隧道台阶法施工工艺

台阶法开挖就是将开挖断面分成两步或多步开挖， 具有上下两个 工作面（多台阶时有多个工作面） ，可分为正台阶法、三台阶法（七 步流水、

预留核心土）等。

3.2.1 适用范围

（ 1）两台阶开挖法

一般适应于地层较好的Ⅲ、 Ⅳ级围岩， 将断面分成上下两个台阶 开挖，上台阶长度一般控制在 1～ 1.5 倍洞径（ D）以内。

（2）三台阶七步开挖法 三台阶七步开挖法指隧道开挖过程中， 在三图 3.2-01 施工正台阶法施工

图 3.2-02 施工三阶法施工

个台阶上分七个工作 面，以前后七个不同位置相互错开同时开挖，然后及时支护，形成支 护整体，以缩小作业循环赶时间，逐渐向纵深推进的隧道开挖方法。 一般适用于黄土地区隧道施工， 也可用于其它地区的Ⅲ～Ⅳ级围岩地 段施工。

3.2.2 施工工艺流程

（1）台阶法施工工艺流程

图 3.2.2 正台阶法施工流程图

2）三台阶七步开挖工艺流程

图 3.2.2 三台阶法施工流程图

3.2.3 施工工艺

（1）施工准备

① 施工测量放样： 开挖前将控制开挖的中线、 水平引至开挖部位 掌子面，确定开挖轮廓 （根据测得的围岩收敛数据分析得出需放大的 净空值，设计一般有规定可供参考） 。

② 钻爆设计确定：炮眼的布置、数目、深度和角度，装药量和装 药结

构，起爆方法和爆破顺序，凿岩机的台数安排等。

③ 开挖台车准备就绪，加固良好，防护安全。 ④ 开挖作业照明安装，高压风水管的连接到位。 ⑤ 机械、机具数量满足要求且状况良好。 ⑥ 人员到位，且培训合格。 （2）钻孔作业

钻眼前先检查开挖断面中线、 水平和断面轮廓以及炮眼布置与设 计相符后再进行钻眼。钻眼采用人工作业台架上用气腿式风钻钻眼。 钻眼从上往下进行，避免在钻眼过程中掉下的石碴堵塞已钻好的孔 眼。炮眼钻好后用高压风进行清孔以及按炮眼布置图进行检查并作好 记录。不符合要求的炮眼要求重钻，经检查合格后方可装药爆破。

（ 3）装药爆破

按照爆破设计图正确装药及连接， 完成后检查、 确认与设计相符 后进行爆破。爆破前所有人员，钻眼机具设备、风水软管、作业照明 电灯及电线等施工器具应撤离工作面至安全区域。

（ 4）装碴运输

经专职人员检查爆破作业情况， 检查合格后， 通风 15分钟以上进 行拉碴作业。

常规情况下掌子面采用装载机装渣，大型自卸汽车运渣。施工过 程中首先要保证工作面的照明， 以便于司机操作， 同时也要保证装渣 及运渣设备处于良好状态， 机械的装渣能力应与每次开挖土石方量及 运输车辆的容量相适应， 运输道路平整通畅， 在关健地段设置车辆调 度室，对进出车辆进行合理调配。 施工区域显要位置设置安全警示标 识。

3.2.4 施工顺序及控制要点 3.2.4.1 施工顺序 3.2.4.1.1正台阶法施工

图 3.2.4.1正台阶法施工断面图

（ 1）开挖 1 部台阶：在拱部超前支护施工后，沿隧道开挖轮廓

线环向开挖上台阶。按规范要求控制循环进尺。开挖后立即初喷

3~5cm 砼封闭，并架设钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统锚杆，

喷射砼。

（2）开挖下台阶： 上台阶施工至适当距离后， 开挖 2 部下台阶， 开挖进尺控制在每循环 2 榀拱架间距（按规范要求） ，开挖后立即出 喷

3~5cm 砼封闭，并架设钢架。按照设计要求施作锁脚锚杆和系统 锚杆，喷

射砼。

（ 3）开挖仰拱并灌筑该段内 Ⅲ 部底板（或仰拱）砼：围岩较 好时，仰拱与下台阶同时开挖；围岩软弱破碎时，仰拱单独开挖。仰 拱按每循环

3m 组织施工。采用人工配合机械开挖，人工清底，并及 时施工仰拱衬砌和

填充。

（ 4）利用衬砌模板台车一次性灌筑 Ⅳ 部二次衬砌（拱墙衬砌 一次施作）。

3.2.4.1.2三台阶法施工

超

前支护

图 3.2.4.1.2 三台阶法施工工序布置图

（1）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 15米,开挖后立即初喷 3~5cm 砼。上台阶开挖矢跨比应大于 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。

（2）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 ,拱脚锚杄和钢架牢固焊接 ,复喷砼至设计厚度。

（3）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 15m,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°设锁脚锚杆 ,拱脚锚杆和钢架牢固焊接 ,复喷砼至设计厚度。

