什么是臺(tái)階開挖法?適用于哪些地層?
臺(tái)階法適用于ⅲ、ⅳ級(jí)圍巖地層和洞口段、偏壓段、淺埋段的ⅰ~ⅳ級(jí)硬巖地層和ⅱ、ⅲ級(jí)軟巖地層,但應(yīng)視具體情況采取超前大管棚、超前錨桿、超前小管棚、超前預(yù)注漿等輔助施工措施進(jìn)行超前加固,并根據(jù)工程實(shí)際、地層條件和機(jī)械條件,選擇合適的臺(tái)階方式。
根據(jù)地層條件和機(jī)械配備情況,臺(tái)階法又可分為正臺(tái)階法、中隔墻臺(tái)階法等。
①正臺(tái)階上下兩部分步開挖法
將斷面分成上下兩個(gè)臺(tái)階開挖,上臺(tái)階長(zhǎng)度一般控制在1~1.5倍洞徑,但必須在地層失去自穩(wěn)能力之前盡快開挖下臺(tái)階,支護(hù)形成封閉結(jié)構(gòu)。若地層較差,為了穩(wěn)定工作面,也可輔以小導(dǎo)管超前支護(hù)等措施。
一般采用人工和機(jī)械混合開挖法,即上半斷面采用人工開挖、機(jī)械出碴,下半斷面采用機(jī)械開挖出、機(jī)械出碴。有時(shí)為解決上半斷面出碴對(duì)下半斷面的影響,可采用皮帶運(yùn)輸機(jī)將上半斷面的碴土送到下半斷面的運(yùn)輸車中。
②正臺(tái)階分步開挖留核心土法
該法適用于較差的地層,上臺(tái)階取1倍洞徑左右環(huán)形開挖,留核心土,用系統(tǒng)小導(dǎo)管超前支護(hù)、預(yù)注漿穩(wěn)定工作面,用網(wǎng)構(gòu)鋼拱架做初期支護(hù),拱腳、墻腳設(shè)置鎖腳錨桿。
當(dāng)隧道斷面較高時(shí),可以分多層臺(tái)階法開挖,但臺(tái)階長(zhǎng)度不允許超過1.5倍洞徑。
③中隔墻臺(tái)階法開挖
當(dāng)工作面地層自穩(wěn)能力較差,上臺(tái)階開挖后拱腳支撐在未開挖巖體上的自穩(wěn)時(shí)間較短且開挖斷面跨度較大時(shí),可采用中隔墻臺(tái)階法(通常配合臨時(shí)仰拱使用)。通過中隔墻的分載作用,減輕兩側(cè)拱腳的壓力,降低地表沉陷值,以確保施工安全。
采用中隔墻臺(tái)階法開挖時(shí),上臺(tái)階開挖長(zhǎng)度一般控制在1.5倍洞徑內(nèi),并輔之以超前小導(dǎo)管注漿加固地層,留核心土環(huán)形開挖等措施。由于中隔墻的限制,一般上臺(tái)階采用人工開挖,人工出碴至下臺(tái)階,下臺(tái)階采用機(jī)械開挖、機(jī)械出碴。
臺(tái)階開挖時(shí)應(yīng)注意臺(tái)階長(zhǎng)度要適當(dāng)。選用長(zhǎng)臺(tái)階還是短臺(tái)階、微臺(tái)階,應(yīng)根據(jù)兩個(gè)條件來確定:其一是初期支護(hù)形成閉合斷面的時(shí)間要求,圍巖穩(wěn)定性愈差,閉合時(shí)間要求愈短;其二是上半斷面施工時(shí)開挖、支護(hù)、出渣等機(jī)械設(shè)備所需的空間大小的要求。還應(yīng)注意解決好上、下半斷面作業(yè)的相互干擾問題,尤其是短臺(tái)階干擾較大,要注意作業(yè)組織,對(duì)于長(zhǎng)度較短的隧道,可將上半斷面貫通后,再進(jìn)行下半斷面施工。下部開挖時(shí),應(yīng)注意上部的穩(wěn)定,若圍巖穩(wěn)定性較好,則可以分段順序開挖,若圍巖穩(wěn)定性較差,則應(yīng)縮短下部掘進(jìn)循環(huán)進(jìn)尺,若穩(wěn)定性更差,則可以左右錯(cuò)開,或先拉中槽后挖邊幫。