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三台阶七步开挖法施工工艺简介：

三台阶七步开挖法，是一种在地下隧道施工中常用的技术，它主要用于软岩和部分中硬岩的矿山隧道开挖。以下是其基本施工工艺简介：

1. 开挖准备：首先，根据设计图纸对工作面进行清理，包括清除表层松动的岩石，以及做好通风和排水工作。

2. 台阶形成：将工作面分为三个台阶，每个台阶的宽度一般为隧道设计宽度的一半。这样可以形成稳定的开挖工作平台。

3. 破岩：在每个台阶上分别进行破岩作业，通常采用爆破法，先从上台阶向下台阶的岩石进行开挖。

4. 掏槽：在破岩后的岩石上进行掏槽，以便于装药和爆破。

5. 装药爆破：按照设计的爆破参数，对掏槽处的岩石进行装药，然后爆破，将岩石破碎。

6. 边坡支护：爆破后，对边坡进行临时支护，如喷混凝土或者架设钢拱架，以防止边坡坍塌。

7. 二次破碎：对未破碎完全的岩石进行二次破碎，保证开挖质量。

8. 初期支护：在二次破碎后，立即进行初期支护，如喷射混凝土、安装钢拱架等，提供临时的结构支撑。

9. 开挖循环：以上步骤为一个完整的开挖循环，重复进行，直至完成整个隧道的开挖。

10. 初期衬砌：最后，进行永久衬砌，如混凝土衬砌，以形成隧道的主体结构。

这种开挖方法具有稳定性好、施工速度快、工作面小的优点，但对爆破技术和支护技术要求较高。

三台阶七步开挖法施工工艺部分内容预览：

3.1.1 三台阶七步开挖法可分为以下主要步骤：

l 上部弧形导坑环向开挖，施做拱部初期支护；

2中、下台阶左右错开开挖，施做墙部初期支护：

3 中心预留核心土开挖、隧底开挖，施做隧底初期支护。每部开挖后均应及时支护，隧底初期支护后应及时施做仰拱，尽早封闭成环。

DB37∕T 5010-2014 房屋建筑和市政基础设施工程质量检测技术管理规程3.1.2三台阶七步开挖法的施工工艺流程见图3．1．2。

图3.1.2三台阶七步开挖法施工工艺流程

3.2.1采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应将超前地质预报纳入施工工序，并根据工程水文地质变化情况，及时调整各部台阶长度或施工方法，采取相应的技术措施，及早封闭成环，保证施工安全。

3.2.2采用三台阶七步开挖法施工的隧道，应根据工程水文地质条件，按设计要求做好超前支护，防止围岩松弛，保证隧道开挖安全。在断层、破碎带、浅埋段等自稳性较差或富水地层中，超前支护应按设计要求进行加强。

3.2.3 三台阶七步开挖法施工应符合下列要求：

1 以机械开挖为主，必要时辅以弱爆破；

2弧形导坑应沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心土，开挖后及时支护；

3其他分步平行开挖，平行施做初期支护，各分部初期支护衔接紧密，及时封闭成环；

4仰拱紧跟下台阶，及时闭合构成稳固的支护体系；

5施工过程通过监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时调整支护参数和预留变形量，保证施工安全；

6完善洞内临时防排水系统，防止地下水浸泡拱墙脚基础。

图3.2.4—2开挖透视图

第1步，上部弧形导坑开挖：在拱部超前支护后进行，环向开挖上部弧形导坑，预留核心土，核心土长度宜为3~5米，宽度宜为隧道开挖宽度的1/3~1/2。开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5米，开挖后立即初喷3~5cm砼。上台阶开挖失跨比应大于0.3，开挖后应及时进行喷、锚、网系统支护，架设钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。

第2、3步，左右侧中台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。

第4、5步，左右侧下台阶开挖：开挖进尺应根据初期支护钢架间距确定，最大不得超过1.5m，开挖高度一般为3～3.5m，左右侧台阶错开2～3m，开挖后立即初喷3～5cm砼，及时进行喷、锚、网系统支护，接长钢架，在钢架拱脚以上30cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30°搭设锁脚锚杆，拱脚锚杆和钢架牢固焊接，复喷砼至设计厚度。

