台階法是指先開挖隧道上部斷面（上台階），上台階超前一定距離後開始開挖下部斷面（下台階），上下台階同時並進的施工方法。根據台階長度，可分為短台階、長台階、超短台階（微台階）法等。
基本介紹
- 中文名：台階法
- 外文名：benching tunnelling method
- 特點：增加了工作面，前後干擾較小等
- 類型：短台階、長台階、微台階法等
- 適用範圍：Ⅲ、Ⅳ級圍岩等
- 學科：鐵道科學技術
定義,分類,適用範圍,施工注意,
定義
台階法是兩車道隧道Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和部分V級圍岩深埋段常用的施工方法，一般劃分為上、下兩個台階。該方法將設計斷面分成上半部斷面和下半部斷面，錯開一定距離L（台階長度）先開挖上半斷面，待開挖至一定長度後再開挖下半斷面，上、下半斷面在不同的工作面同時掘進施工。三車道隧道一般採用三台階。
台階法的優缺點：
(1)增加了工作面，前後干擾較小，有利於機械化作業，進度較快。
(2)一次開挖面積較小，有利於掌子面穩定，特別是下台階開挖時較為安全。
(3)短台階法相互干擾，增加對圍岩的擾動次數。
分類
根據台階長度不同，劃分為長台階法、短台階法和微台階法三種。
施工中採用哪一種台階法，要根據兩個條件來決定：第一是對初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍岩越差，要求閉合時間越短；第二是對上部斷面施工所採用的開挖、支護、出渣等機械設備需要施工場地大小的要求。對軟弱圍岩，主要考慮前者，以確保施工安全；對較好圍岩，主要考慮如何更好地發揮機械設備的效率，保證施工中的經濟效益，因此只考慮後者。
(一)長台階法
長台階法開挖斷面小，有利於維持開挖面的穩定，適用範圍較全斷面法廣，一般適用Ⅰ～Ⅲ級圍岩。在上、下兩個台階上，分別進行開挖、支護、運輸、通風、排水等作業線，因此台階長度長。但台階長度過長，如大於100m時，則增加了支護封閉時間，同時也增加了通風排煙、排水的難度，降低了施工的綜合效率。因此，長台階一般在圍岩條件相對較好、工期不受控制、無大型機械化作業時選用。
(二)短台階法
短台階法適用於Ⅲ～Ⅴ級圍岩，台階長度定為10～15m，即1～2倍開挖寬度，主要是考慮既要實現分台階開挖，又要實現支護及早封閉。上台階一般採用小藥量的鬆動爆破，出渣採用人工或小型機械轉運至下台階。因此，台階長度又不宜過長，如果超過15m，則出渣所需的時間顯得過長。
短台階法可縮短支護閉合時間，改善初期支護的受力條件，有利於控制圍岩變形。缺點是上部出渣對下部斷面施工干擾較大，不能全部平行作業。
(三)微台階法
微台階法是全斷面開挖的一種變異形式，適用於Ⅴ～Ⅵ級圍岩，一般台階長度為3～5m。台階長度小於3m時，無法正常進行鑽眼和拱部的噴錨支護作業；台階長度大於5m時，利用爆破將石渣翻至下台階有較大的難度，必須採用人工翻渣。微台階法上下斷面相距較近，機械設備集中，作業時相互干擾大，生產效率低，施工速度慢。
適用範圍
台階法一般適用於Ⅲ、Ⅳ級圍岩，Ⅴ級圍岩應在必要的超前支護措施穩定開挖面後採用台階法開挖，單線隧道及圍岩地質條件較好的雙線隧道可採用二台階法；隧道斷面較高、單層台階斷面尺寸較大時可採用三台階法；當地質條件較差時，為增加掌子面自穩能力，可採用三台階預留核心土法開挖。
台階長度必須根據隧道斷面跨度、圍岩地質條件、初期支護形成閉合斷面的時間要求、上台階施工所需空間大小等因素來確定。地質條件較好時往往採用長台階法開挖，通過普通鑿岩機上下台階同時鑽孔和起爆，達到隧道同時開挖掘進的目的，效率比全斷面開挖略低，但設備投入相對較低。地質條件較差時，為利於支護及時封閉成環，台階長度應縮短，宜為5 m左右，如採用三級台階法，第一個台階高度宜控制在2.5 m以下。三級台階法所採取的輔助施工措施使得上下台階相互干擾較大，施工效率降低，需要解決好上下台階施工干擾問題。
施工注意
採用台階法施工時應注意以下事項：
(1)台階長度不宜超過隧道開挖寬度的1.5倍。台階不宜多分層。一般以一個垂直台階開挖到底，保持平台長2.5～3m為好，易於掌握炮眼深度和減少翻渣t作量，裝渣機應緊跟開挖面，減少扒渣距離以提高裝渣運輸效率。應根據兩個條件來確定台階長度：一是初期支護形成閉合斷面的時間要求，圍岩穩定性越差，閉合時間要求越短；二是上半部斷面施工時開挖、支護、出渣等機械設備所需的空間大小的要求。
(2)上部開挖時，因臨空面較大，易使爆破面渣塊過大，不利於裝渣，應適當密布中小炮眼。但採用先拱後牆法施工時，對於下部開挖時，應注意上部的穩定，必須控制下部開挖厚度和用藥量，並採取防護措施，避免損傷拱圈及確保施工安全。若圍岩穩定性較好，則可以採取分段順序開挖。若圍岩穩定性較差，則應縮短下部掘進循環進尺；若穩定性更差，則可以左右錯開，或先拉中槽後挖邊幫。
(3)上台階鋼架施工時，應採取有效措施控制其下沉和變形，下台階應在台階噴射混凝土強度達到設計強度的70%後開挖。
