王海银
云南省铁路第二工程公司云南昆明650000
摘要：随着人类社会的发展，隧道不仅利用于公路、铁路、、矿山、水利水电和灌溉工程，也用于输电、输煤、地下停车场、地下车站等工程。而对隧道施工技术的研究也取得了突破性的进展，九十年代以前主要以矿山法为主，目前隧道施工主要以新奥法为主，而新奥法隧道施工方法中台阶法施工技术在软弱围岩隧道施工中被广泛应用，有效提高了施工的质量和效率，目前是十分受关注的隧道施工技术之一。
关键词：台阶法；拱脚沉降机制；拱脚稳定技术
在软弱围岩地质层上进行隧道建设施工的时候，很容易出现工程变形的现象，从而影响到施工的质量。事实上，软弱围岩这种地质类型并不少见，软弱围岩地质层的特点也比较突出，包括：较低的土质强度、岩石和土质间较差的胶合度以及较大的岩石间隙等。软弱围岩是一种比较软弱的地层，主要是受风化、地质运动、地下水等因素影响而形成的，在很多隧道的施工中都能遇到。在软弱围岩地质条件下进行隧道工程施工，就需要用到台阶法的施工技术，本文便是围绕台阶法的隧道施工技术，就其拱脚稳定性及其控制技术进行探讨。
一、关于台阶法隧道施工技术
目前我们隧道施工中大多采用新奥法施工，但新奥法隧道施工中最重要的还是台阶法。要知道我国的隧道施工除了铁路隧道、公路隧道外，也就水利水电隧道相对突出，而在这些隧道施工形式中，围岩地质的不同决定着其最终的施工方法，依据对通常需要隧道建设的地形进行分析可以发现，台阶法仍然是应用最多的隧道施工技术。
在台阶法隧道施工技术的应用过程中，常常会由于软弱围岩地质条件的影响出现工程变形的情况，这些变形主要分为拱脚收敛变形及拱脚沉降变形两种，当然，有时候也把这两种变形称为水平变形和竖向变形。其实，拱脚收敛变形情况目前已经得到广泛关注，大量针对其进行的研究也有所收获，目前拱脚收敛变形问题还纳入了隧道建设质量的衡量标准之中。与之相比，拱脚沉降变形引起的关注度就相对较弱了一点，但总体来说，也越来越受重视。
目前我国交通基础设施的建设工作正随着我国经济社会的快速发展备受关注，国家不仅加大了对其建设的力度，更是在大力发展交通基础设施建设的过程中，逐步吸收了更多的软弱围岩隧道工程进入到了交通路网系统中。在这种情况下，软弱围岩地层上进行的隧道建设工程就成为了业界学者的重点研究对象。尤其是台阶法的隧道施工技术，针对其弊端学者们进行了大量研究工作，就连竖向变形问题也逐渐被重视起来。目前取得的研究成果还是很显著的，可在具体问题上的应用于解决能力还是不够，这么一来，我们不得不进一步对其做深入探讨，真正了解并有效改进台阶法隧道施工技术。
二、台阶法工艺特点以及工艺流程
（一）工艺特点
经过施工实践可以发现在软弱围岩隧道中施工最适用的是台阶法施工工艺，而且现今这项技术在我国的软弱围岩隧道施工中已经成为其中的核心技术。通过研究台阶法施工工艺并结合传统的施工工艺，发现台阶法施工工艺具有以下几种特点。首先是台阶法施工工艺相比于传统的工艺来说，台阶法施工工艺可以实现多个层面的平行工作，并且在初期的施工当中支护工序施工空间大而且操作也十分的便捷，可以保证机械化施工的快速推进。然后台阶法施工工艺有很强的适应性，在不同的地形和环境中都能进行有效的工作，例如复杂的围岩结构、变化的软硬围岩等一些复杂的环境中都可以进行工作。其次还有台阶法施工工艺不需要做临时支护，这样便可以很好的避免了在施工完成后对临时支护拆除时发生的安全隐患。并且台阶法施工工艺的成本较之其他传统的施工工艺的价钱来说是很低的，这一点主要体现在购买临时材料以及施工设备所用到的资金上。最后台阶法施工工艺的施工效率比较其他传统施工工艺是比较快的，这点对于一些对要求施工期限比较紧的工程十分有利。