第6步，上中下台阶预留核心土：各台阶开挖分别开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧道开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4~6m。

第7步，隧底开挖：每循环开挖进尺长度宜为2~3m开挖后及时施作仰拱初期支护，完成两个隧底开挖、支护循环后，及时施作仰拱，仰拱分段长度宜为4~6m。

3.2.5三台阶七步开挖法的初期支护由喷射混凝土、锚杆（管）、钢筋网和钢架等组成，各部分联合受力。初期支护应在开挖后立即施作，以保护围岩的自然承载力，其施工工艺流程见

图3.2.5 初期支护施工工艺流程

1初喷混凝土封闭岩面：

1)初喷混凝土应在开挖后立即进行。

2)用高压风自上而下吹净岩面，埋设控制喷射混凝土厚度的标志钉。

3)工作面滴水或淋水时，宜采用钻孔埋管做好引排水。大面积潮湿的岩面宜采用粘结性强的混凝土，通过添加外加剂、掺合剂改善混凝土性能，也可采用干喷形式快速封闭渗水岩面。

4)喷射混凝土必须满足设计强度、厚度及其与岩面粘结力要求。

5)喷射作业应分段分片依次进行，喷射作业从拱脚或墙脚自下而上进行，作业时应避免上部喷射回弹料虚掩拱(墙)脚；先找平凹洼部分，后喷射凸出部分，各部平顺连接。喷头应与受喷面垂直，喷嘴口至受喷面距离宜保持在1.0～2.0m，沿水平方向以螺旋形划圈移动。

2系统锚杆(管)、钢筋网施做应符合下列要求：

1)初喷混凝土后应及时施做锚杆，锚杆必须设置垫板。岩石隧道拱部系统锚杆必须带排气装置，采取沿锚杆孔进浆的施工工艺；黄土隧道系统锚杆按设计要求选用。

2)钢筋网可采用为φ8 mm或φ6 mm的HPB235钢制作，网格尺寸宜采用20 cm×20 cm～25 cm×25 cm，搭接长度应为1～2个网格，网片间采用焊接方式连接。

3)钢筋网随受喷面起伏铺设，其间隙不应大于3 cm，钢筋网应与锚杆、钢架连接牢固，且钢筋保护层厚度不应小于4 cm。

3安装钢架应符合下列要求：

1)拱部单元安装工序：放样确定钢架基脚位置一施做定位锚杆一架设钢架一布设纵向连接筋。

2)墙部单元安装工序：墙脚部位铺设槽钢垫板一施做定位锚杆一对应拱部单元架设墙部钢架单元一布设纵向连接筋。拱、墙部钢架单元宜采用栓接的方式连接。

3)加强钢架拱(墙)脚锁脚锚杆(管)施工，各台阶每单元钢架拱(墙)脚以上30 cm高度处，紧贴钢架两侧边沿按下倾角30。打设4根或4根以上锁脚锚杆(管)，锁脚锚杆(管)与钢架牢固焊接，锁脚锚杆直径不应小于22 mm，锁脚锚管直径不应小于42 mm，长度不得小于3．5 m，以控制基脚变形。

4)施工注意事项及要求：

①钢架拱(墙)脚应架设在稳固的基岩上或底部铺垫槽钢，以保证钢架基础稳固。安装前应清除基脚下的虚渣、虚土及杂物。

②钢架安装允许偏差：钢架间距、横向位置和高程与设计位置的偏差不超过±5 cm，垂直度允许偏差为±2。。

③钢架应与纵向连接筋、锁脚锚杆焊接牢固，以增强钢架的整体稳定性。

④锁脚锚杆施工应作为施工质量控制的重点，锁脚锚杆尾部宜加工成“L”形。钢架连接板应采用栓接牢固连接。

⑤钢架和初喷混凝土间有较大间隙时，每隔2 m应采用骑马或楔形垫块顶紧；钢架与围岩的间隙不应大于5 cm。

4 喷射混凝土厚度应符合设计要求，二次复喷混凝土应分层喷射，每层厚宜为5～6 cm。喷射混凝土表面应平顺，无空鼓、裂缝、酥松，平整度宜采用2 m靠尺检查，允许偏差为侧壁5 cm、拱部7 cm。

