簡介
又有正台階法和反台階法之分,反台階法又稱中隔壁台階法。按台階長短有長台階、短台階和超短台階三種。近年由于大斷面隧道的設計,又有三台階臨時仰拱法,預留核心土台階法,甚至多台階法。
适用範圍
穩定岩體、土層及不穩定岩體。
分類
①正台階法、在穩定性較差的岩層中施工時,将整個坑道斷面分為幾層,由上向下分部進行開挖,每層開挖面的前後距離較小而形成幾個正台階(圖3a)。
上部台階的鑽眼作業和下部台階的出碴,可以平行進行而使工效提高。全斷面完全開挖後,再由邊牆到頂拱築襯砌。在坑道頂部最先開挖的第一層為一弧形導坑,需要鑽較多的炮眼,以防坍塌。導坑超前距離很短,可使爆破時石碴直接抛落到導坑之外,以減輕扒碴工作量,從而提高掘進速度。如坑道頂部岩層松動,應即在導坑内用錨杆或鋼拱架作臨時支護,導坑超前距離很短,以防坍塌。
②反台階法
用于穩定性較好的岩層中施工,也将整個坑道斷面分為幾層,在坑道底層先開挖寬大的下導坑,再由下向上分部擴大開挖。進行上層的鑽眼時,須設立工作平台或采用漏鬥棚架,後者可供裝碴之用。
優缺點
台階法優點:靈活多變、适用性強,凡是軟弱地層、第四紀沉積地層,均可采用台階法,這也是基本的方法,無論地層變好還是變壞,都能及時更改,變換成其他方法。另外,台階法開挖具有足夠的作業空間和較快的施工速度,台階有利于開挖面的穩定性,尤其是上部開挖支護後,下部作業則較為安全。
台階法缺點:上下部作業有幹擾,應注意下部作業時對上部穩定性的影響。另外,台階開挖會增加對圍岩的擾動次數。
主要施工方法
穩定岩體:上台階采用的是光面爆破,下台階采用的是預裂爆破,開挖後并分别施工初期支護結構。台階留置長度不宜大于5B(B為隧道開挖跨度)或50m,下台階開挖後适時施工仰拱。
土層及不穩定岩體:拱部開挖後及時施工初期支護結構,台階根據地質和隧道跨度采用短台階(1~1.5B)或超短台階(3~5m)開挖,下台階開挖後,适時施工仰拱。
受力狀态定性分析
基于相同地質條件下地層結構法有限元計算分析,對北京地區高速公路16m跨隧道設計中台階法、CRD法、眼鏡法等幾種常用施工方法的受力狀态進行了定性分析,得出以下幾方面結論:
1、CRD法與眼鏡法均能滿足設計要求;眼鏡法在各施工階段應力表現沒有明顯優勢;台階法應在采取了相應的加固措施或地質條件比較好時采用。
2、通過調整地質參數,反映出地下結構對彈性模量(E)反應敏感。
3、通過調整CRD法施工順序,反映出改變施工順序對結構受力有一定影響,但影響很小。
4、每步開挖都會引起相鄰段應力增加,同時連帶會适當降低一點遠端的應力;節點的應力集中現象應引起注意。