（二）工艺流程
台阶法施工工艺是现今在软弱围岩隧道施工中的核心技术，其中的工艺流程是首先把隧道开挖阶段的作业面划分成六个开挖面，就是在前后六个开挖面区分开后实行平行施工，然后实施同时分部支护到一个整体，用这样的方法来实现缩减施工的循环时间以及作业纵深方向的逐渐推进。
三、对台阶法拱脚沉降（竖向）变形的分析
（一）挤出效应造成的整体沉降
挤出效应可以造成整个断面的沉降。在实际的施工过程中，可以遵循围岩特有的力学特性，并且在施工路径下的软弱围岩还会分为不同的层级，也就是Ⅳ这一层级以及Ⅴ这一个层级。在Ⅴ这一个层级里进行施工，上下会带有相互衔接的掌子面，并且还会出现十分清晰的挤出变形形态。如果说除去围岩中特有的一些扭曲状态不说，在这些清晰的纵向纵向挤压下，之上通过断面衔接的拱顶都会带动整个工程真会下沉的倾向。但是在上半个断面中造成的整体下沉中，并且对建构中的隧道来说，也会造成一些偏多的下陷。也是因为如此，在上台阶的这一段施工区域都要保持着偏短的长度。并且在进行施工的过程中，对掌子面特有的挤压扭曲现象和特有的整体沉降现象也能忽视。
（二）缺失刚度造成的支护沉降
在采用台阶法进行隧道施工的时候，一旦基底的荷载刚度有所缺失的话，就会造成拱脚沉降里的支护沉降。在台阶法隧道建设施工中，需要严格按照施工前就设定好的指引进行工作，注意由于刚性缺失而造成的支护沉降问题，将底层的支护构架进行良好的衔接，减少支护沉降发生的概率。另外，当支护构架产生向下的位移分量时，就要格外注意拱脚的荷载问题。随着工程进行，施工中的挖掘工作会导致支护所承受的软弱围岩荷载会持续增加。
（三）下台阶挖掘流程造成的沉降
上台阶支护构架在下台阶的挖掘过程中往往会出现一段时间内的悬空状态，这中情况主要是由于下台阶的挖掘流程造成的，通常在这个时候，施工中的拱脚也会与支护架构一起下陷，形成沉降。为了缓解因这一现象发生而对工程造成的危害，一般在隧道施工中会选择预设下侧支护，以便减少支护构架悬空的时间。事实上，下台阶拱脚下沉在工程施工中是很难忽略的问题。
（四）选取出来的施工技术
软弱围岩的地质条件本身就对隧道施工工程的影响较大，而施工现场选择采用的施工工艺也会进一步影响建设质量，对于拱脚沉降变形的形成有诸多干扰。这些被选用的施工工艺，总会在一些细节方面使拱脚发生下沉，例如掌子面中的挤出变形、支护构架与脚部支撑之间的衔接，锁脚锚杆的施工流程、拱脚部位的积水排除。另外，还有一些施工技术的细节也会影响拱脚沉降，同样需要重视。
总结：
总而言之，采用台阶法进行的软弱围岩地质层隧道施工建设中，如果不对其技术方法进行有效控制的话，工程施工中就很容易出现拱脚变形现象，尤其是拱脚水平收敛变形和拱脚沉降竖向变形的问题，影响到工程施工的整体质量和效率，为日后的行车安全带来隐患。本文对软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术进行的探讨就是为了研究其防范措施，提高隧道施工的质量。
参考文献：
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