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摘要：在隧道工程的施工中，拱脚的固定施工是很重要的一个工艺步骤。对于软弱围岩地质条件下采用台阶法进行隧道施工，拱脚的稳定性更需要认真的对待。作为一名隧道工程的参与者，对软弱围岩隧道台阶法施工中影响拱脚稳定性的因素进行细致分析，结合相关专业人员的指导给出软弱围岩铁路隧道台阶法施工中拱脚稳定性的控制技术，希望能为相关隧道的建设提供参考，为我国铁路隧道工程的建设水平提升做出一点贡献。
关键词：软弱围岩；隧道；台阶法；拱脚；稳定性
中图分类号：U45文献标识码： A
在工程学上，软弱围岩是指那些岩土层强度较低、岩石之间间隙大、岩土粘接程度低、易受自然因素影响的地层。软弱围岩地质层在我国大部分地区均有存在，尤其是那些海拔高、山体多的地区。当前，国家为改善民生，对许多地区进行了铁路工程改造、新建等工作。在许多地区，均需在软弱围岩条件下进行铁路隧道施工，如何保证此类地质层区隧道工程的质量和使用年限，是摆在相关技术人员面前必须解决的一道难题。目前，在此类地质条件下，隧道工程的施工中，比较常用的办法就是台阶法。本文以在软弱围岩地质条件下，对隧道施工中台阶法的应用以及其中的关键技术拱角稳定性的控制进行分析，防止其变形，希望能对提高此类地质条件下铁路隧道工程施工质量有一定帮助。
一、隧道施工中的台阶法
当前，由于土地资源供应问题、道路坡度设计、行车安全问题、生态环境保护、防空安全等多方面因素共同影响，我国的隧道工程正被大量建设。在铁路隧道工程的施工中，方法种类较多，但是对于某种类型的地质，综合考虑分析后，其隧道建设方法还比较单一，如在软弱围岩铁路隧道的施工中，均是使用台阶法进行施工。台阶法包含三台阶七步法和大拱角台阶法、台阶法加临时仰拱（或横撑），三台阶七步法的基本模式是以弧形导坑开挖，留核心土，将整个隧道分成上、中、下三个台阶共七个开挖面的方式进行施工。大拱角台阶法是大拱月预留核心土台阶法，施工时，不同的开挖面能同时开挖、支护，采用初期支护方式成为一个整体，增加支护的强度和作用。三台阶七步法一般不适用于三级及以下的软弱围岩铁路隧道施工，大拱角台阶施工法适用于各种级别的软弱围岩铁路隧道施工。
二、软弱圍岩隧道中拱脚变形特征分析
软弱围岩隧道特殊的地质情况决定相关人员必须对其施工技术有充分的了解，对施工过程中可能产生的影响进行详细的分析，制定各种方案予以应对。在软弱围岩隧道的施工中，最重要的就是拱脚的稳定性，此处对隧道拱脚的变形特征进行分析，方便后续施工中对拱脚的稳定性进行研究并对相关控制技术进行浅析。
笔者作为一名铁路隧道建设的参与人员，经过长时间观察与分析，发现在采用拱角台阶法进行隧道工程的施工时，随着上台阶的长度的不断增长，隧道周边拱脚的变形程度绝大多数情况下会跟着变大，少数情况会出现变形程度减小现象。经过寻求专业人员的帮助，对相关情况进一步专业的实验与分析，笔者发现软弱围岩铁路隧道台阶法施工中，拱脚的变形是由于拱角发生了水平收敛变形和竖向变形。因此在施工中，需要采取一定的方法来控制变形，例如可以采取选择适宜长度的台阶来进行施工，确保拱脚的稳定。
三、台阶法施工中拱脚稳定性影响因素分析
台阶法施工中，拱脚稳定性的主要影响因素是竖向变形，即是由于沉降引起。拱脚沉降发生的原因主要有如下几点：
（一） 掌子面挤出效应引发上半断面整体下沉
在具体的软弱围岩隧道拱角台阶法施工中，上半断面整体下沉主要是由于掌子面挤出效应引发。对软弱围岩进行物理学分类，可以将其分为四和五两个等级。在四级围岩的隧道施工中，上、下掌子面的挤出变形没有五级围岩中那么严重，但是，在四级围岩隧道的施工中，若不计围岩体的变形影响，上半断面拱顶会因为受到强烈的纵向挤出变形而出现整体下沉，若是在五级围岩中，此种现象会更严重。
（二）上台阶基底承载刚度达不到要求，引起支护拱脚沉降
目前，在我国的围岩隧道施工中，常采用的施工办法是随挖随支。在软弱围岩的隧道施工中，更是严格按照这样的方法进行施工，隧道的上半断面支护后，由于围岩压力作用和支护结构自身重力影响，支护结构将会下沉，随着开挖施工的继续，支护结构的向下位移分量逐步加大，导致整个拱脚围岩起到的作用不断变小，当上台阶拱脚处的地基承载作用无法满足围岩压力作用和支护结构自身重力作用时，拱脚将会发生显著的拱脚下沉。
（三）隧道施工中的技术水平问题造成拱脚下沉
在软弱围岩隧道的施工中，施工过程的技术水平直接决定着工程的质量，施工工艺和施工质量不达标、不严格将会造成严重的拱脚下沉。施工环节是从如下几个方面作用，造成拱脚下沉的。
