隧道分台阶施工有两重含义:
1、对于较大的隧道断面,不能够进行全断面一次性施工的,可以将施工断面分块分部处置,预留接口,而后连成一体。
2、隧道施工的各个主要作业线都是沿隧道纵向安排施工工序,由前至后逐步完成工程构筑的。所以说,隧道分部分块施工是一个较为复杂的系统工程,它几乎体现出采用一般隧道施工方法的全部技术特点。
一、隧道台阶法施工技术的发展
隧道台阶法施工是众多隧道建设者的经验和智慧的结晶。20世纪80年代以前,我国的隧道建设能力较低,隧道施工多使用手工操作的小型机具,断面分割一般在10m2左右,隧道开挖一般采用上、下导坑法,正、反台阶法,漏斗棚架法、蘑菇形开挖法等,隧道衬砌采用先拱后墙法或先墙后拱法。80年代以后从国外引进了隧道施工大型专用机械设备和先进技术,隧道施工能力有了较大的提高。在较好岩层中隧道钻爆掘进施工多采用全断面法、半断面法(台阶法)、中导洞法;在软弱地层中隧道开挖施工则采用台阶法(或加反拱)、CD法、CRD法、单侧洞法、双侧洞法(眼镜法)。进入 90 年代以来,我国广大工程技术人员充分发挥自主创新能力,隧道施工技术国产化配套有了较大的发展,隧道分部施工技术更加成熟,也更加全面,隧道施工能力大幅提高。其发展趋势是:掘进分部断面增大,以能更好地适应高效率的机械化施工;支护结构骨架的工厂化预制与现场实施相结合,以达到及早、快速的安全需求;尽可能实现全断面衬砌施工一次完成,以提高工程质量水平。
二、隧道台阶法施工的基本特点、指导思想和施工分部原则
隧道施工现场以掘进、支护和构筑三大基本作业和人、机、渣、料、水、电、风、气8个资源要素组成了多个作业循环,多条物流线。其作业场面小、环境条件差、地质影响大、工序流程多是隧道施工的基本特点。因此,隧道施工的指导思想是树立全面的、动态的和科学的观念,它要求时间与空间的高度协调,建筑与自然(尤其是地层)的完美结合,人员和机具的合理搭配,组织与指挥的集中统一。在上述观念的指导下,隧道施工分部的一般原则是:
1、应根据具体的工程对象和所处环境条件慎重选择隧道分部施工的实施方法,要弄清各种相关因素对隧道施工的影响程度。
2、断面分割单元的几何形状和分部连接位置有利于开挖后的隧道围岩稳定,不至于形成破坏性的应力集中和应力变化。
3、便于对开挖后的隧道围岩裸面进行及时、有效的支护,确保施工安全和隧道围岩的稳定。