全是施工过程中的首要问题，需要严格遵循施工安全标准，并加强对施工人员的安全培训，同时配备必要的安全设备，以确保施工过程中人员和设备的安全。实施施工过程的围岩变形监测也是必要的，及时发现围岩变形情况，并根据监测结果进行调整和补强，从而确保施工安全。

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。

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