1、锁脚锚杆的施工过程没有严格按照工艺要求进行，施工质量没有进行严格控制。
2、上台阶拱脚部的积水没有清除干净，造成拱脚下部的基座软化。
3、支护节点处的质量不合格，引起支护作用下降。
上述几个因素对拱脚下沉影响已经在以往隧道工程中得到证明，因此，在软弱围岩隧道的施工过程中，必须重视施工的技术水平对拱脚下沉的影响，相关方面积极完善施工标准与施工方案，对施工过程进行严格管理，对施工质量进行严格控制，防止拱脚下沉，从而达到建设高质量的隧道工程的目的。
四、软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性控制技术
隧道工程的特点决定了此类工程一旦质量问题把控不严格，出现隧道拱脚下沉，将会使整个隧道的安全性面临严重的威胁，一旦出现隧道垮塌等事故，对人民群众生命财产安全造成无法估量的损害，即使出现问题进行维修，相关维修过程也会十分复杂，耗费的资金数目也很大。因此，在软弱围岩隧道台阶法施工中，一定要不断完善施工工艺，提高工艺水平，确保整个隧道工程中拱脚的稳定性得到保证。在具体的拱脚稳定性控制技术中，可以采取对隧道受力情况进行仔细分析，在相关节点上设置锁脚锚管以提升稳定性；拱脚围岩处采取补强或者是注浆，提升拱脚围岩处的强度，减轻拱脚的承力，减少变形；研究拱脚支护新技术，并对实际应用效果进行认真仔细研究，争取能早日应用于实际施工中，提升拱脚稳定性。
总结：
软弱围岩的地质条件，决定了隧道工程施工的复杂性。在此类围岩条件下，采用台阶法开挖隧道进行施工，对拱脚变形问题必须十分重视，应采取有效的控制技术解决拱脚的水平收敛变形和竖向变形，保证拱脚的稳定，确保整个隧道工程的质量，服务广大人民群众，为我国铁路隧道工程施工技术水平的提升做出贡献。
参考文献：
[1]李文江,孙明磊,朱永全,朱正国,李玉良.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报,2012,S1:2729-2737.
[2]接云明.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].黑龙江科技信息,2013,24:168.
[3]劳道军.浅谈软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].科技创业月刊,2013,09:188-189.
[4]李崇莲.围岩隧道台阶法施工中的拱脚控制技术探讨[J].科技风,2013,23:139-140.
[5]杨绪烽.软弱围岩隧道施工力学与稳定性的数值模拟研究[D].重庆交通大学,2013.
关键词：软弱围岩；隧道；台阶法；拱脚；稳定性
中图分类号：U45文献标识码： A
在工程学上，软弱围岩是指那些岩土层强度较低、岩石之间间隙大、岩土粘接程度低、易受自然因素影响的地层。软弱围岩地质层在我国大部分地区均有存在，尤其是那些海拔高、山体多的地区。当前，国家为改善民生，对许多地区进行了铁路工程改造、新建等工作。在许多地区，均需在软弱围岩条件下进行铁路隧道施工，如何保证此类地质层区隧道工程的质量和使用年限，是摆在相关技术人员面前必须解决的一道难题。目前，在此类地质条件下，隧道工程的施工中，比较常用的办法就是台阶法。本文以在软弱围岩地质条件下，对隧道施工中台阶法的应用以及其中的关键技术拱角稳定性的控制进行分析，防止其变形，希望能对提高此类地质条件下铁路隧道工程施工质量有一定帮助。
一、隧道施工中的台阶法
当前，由于土地资源供应问题、道路坡度设计、行车安全问题、生态环境保护、防空安全等多方面因素共同影响，我国的隧道工程正被大量建设。在铁路隧道工程的施工中，方法种类较多，但是对于某种类型的地质，综合考虑分析后，其隧道建设方法还比较单一，如在软弱围岩铁路隧道的施工中，均是使用台阶法进行施工。台阶法包含三台阶七步法和大拱角台阶法、台阶法加临时仰拱（或横撑），三台阶七步法的基本模式是以弧形导坑开挖，留核心土，将整个隧道分成上、中、下三个台阶共七个开挖面的方式进行施工。大拱角台阶法是大拱月预留核心土台阶法，施工时，不同的开挖面能同时开挖、支护，采用初期支护方式成为一个整体，增加支护的强度和作用。三台阶七步法一般不适用于三级及以下的软弱围岩铁路隧道施工，大拱角台阶施工法适用于各种级别的软弱围岩铁路隧道施工。
二、软弱圍岩隧道中拱脚变形特征分析
软弱围岩隧道特殊的地质情况决定相关人员必须对其施工技术有充分的了解，对施工过程中可能产生的影响进行详细的分析，制定各种方案予以应对。在软弱围岩隧道的施工中，最重要的就是拱脚的稳定性，此处对隧道拱脚的变形特征进行分析，方便后续施工中对拱脚的稳定性进行研究并对相关控制技术进行浅析。
