万忠兴
甘肃路桥公路投资有限公司 甘肃 兰州 730050
摘要：本文对三台阶七步开挖法施工工艺及其原理进行了简单的介绍，同时论述了上台阶、中台阶左侧、下台阶右侧边墙开挖护，及仰拱开挖支护与施工过程中需重点注意的一些事项。通过对施工重点的分析，提出了超前支护、监控测量、封闭仰拱、加设锁脚锚杆等安全保障措施，望可以为大断面黄土隧道工程的良好完成提供相应的参考。
关键词：大断面黄土隧道；三台阶七步开挖法；开挖支护
伴随我国现时期高等公路的不断发展，公路、铁路山岭隧道建设规模越来越大，不同地质情况下隧道工程施工工艺也随之在不断的发展和完善当中，尤其是大断面黄土隧道开挖法越来越成熟和完善。本文主要结合某快速公路段大断面黄土隧道中的三台阶七步开挖施工法进行了深入详细的分析。
某快速公路隧道总长度为858米，南高北低走势，四周有冲沟，切割深度在50-200米，存较多的小冲沟，在大冲沟中各有一个进出口，冲沟两则有非常陡峭的坡面。隧道所处地质为黄土残塬地域，地质结构较复杂，地表主要是第四系上和中更新统黏质黄土，此黄土具各IV级自重湿陷性，其湿陷土层厚度大约在20到40米。隧道进出口处埋深并未超过20m，此地段属于湿陷性土层，并未对工程造成大的影响。隧道洞身是凡黏黄土和粉土质所组成，夹数层是古土壤层，属于垂直状节理，具备自重湿陷性。
1.大断面黄土隧道三台阶七步开挖法施工原理与工艺
1.1施工步骤
1）上台阶开挖支护
在隧道拱部的130o范围内搭设?42mm超前小导管。施工参数为：壁厚为3.5mm，即L=3.5m，设置环向间距为40cm，而外插角设置为5o-10o，对于搭接的长度应控制在大等于1.0米范围内[1]。
借助挖掘机来实施上台阶开挖施工，各循环开挖的长度应设置在0.8-1.0米范围内，开挖后由人工来进行修边操作，及时向边坡喷射4cm厚的混凝土，以做好作业面的封闭工作。
在完成初喷以后，打入锚杆或是挂设钢筋网。锚杆使用长4M直径22MM的锚杆，每个锚杆间距设置为1M×1M为宜，并同时设置成梅花形式。钢筋网片使用直径为8MM的钢筋，网络规格是20CM×20CM。
架设使用120b型号的钢架，上台阶可分成三节来安装，环向采用钢板高强螺栓来连接，纵向则使用直径为22mm规格的钢筋来进行连接，环向间距设置成1.0m，同时将超前小导管的末端固定在钢架上。
在完成钢架安装以后，开始锁脚锚杆施工，其中采用直径为22mm、长度为4.0m的钢筋锁脚锚杆，各拱脚处安装两根锚杆。
在完成锚杆、钢筋和钢筋网安装以后，应及时复喷强度等级为C25的混凝土浆液，复喷厚度应满足设计要求，保证上台阶施工完以后可以形成质量合格的承载拱。
2）中台阶左侧与下台阶右侧边墙开挖支护
上台阶与中台阶开挖距离应控制在3-5M范围内，交错实施中台阶左侧与下台阶右侧边墙的开挖操作，每次开挖距离应控制在1到2个榀钢架之间，左右两侧的初期支护切记不可同时处在悬空状态下。对于中台阶的开挖高度应保持在4.5米，分上下两次来进行挖掘，以方便人工在修边及对上台阶实施初期支护底部修凿。在此过程中，挖掘机开始下台阶的开挖操作。在完成中台阶上部的修边与上台阶的初期支护修凿以后，继续实施中台阶的下部挖掘[2]。
在完成中台阶的修边操作以后，应及时的实施4cm厚混凝土的喷射施工，通过这样做好作业面的封闭工作。
初喷完成后，再向其内部打设锚杆及挂设钢筋网片。锚杆使用直径为22mm、长度为4m的药包锚杆，各锚杆间间距应控制在1m×1m,并且布置成梅花形。钢筋网片使用直径为8mm的钢筋材料，网格间距设置在20cm×20cm为宜。
及时将拱架安装好，并同时复喷混凝土。对于中台阶的长度应把握在3到4米范围内。
3）仰拱开挖支护
当下台阶开挖达到25米的时候，再实施仰拱开挖施工。仰拱开挖可分为两次来进行，每次挖到3米后应及时实施仰拱初期支护，在完成其中一个仰拱施工长度以后，应及时的实施仰拱混凝土的浇筑，之后再搭设仰拱栈桥，同时还要继续开始挖掘前方掌子面。
1.2施工过程中的注意事项
①为了确保钢架的稳定牢固性，一定要保证钢架基脚地部的坚实稳固 ，应采用挖槽来架设钢架。②钢架平面需与隧道的中线保持垂直，倾斜度一定不能超过20，如钢架每个部位都偏离了铅垂面，严禁超过5cm。③为了提高钢架稳定性，需把钢架同纵向连接的锚杆、锁脚锚杆、连接筋、定位筋焊接固定。④钢架连接接头的连接处应固定好。拱脚位置较易出现塑性剪节损坏，所以接头除用螺栓连接以外，还需对四周进行焊接，以此保证其刚度及强度。⑤当钢架与初喷层间有很大间隙时，便需设置骑马或是楔形垫块，通过这样来将围岩顶紧，钢架和围岩间的间距不可超过5cm。
2.安全保障措施
1）监控量测
在隧道施过程中，从第一组衬砌开始在一个断面之内的拱顶与拱脚位置设计七处观测点，通过使用收敛计、水平仪或全站仪来对拱脚水平收敛及拱顶下沉情况进行观测。随着隧道施工的开展，每间隔10米处设置一个断面观测点，最前端观测断面与掌子面相连。结合观测结果，合理的调控预留沉降量，通过这样确保二次衬砌厚度。在施工过程中，监控量测应注意以下几方面，即：①为了得到开挖后早期围岩状态数据，观测点的设置应与开挖面靠近一些，在开挖后的二十四小时之内或是在下次开挖以前，对初次数据进行读取。②周边收敛、地表下沉、拱顶下沉观测点需最大程度的集中设置于断面，通过这样便于量测结果分析与综合应用[3]。
作者简介：万忠兴（1976.02）；性别：男，名族：汉，籍贯：甘肃省靖远县人，学历：大学专科，毕业于长春工程学院；现有职称：中级工程师；研究方向：道路与桥梁工程。