（4）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 ,完成隧道开挖、支护循环后 ,及时施作仰拱。

（5）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。

3.2.4.2 控制要点

洞身开挖前需进行超前地质预报， 并作为一道工序纳入施工组织 设计和施工管理中，超前地质预报应由专业人员实施

（1）隧道开挖断面的中线和高程必须符合设计要求。 检验数量：施工单位每一开挖循环检查一次，监理单位按施工 单位检验数量的 10%平行检验

检验方法：施工单位采用仪器测量；监理单位平行检验。 （2）隧道开挖断面净空必须符合设计要求。隧道开挖应严格控 制超欠挖，石质坚硬岩石个别突出部分（每 1 ㎡不大于 0.1㎡）侵入 衬砌应小于 5cm。拱脚和墙角以上 1m 内断面严禁欠挖。

检验数量：施工单位、监理单位每一开挖循环检查 1 次 检验方法：施

工单位采用自动断面仪等仪器测量周边轮廓断面， 绘断面图与设计断面核对。监理单位见证测量，现场核对开挖断面。

（3）光面爆破或预裂爆破的炮眼痕迹保存率，硬岩应大于等于 80%，中硬岩应大于等于 60%，并在开挖轮廓面上均匀分布。

检验数量：每一爆破开挖循环检查 1 次。 检验方法：查钻爆设计方案，观察、目测炮眼痕迹保存率。

（ 4）隧道开挖进尺应符合设计要求。软弱围岩隧道Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ 级地段采用台阶法施工时， 上台阶每循环开挖支护进尺Ⅴ、 Ⅵ级围岩 不应大于 1榀钢架间距， Ⅳ级围岩不得大于 2 榀钢架间距，边墙每循 环开挖支护进尺不得大于 2 榀。

检验数量： 施工单位每一开挖循环检查一次， 监理单位按施工单 位检验数量 10%平行检验。

检验方法：测量、尺量。

3.2.5 工艺装备

图 3.2.5-01简易型开挖台架

图 3.2.5-02多臂凿岩台车

图 3.2.5-03 多功能钢架安装台车

图 3.2.5-04 湿喷机械手

3.2.6 生产效率

根据以往施工经验， Ⅳ级围岩采用短台阶法施工， 循环进尺控制 在 2m,循环时间如下：

IV 级围岩台阶法施工循环时间表（ S=115m2）

序号

工序 测量放线 钻孔 循环时间（分钟） 备注 1 2 30 150 3 4 5 6 连线、爆破 通风排烟 危石排险 出碴 初期支护（立架、挂 30 20 30 360 上、下台阶 上、下台阶 7 网、锚杆） 360

合计 980 注：以循环进尺 2m，锚网喷支护为例；月进度在 80-90m左右。

3.2.7安全生产措施

在隧道施工中， 安全是一个永恒的主题，安全工作坚持“安全第 一、预防为主”的方针。隧道开挖须注意 :

（1）洞内开挖出碴时，通道必须设置明显标志，以利安全。 （2）施工队作业班组应建立完善的交接班制度，在交接班时应 将本班工作情况及采取的有关安全措施实施， 无论是否处理完毕均应 向交接班人员详细交代并记载于记录簿内， 工地值班负责人应随时检 查交接班情况。

（3）在进洞施工作业时，严禁穿拖鞋，上班前 4 小时严禁喝酒， 从进入施工现场起就必须戴好安全帽， 进洞前班组长要集中对当班作 业人员进行班前安全对话、交底，并检查劳动防护用品是否齐全、戴 好。

（4）隧道开挖应根据设计位置、中线、水平、地质情况，并预 计可能产生的下沉量和施工误差， 掌握施工各部位的具体尺寸， 保证 开挖和衬砌断面符合设计要求， 并根据选定的施工方法和配备的施工 机具，确定开挖方法和步骤合理确定， 循环进尺，以便各工序相配合， 均衡施工。

（ 5）为保证施工人员人身安全，应有专人“找顶问帮” ，对开挖 面

和衬砌地段要经常检查，特别是爆破后的工作面及附近应加强检 查，如可能产生险情时， 应及时采取措施进行处理。 经常关心、 熟悉、 检查所有施工作业人员的健康情况。 色盲和眼、 耳有严重缺陷者不准 参加隧道修建工作。

（6）工作人员到达工作面时，应首先检查工作面是否处于安全 状态，并详细检查支护是否牢靠，顶板和两帮是否稳定，如有松动石 块或裂缝，应及时予以清除或支护。

（7）两工作面接近贯通时，两端施工应加强联系，统一指挥， 当两端工作面的开挖距离接近 15 米时，应停止一端工作将人员机具 撤走在安全距离以外设立警戒标志，以防人员误入危险区。

（8）采用风钻钻眼时，应检查机身、卡套、弹簧和支架是否正 常，风管接头是否牢固，有无漏风情况，钻杆有无不直、提升及钎孔 堵塞现象，供水是否正常， 使用带支架的风钻钻眼时，应将支架安置 稳妥，站在石碴上钻眼时， 应注意碴堆是否稳定，以防操作时石碴坍 滑伤人。

