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软岩大变形两台阶预留核心土开挖技术摘 要：传统三台阶预留核心土施工技术在软岩大变形段，上、中导工字钢难以有效成环，极易导致局部鼓包侵限本文通过对两台阶预留核心土施工工艺阐述，解决三台阶预留核心土施工中的问题关键词：软岩大变形；两台阶预留核心土；闭合成环前言传统隧道施工中一旦遇到围岩软弱就是采用增加分部开挖，从全断面到两台阶、两台阶到三台阶、三台阶到三台阶留核心土，再极端的情况就采用CD法、CRD法，施工工艺愈加复杂，成本较高，进度越慢通过采取两台阶留核心土施工加快闭合成环，减少沉降，该施工技术适用于Ⅳ级围岩较差段落，尤其在地质为膨胀性片状剥落的软岩大变形地段在云南省高速公路建设中，将该施工技术运用于Ⅴ级围岩破碎加强段尚属首次1 隧道工程概况云临高速公路三合同段昔汉山1#隧道位于云南省临沧市，隧道设计为左、右分离式长隧道，右幅2530.49m,左幅2545m昔汉山1#隧道左右测设线距离约35m，累计总长5075.49m隧道最大埋深约为365m其中昔汉山1#隧道出口岩体富水较少，变形特点为持续稳定变形，开挖后日变形量3～5cm，且围岩相对稳定，坍塌、掉块较少，主要为膨胀性片状剥落2 工艺流程两台阶预留核心土施工工艺流程如下（见图1）：施工前隧道出口段变形定性分析→制定施工方案→围岩极差的大变形段加固处置措施→①环形开挖中上导坑→Ⅰ上、中导坑初期支护→②开挖预留大核心土→③开挖导坑下半断面→Ⅱ下导坑边墙初期支护→Ⅲ下导坑拱部初期支护图1 工艺流程原理图3 技术操作要点3.1 施工前隧道出口段变形定性分析1）传统隧道施工中一旦遇到围岩软弱就是采用增加分部开挖，从全断面到两台阶、两台阶到三台阶、三台阶到三台阶留核心土，再极端的情况就采用CD法、CRD法。

以上工艺愈加复杂、成本越高、进度越慢2）为保证施工进度，降低施工成本，经过对昔汉山1#隧道出口段变形进行定性分析：以昔汉山1#出口YK26+300处，2020年3月1日至3月16日变形数据为例见图2）图2 隧道出口段拱顶下沉变形量图3）综合分析该围岩的变形特点为：持续稳定变形，开挖后日变形量3～5cm，且围岩相对稳定，坍塌、掉块较少，主要为膨胀性片状剥落施做仰拱后能变形量持续缩小至1～2cm，施做二衬后基本稳定，但是出现了多处仰拱贯通性裂缝传统施工根据围岩特点，除了采用三台阶预留核心土法，通过采用微台阶开挖工艺，或上、中导施做后对连接处进行适度回填反压，必要时施做临时支撑，加强支护参数，加大型钢规格，增加锁脚锚管等不同的处置措施前期施工采用以上处置措施后，两处隧道均获得了一定的处置效果，但是施工进度极其缓慢，施工效果不佳3.2 “两台阶留核心土”施工方案确定按照传统三台阶留核心土施工工艺，开挖上导距开挖中导施工周期约7～10天、开挖中导距施做仰拱施工周期约10～12天、施做仰拱距施做二衬施工周期约10天周期漫长，且上导开挖后工字钢受压变形，与中导难以有效连接，成环效果不佳，一味的放大预留变形量反而容易造成坍塌。