3．3．1 隧底开挖应采用全幅分段施工，上面铺设仰拱栈桥，每循环开挖长度宜控制在2—3 m。当仰拱施工滞后下部台阶开挖面30～40m时，应停止前方工作面开挖或短距离跳槽进行隧底开挖。短距离跳槽的次数不得多余3次，每次跳槽间隔不得大于10 m。

3．3．2隧底开挖后，应及时清除虚渣、杂物、泥浆、积水，立即初喷3～5 cm厚混凝土封闭岩面，按照设计要求安装仰拱钢架，复喷射混凝土至设计厚度，使初期支护及时闭合成环。

3．3．3仰拱应超前拱墙衬砌，每循环浇筑长度宜为4～6 m，仰拱应采用浮放模板支架成型。仰拱混凝土应分段全幅浇筑，一次成型，不留纵向施工缝，仰拱施工缝和变形缝应设置止水带。仰拱表面应平顺，不积水。

3．3．4仰拱填充混凝土应在仰拱混凝土终凝后浇筑，浇筑前应清除仰拱表面的杂物和积水，连续浇筑，一次成型，不留纵向施工缝。填充混凝土强度达到5MPa后允许行人通行，达到设计强度的100％后允许车辆通行。仰拱填充表面坡度应符合设计要求，应平顺、排水通畅、不积水。

3．4．1监控量测工作必须紧跟开挖、支护作业进行布点和监测，量测数据可运用工程类比法及时分析反馈，必要时应根据分析结果调整支护参数，以保证施工安全。

3．4．2量测项目可分为必测项目和选测项目。必测项目见表

3．4．2．选测项目可结合工程实际情况，按照《铁路隧道监控量测技术规程》的规定选取。

表3．4．2监控量测必测项目

注：Ho为隧道埋深；b为隧道最大开挖宽度。

3．4．3净空变化量测测点布置和初读数的读取应符合下列规定。测点、测线布置详见图3．4．3。

图3.4.3 净空变化测点布置

1 上部弧形导坑开挖并施做拱部初期支护后，布设拱顶下沉测点A和第一条净空量测基线B—B’，在3～6 h内取得初读数；

2 中台阶开挖并施做上部边墙初期支护后，布设第二条净空量测基线c—C’，在3～6 h内取得初读数；

3下台阶开挖并施做下部边墙初期支护后，布设第三条净空量测基线D—D’，在3～6 h内取得初读数；

4其他量测项目应在开挖后12 h内取得初读数，最迟不得超过24 h，且在下一循环开挖前完成；

5拱(墙)脚净空变化、拱顶、地表观测点应布设在同一断面，便于分析、比较。

3．4．4各测点取得初读数据后，应按照位移速度和量测断面距开挖面距离选择量测频率(见表3．4．4)。当出现异常情况时，应加大量测频率。

注：1 B为隧道开挖跨度；

2 当按照“位移速度”和“量测断面距开挖面距离”选择量测频率出现较大差异时，宜取量测频率较高的实施。

3．4．5量测数据整理及位移一时间变化曲线绘制应符合下列规

l量测数据整理时，应将原始数据按照大小顺序，用频率分布的形式显示出一组数据分布情况，进行数据的数字特征计算以及离散数据的取舍。

2绘制位移一时间变化曲线，通过回归分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下(如拱顶下沉)：

1)将量测数据输入计算机系统，绘制位移一时间变化曲

线(U—f曲线)41-历史文化村镇保护规划与实践.pdf，见图3．4．5；

注：％为拱顶最大允许位移值。

图3．4．5 位移一时间变化曲线示意

2)若u—f曲线如图3．4．5(a)所示趋于平缓，通过数据

处理或回归分析振兴围别墅-施工大样图，可推算最终位移值，掌握位移变化

3)若卜￡曲线出现类似图3．4．5(b)所示情况，变形有