台阶法

台阶法

隧道施工方法
台阶法,指的是隧道及地下工程的施工方法之一。分为正台阶法和反台阶法。
    中文名:台阶法 外文名:benching tunnelling method 别名: 适用范围:稳定岩体,土层及不稳定岩体 分类:正台阶法,反台阶法 超短台阶:3~5m 特点:增加了工作面,前后干扰较小等 适用范围:Ⅲ、Ⅳ级围岩等

简介

又有正台阶法和反台阶法之分,反台阶法又称中隔壁台阶法。按台阶长短有长台阶、短台阶和超短台阶三种。近年由于大断面隧道的设计,又有三台阶临时仰拱法,预留核心土台阶法,甚至多台阶法。

适用范围

稳定岩体、土层及不稳定岩体。

分类

①正台阶法、在稳定性较差的岩层中施工时,将整个坑道断面分为几层,由上向下分部进行开挖,每层开挖面的前后距离较小而形成几个正台阶(图3a)。

上部台阶的钻眼作业和下部台阶的出碴,可以平行进行而使工效提高。全断面完全开挖后,再由边墙到顶拱筑衬砌。在坑道顶部最先开挖的第一层为一弧形导坑,需要钻较多的炮眼,以防坍塌。导坑超前距离很短,可使爆破时石碴直接抛落到导坑之外,以减轻扒碴工作量,从而提高掘进速度。如坑道顶部岩层松动,应即在导坑内用锚杆或拱架作临时支护,导坑超前距离很短,以防坍塌。

②反台阶法

用于稳定性较好的岩层中施工,也将整个坑道断面分为几层,在坑道底层先开挖宽大的下导坑,再由下向上分部扩大开挖。进行上层的钻眼时,须设立工作平台或采用漏斗棚架,后者可供装碴之用。

优缺点

台阶法优点:灵活多变、适用性强,凡是软弱地层、第四纪沉积地层,均可采用台阶法,这也是基本的方法,无论地层变好还是变坏,都能及时更改,变换成其他方法。另外,台阶法开挖具有足够的作业空间和较快的施工速度,台阶有利于开挖面的稳定性,尤其是上部开挖支护后,下部作业则较为安全。

台阶法缺点:上下部作业有干扰,应注意下部作业时对上部稳定性的影响。另外,台阶开挖会增加对围岩的扰动次数。

主要施工方法

稳定岩体:上台阶采用的是光面爆破,下台阶采用的是预裂爆破,开挖后并分别施工初期支护结构。台阶留置长度不宜大于5B(B为隧道开挖跨度)或50m,下台阶开挖后适时施工仰拱。

土层及不稳定岩体:拱部开挖后及时施工初期支护结构,台阶根据地质和隧道跨度采用短台阶(1~1.5B)或超短台阶(3~5m)开挖,下台阶开挖后,适时施工仰拱。

受力状态定性分析

基于相同地质条件下地层结构法有限元计算分析,对北京地区高速公路16m跨隧道设计中台阶法、CRD法、眼镜法等几种常用施工方法的受力状态进行了定性分析,得出以下几方面结论:

1、CRD法与眼镜法均能满足设计要求;眼镜法在各施工阶段应力表现没有明显优势;台阶法应在采取了相应的加固措施或地质条件比较好时采用。

2、通过调整地质参数,反映出地下结构对弹性模量(E)反应敏感。

3、通过调整CRD法施工顺序,反映出改变施工顺序对结构受力有一定影响,但影响很小。

4、每步开挖都会引起相邻段应力增加,同时连带会适当降低一点远端的应力;节点的应力集中现象应引起注意。

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