根据新版《公路隧道施工技术规范》JTG/T3660-2020提出的软岩大变形宜采用开挖分部少、可快速闭合的施工方法，尝试采用两台阶留核心土的设想，进行了试验段施工通过试验采用“两台阶留核心土”施工工艺后，开挖上中导距施做仰拱施工周期约10～15天，施做仰拱至二衬压缩至5天左右接近减少一半时间上中导一次成型，工字钢有效连接，受力体系较好，变形量反而有所下降由于施工周期的减短，预留变形量更好控制，施工进度也得到了提高3.3 围岩极差的大变形段加固处置措施在遇到围岩状态极为糟糕情况下，针对钢架连接处易大变形侵限的问题，及时采用直径108mm钢管施做大锁脚进行预加固处理（见图3），增加连接点稳定性，解决隧道的侵限风险图3 施做直径108mm钢管大锁脚3.4 ①环形开挖中上导坑在拱部超前支护后一次环向开挖上中导部弧形导坑，预留大核心土，大核心土长度为5m，高度3～4米宽度为隧道开挖宽度的，1/3～1/2开挖循环进尺应根据初期支护钢架间距确定，一般0.6m或1.2m，最大不得超过1.2m，开挖后立即初喷4cm混凝土见图4）图4 两台阶留核心土开挖施工3.5 Ⅰ上、中导坑初期支护控制好超前支护外插角（见图5），严格按注浆工艺加固地层，防止围岩松弛，保证隧道开挖在超前支护的保护下施工。

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，以确保安全开挖上、中导坑，弧形导坑沿开挖轮廓线环向开挖，预留核心士，以人工开挖为主，机械开挖为辅，人工配合挖掘机从台阶上向下刨土开挖后应及时支护，闭合构成稳固的支护体系及时利用开挖台架架设钢架，上、中导工字钢一次安装完毕，安装后按照设计要求对全部连接处两边对称打设锁脚小导管与钢架牢固焊接，复喷混凝土至设计厚度 图5 Ⅰ上、中导坑初期支护图3.6 ②开挖预留大核心土环形开挖留核心施工应做好工序衔接，工序安排应紧凑，尽量减少围岩暴露时间，避免因长时间暴露弓起围岩失稳初期支护完成后，一次性挖除核心土施工过程通过变形监控量测，掌握围岩和支护的变形情况，及时指导调整支护参数和预留变形量，保证施工安全3.7 ③开挖导坑下半断面下半断面可以左右宜错开3～5米开挖，同一榀钢拱架两侧不得同时悬空可单侧拉槽开挖，开挖长度不超过10m下半断面开挖应在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%以后进行钢架严格按设计及规范要求加工制作和架设钢架应架设在坚实基面上，并加垫槽钢，严禁拱(墙)脚悬空或采用虚土回填钢架应与锁脚小导管焊接牢固。

3.8 Ⅲ下导坑拱部初期支护仰拱按照传统施工方法进行作业，仰拱超前施作，仰拱距上台阶开挖工作面宜控制在20m左右铺设防水板、二次衬砌等后续工作应及时进行，二次衬砌距掌子面长度不宜大于50m，在满足作业空间和台阶稳定的前提下，尽量缩短安全步距4 结束语综上所述，采用两台阶留核心土施工工艺，使得上、中导一次开挖成型，有效解决三台阶、三台阶环形开挖在大变形情况下，上、中导工字钢难以有效成环导致局部鼓包侵限的问题且减少中导开挖，加快闭合成环，有效减少开挖预留变形量，降低开挖工程量，较传统施工提高施工速度约30%该技术适用于分离式隧道全风化花岗岩、变质岩、富水性较弱，变形特点为持续稳定变形不趋于收敛的软岩大变形地段，也适用于开挖后短时间稳定性尚可，掉块主要为膨胀性片状剥落或开挖后围岩风化前稳定性较好的段落，具有较高的应用和推广价值参考文献[1] 关庆.软岩大变形隧道结构优化设计与控制技术研究[D].重庆交通大学.[2] 李权.软岩大变形公路隧道变形规律及控制技术研究[D].西南交通大学, 2012.[3] 刘泽.季节性冻土区浅埋隧道两台阶留核心土施工技术[J].现代隧道技术, 2013, 50(6):163-168.4。