（9）在拱部扩大及马口部位钻眼顶眼、爬眼、斜插眼及吊眼时， 要注意检查有无松动石块， 以防坠落伤人，遗留的残眼不得套打加深， 防止残眼内遗留的雷管、炸药爆炸。

10）开钻时，应严格遵守先开水后开风的规定， 防止粉尘飞扬， 污染作业环境，危害人体健康。钻眼中还应注意，钻杆的长短结合， 钻眼开门宜用较短钻杆（其长度不超过 80cm）为宜，钻杆过长容易 扭曲折断。施钻中不得将胸部、腹部等贴近风钻手柄，腿部不得抵住 风钻卡套、弹簧， 钻眼过程中钻杆与钻孔应保持在一条直线上，防止 钻杆弯曲、掉头或折断。

（ 11）洞内爆破作业必须统一指挥， 并由经过专业培训且持有爆 破操作合格证的专职爆破工担任。

（12）进行爆破时，所有人员应撤至不受有害气体、震动波和飞 石损伤的地点，其主要距离：独头坑道内不少于 200 米，相邻上下坑 道内不少于

100 米。

（13）装药点炮，应由爆破组长统一指挥，要严格按爆破设计规 定的装药量装药，并按要求堵塞炮眼。设专人数炮响的个数。

（14）爆破后，必须经过通风排烟（时间不得少于 15 分钟）；检 查人员方可进入工作面检查。检查项目应为：有无瞎炮及可疑现象； 有无残余炸药和雷管； 顶板及两帮有无松动石块； 支护有无松动和变 形；如发现有瞎炮时，必须由原装炮人按规定视情况立即进行处理， 四周 15 米之内禁止行人通行。当检查人员经过检查确认危险因素已 经排除后，方可撤除警戒，允许工作人员进入工作面作业。

（ 15）爆破器材的加工应在加工房内进行， 加工房应设在僻静的 地方，离洞口不得少于 50 米，炸药储存量不得超过一个班的用量， 应设立明显标志，并有专人看守，当班未用完，必须送还至炸药房， 严禁存放在工棚等其它地方。 严禁在隧道内加工炸药包作业。 爆破器 材的加工和爆破作业人员，严禁穿着化纤服操作以防磨擦产生静电， 导致早爆事故发生。

（16）凡用非电起爆系统各部分的连接都必须牢固，防止拉脱， 影响传爆和起爆的所有雷管， 且必须有识别标志； 否则应按报废处理， 装填起爆药包时，要先把导爆管理顺，用手扶着与药包同时送入孔中， 防止导爆管拉脱或打结引起拒爆， 网路连接时必须清除导爆管上的泥 污和水，绑扎要牢

固，但不要拉紧，网路连接后必须仔细检查有无错 连、漏连现象，最后绑上雷管或套上击发装置，准备起爆。

（17）装药时，应做到以下几点：应检查爆破工作面附近支护是 否牢固，必要时应先进行加固：炮眼内泥浆、石粉应吹洗干净；刚打 好的炮眼因温度很高， 不得立即装入炸药， 不得使用已经冻结或分解 的炸药装炮；不得使用 TNT ，苦味酸，黑色火药等，爆破后产生大 量有害气体的炸药应先行排除。如果照明不足，发现流砂，流泥未经 妥善处理或可能有大量溶洞水、 高压水漏出的情况时， 严禁装药爆破。

（18）设有仰拱的隧道，当边墙施工完毕后，仰拱应紧跟边墙施 工，不宜拖延， 边墙墙脚拱座灌筑后应支撑牢固，防止边墙受侧压力 过大内移而引起开裂。

（19）洞外运输爆破器材，必须遵守现行的《中华人民共和国民 用爆炸物品管理条例》 。运送雷管与炸药应分别放置在带盖的容器内， 严禁混装。 严禁使用翻斗车或自卸汽车运送爆破器材。 装卸爆破器材 必须轻拿轻放，严禁磨擦、撞击、抛掷或站在炸药箱上操作。

3.2.8 环境保护措施

（ 1）弃碴场要先挡护后弃碴，防止泥沙冲刷污染农田、河流。 （2）洞内外施工场地修筑临时排水设施保证排水畅通。工地废 水排放前先经沉淀池沉淀， 并采取必要的净化措施处理达标后方可排 放。有害物质定点存放并按照有关规定处理。

（3）洞内爆破后要进行洒水除尘或采取必要的设备除尘，严格 控制洞内空气中微小颗粒的含量符合有关规定要求。

（ 4）运输可能产生粉尘的车辆配备挡板及棚布， 防止粉尘飞扬， 减少对生产人员和当地居民造成危害，必要时对运输道路进行洒水。

（5）临近噪声敏感地带的施工，要采取措施严格控制机械作业 噪音；噪声大的施工作业应尽量安排在白天，确需夜间施工的，应经 当地建设行政主管部门、环保行政主管部门批准后方能进行夜间施 工，同时要做好对周边公告、宣传和沟通工作。

（6）采取低噪声设备、优化施工工艺、加强机电设备保养、设 备严禁超负荷运转等措施尽量降低噪声产生的强度。

（7）混凝土拌合站、预制场等高噪音作业场地设置应尽量避开 居民集中区。施工车辆通过城区、村庄时应减速慢行和减少鸣笛。