笔者作为一名铁路隧道建设的参与人员，经过长时间观察与分析，发现在采用拱角台阶法进行隧道工程的施工时，随着上台阶的长度的不断增长，隧道周边拱脚的变形程度绝大多数情况下会跟着变大，少数情况会出现变形程度减小现象。经过寻求专业人员的帮助，对相关情况进一步专业的实验与分析，笔者发现软弱围岩铁路隧道台阶法施工中，拱脚的变形是由于拱角发生了水平收敛变形和竖向变形。因此在施工中，需要采取一定的方法来控制变形，例如可以采取选择适宜长度的台阶来进行施工，确保拱脚的稳定。
三、台阶法施工中拱脚稳定性影响因素分析
台阶法施工中，拱脚稳定性的主要影响因素是竖向变形，即是由于沉降引起。拱脚沉降发生的原因主要有如下几点：
（一） 掌子面挤出效应引发上半断面整体下沉
在具体的软弱围岩隧道拱角台阶法施工中，上半断面整体下沉主要是由于掌子面挤出效应引发。对软弱围岩进行物理学分类，可以将其分为四和五两个等级。在四级围岩的隧道施工中，上、下掌子面的挤出变形没有五级围岩中那么严重，但是，在四级围岩隧道的施工中，若不计围岩体的变形影响，上半断面拱顶会因为受到强烈的纵向挤出变形而出现整体下沉，若是在五级围岩中，此种现象会更严重。
（二）上台阶基底承载刚度达不到要求，引起支护拱脚沉降
目前，在我国的围岩隧道施工中，常采用的施工办法是随挖随支。在软弱围岩的隧道施工中，更是严格按照这样的方法进行施工，隧道的上半断面支护后，由于围岩压力作用和支护结构自身重力影响，支护结构将会下沉，随着开挖施工的继续，支护结构的向下位移分量逐步加大，导致整个拱脚围岩起到的作用不断变小，当上台阶拱脚处的地基承载作用无法满足围岩压力作用和支护结构自身重力作用时，拱脚将会发生显著的拱脚下沉。
（三）隧道施工中的技术水平问题造成拱脚下沉
在软弱围岩隧道的施工中，施工过程的技术水平直接决定着工程的质量，施工工艺和施工质量不达标、不严格将会造成严重的拱脚下沉。施工环节是从如下几个方面作用，造成拱脚下沉的。
1、锁脚锚杆的施工过程没有严格按照工艺要求进行，施工质量没有进行严格控制。
2、上台阶拱脚部的积水没有清除干净，造成拱脚下部的基座软化。
3、支护节点处的质量不合格，引起支护作用下降。
上述几个因素对拱脚下沉影响已经在以往隧道工程中得到证明，因此，在软弱围岩隧道的施工过程中，必须重视施工的技术水平对拱脚下沉的影响，相关方面积极完善施工标准与施工方案，对施工过程进行严格管理，对施工质量进行严格控制，防止拱脚下沉，从而达到建设高质量的隧道工程的目的。
四、软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性控制技术
隧道工程的特点决定了此类工程一旦质量问题把控不严格，出现隧道拱脚下沉，将会使整个隧道的安全性面临严重的威胁，一旦出现隧道垮塌等事故，对人民群众生命财产安全造成无法估量的损害，即使出现问题进行维修，相关维修过程也会十分复杂，耗费的资金数目也很大。因此，在软弱围岩隧道台阶法施工中，一定要不断完善施工工艺，提高工艺水平，确保整个隧道工程中拱脚的稳定性得到保证。在具体的拱脚稳定性控制技术中，可以采取对隧道受力情况进行仔细分析，在相关节点上设置锁脚锚管以提升稳定性；拱脚围岩处采取补强或者是注浆，提升拱脚围岩处的强度，减轻拱脚的承力，减少变形；研究拱脚支护新技术，并对实际应用效果进行认真仔细研究，争取能早日应用于实际施工中，提升拱脚稳定性。
总结：
软弱围岩的地质条件，决定了隧道工程施工的复杂性。在此类围岩条件下，采用台阶法开挖隧道进行施工，对拱脚变形问题必须十分重视，应采取有效的控制技术解决拱脚的水平收敛变形和竖向变形，保证拱脚的稳定，确保整个隧道工程的质量，服务广大人民群众，为我国铁路隧道工程施工技术水平的提升做出贡献。
参考文献：
[1]李文江,孙明磊,朱永全,朱正国,李玉良.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].岩石力学与工程学报,2012,S1:2729-2737.
[2]接云明.软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].黑龙江科技信息,2013,24:168.
[3]劳道军.浅谈软弱围岩隧道台阶法施工中拱脚稳定性及其控制技术[J].科技创业月刊,2013,09:188-189.
[4]李崇莲.围岩隧道台阶法施工中的拱脚控制技术探讨[J].科技风,2013,23:139-140.
[5]杨绪烽.软弱围岩隧道施工力学与稳定性的数值模拟研究[D].重庆交通大学,2013.