1.前言
目前隧道的施工方法有多種多樣，地質(zhì)條件較好的隧道在施工方法選擇上較為靈活，而地質(zhì)條件較差的隧道在施工方法選擇上有一定的局限性，主要體現(xiàn)在安全與效益的有機(jī)協(xié)調(diào)統(tǒng)一上。三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法主要應(yīng)用于軟弱圍巖隧道中,從上而下分三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖，各臺(tái)階成環(huán)受力的施工方法。
2.工法特點(diǎn)
2.1 施工空間大。方便機(jī)械化施工，可以多作業(yè)面平行作業(yè)。部分軟巖活土質(zhì)地段可以采用挖掘機(jī)直接開(kāi)挖，工效較高。
2.2 在地質(zhì)條件發(fā)生變化時(shí)，便于靈活、及時(shí)地轉(zhuǎn)換施工工序，調(diào)整施工方法。
2.3 適應(yīng)不同跨度和多種斷面形式，初期支護(hù)工序操作便捷。
2.4 在臺(tái)階法開(kāi)挖的基礎(chǔ)上，預(yù)留核心土，左右錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖，利于開(kāi)挖工作面穩(wěn)定。
2.5 當(dāng)圍巖變形較大活突變時(shí)，在保證安全和滿足凈空要求的前提下，可盡快調(diào)整閉合時(shí)間。
2.6 各部開(kāi)挖及支護(hù)自上而下，步步成環(huán)，及進(jìn)封閉，各分部封閉成環(huán)時(shí)間短，臨時(shí)仰拱能有效阻止支護(hù)結(jié)構(gòu)的水平收斂，減少隧道圍巖變形。
3.適用范圍
本工法適用于開(kāi)挖斷面為100～180m2，具備一定自穩(wěn)條件的Ⅳ、Ⅴ級(jí)圍巖地段隧道的施工。
4．工藝原理
三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法就是將大斷面劃分成自上而下三個(gè)小單元進(jìn)行開(kāi)挖，縮小開(kāi)挖斷面；采用臨時(shí)仰拱就是使每個(gè)小單元及時(shí)封閉成環(huán)，形成環(huán)向受力，有效地發(fā)揮初期支護(hù)整體受力效果，有效阻止支護(hù)結(jié)構(gòu)變形。
5．施工工藝流程
采用短臺(tái)階，分步平行開(kāi)挖，爆破施工分成多個(gè)作業(yè)面進(jìn)行，將集中爆破化為分散爆破，，既減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，又充分利用時(shí)間，還增加了爆破臨空面，降低炸藥消耗。分步平行施作拱墻初期支護(hù)，混凝土仰拱超前施作及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形。全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌，確保了混凝土襯砌施工質(zhì)量。監(jiān)控量測(cè)信息反饋指導(dǎo)施工，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。
在斷層帶、破碎帶等自穩(wěn)性較差地層和富水地層中，則采用大管棚和超前小導(dǎo)管預(yù)注漿固結(jié)、止水等輔助措施后，上部弧形導(dǎo)坑法短開(kāi)挖施作拱部初期支護(hù)，再左右錯(cuò)位開(kāi)挖及施作邊墻初期支護(hù)；混凝土仰拱緊跟下臺(tái)階并及時(shí)施作盡早閉合成環(huán)受力。
5.1 工藝流程
5.2 施工方法
5.2.1 開(kāi)挖
①開(kāi)挖1部臺(tái)階；
a 施作1部洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)，即初噴4cm厚混凝土，架立鋼架；
b 鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度，底部噴10cm混凝土封閉；
②上臺(tái)階施工至適當(dāng)距離后，開(kāi)挖2部臺(tái)階，接長(zhǎng)鋼架，施作洞身結(jié)構(gòu)的初期支護(hù)及封底；
③開(kāi)挖3部臺(tái)階，及時(shí)封閉初期支護(hù)；
④灌筑該段內(nèi)IV部仰拱；
⑤灌筑該段內(nèi)V部仰拱填充；
⑥利用襯砌模板臺(tái)車一次性灌筑VI部襯砌（拱墻襯砌一次施作）。
5.2.2初期支護(hù)
初期支護(hù)是由錨桿、鋼筋網(wǎng)、鋼架和噴射混凝土組成的一種聯(lián)合受力結(jié)構(gòu)。為保護(hù)圍巖的天然承載力，初期支護(hù)要盡快施作，
5.2.2.1初噴混凝土封閉巖面
用高壓風(fēng)自上而下吹凈巖面，埋設(shè)控制噴射混凝土厚度的標(biāo)志釘，如工作面有滴水或淋水，鉆孔埋管做好引排水工作。
從拱腳或墻角向上堆噴，以防止上部噴射回彈料虛掩拱腳（墻角）而不密實(shí)，以致強(qiáng)度不夠，造成失穩(wěn)；先將凹洼部分找平，然后噴射凸出部分，并使其平順連接。沿水平方向以螺旋形劃圈移動(dòng)，噴頭與受噴面垂直，噴嘴至受噴面距離0.6～1.0m。
噴射混凝土表面應(yīng)大面平整并呈濕潤(rùn)光澤，無(wú)干斑或滑移流淌現(xiàn)象。
5.2.2.2 施作結(jié)構(gòu)錨桿，掛設(shè)鋼筋網(wǎng)
初噴混凝土后應(yīng)及時(shí)施作錨桿，錨桿必須設(shè)置墊板。各臺(tái)階初期支護(hù)連接處左右均需設(shè)不少于2根鎖腳錨桿，確保初期支護(hù)不失穩(wěn)。
鋼筋網(wǎng)為φ8mm或φ6mm的鋼筋焊接而成，網(wǎng)格為20cm或25cm。鋼筋網(wǎng)搭接1個(gè)網(wǎng)格，網(wǎng)片間采用焊接。
5.2.2.3 安裝鋼架
鋼架是軟弱圍巖初期支護(hù)的重要組成部分，應(yīng)嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖及設(shè)計(jì)要求加工制作和架設(shè)。
鋼架安裝注意事項(xiàng)及要求：
①鋼架拱（墻）腳應(yīng)架設(shè)在穩(wěn)固的基巖上或底部鋪墊槽鋼，以保證鋼架基礎(chǔ)穩(wěn)固。安裝前應(yīng)清除基腳下的虛碴、虛土及雜物。
②鋼架平面垂直于隧道中線，傾斜不大于2°；鋼架的任何部位偏離鉛垂面不大于5cm。
③為增強(qiáng)鋼架的整體穩(wěn)定性，應(yīng)將鋼架與縱向連接筋、鎖腳錨桿焊接牢固。
④鋼架連接接頭要牢固。拱腳部位易發(fā)生塑性剪切破壞，故該部位接頭除栓接外，還應(yīng)四面幫焊，確保接頭的剛度和強(qiáng)度。條件允許時(shí)，接頭最好采用角鋼連接板，便于混凝土全面握裹。
⑤鋼架和初噴層間有較大間隙時(shí)要設(shè)騎馬或楔形墊塊頂緊；鋼架與圍巖的間距不應(yīng)大于5cm。
5.2.2.4施作拱部超前支護(hù)和二次噴射混凝土
拱部按設(shè)計(jì)參數(shù)施作下一循環(huán)超前支護(hù)，并把該支護(hù)尾端焊在鋼架上。分層噴射混凝土到設(shè)計(jì)厚度，每層厚5～6cm；鋼架保護(hù)層不小于2cm。整個(gè)噴射混凝土表面要平順。
5.2.2.5監(jiān)控量測(cè)、修正支護(hù)參數(shù)
嚴(yán)格按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行拱頂下沉和周邊收斂位移量測(cè)，通過(guò)監(jiān)控量測(cè)的信息反饋，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)，以保證襯砌結(jié)構(gòu)的安全。
5.2.3 仰拱施工
在設(shè)計(jì)有混凝土仰拱地段，拱墻初期支護(hù)施工完成后，要及時(shí)左右錯(cuò)位跳挖仰拱，安裝仰拱鋼架，進(jìn)行仰拱混凝土施工，使初期支護(hù)盡早閉合成環(huán)構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，并為運(yùn)輸創(chuàng)造良好環(huán)境。
5.2.4 混凝土襯砌
采用可調(diào)式防水層作業(yè)專用臺(tái)車按設(shè)計(jì)材料和技術(shù)參數(shù)施作防水層，采用無(wú)釘孔工藝，并視初期支護(hù)的平整情況，將防水板留一定的富余量，以防綁得過(guò)緊而被混凝土擠破。
混凝土襯砌采用全斷面液壓鋼模臺(tái)車、泵送混凝土灌筑。要左右對(duì)稱灌筑，防止臺(tái)車偏移。設(shè)置制式檔頭板，以確保施工縫處混凝土質(zhì)量。
