淺談大斷面暗挖隧道軟弱地層CRD施工工法

1、淺談大斷面暗挖隧道軟弱地層CRD施工工法摘要：CRD法施工，全稱交叉中隔墻法，是一種適用于軟弱地層的隧道施工方法，特別是對(duì)于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地下鐵道施工中。因?yàn)槠湓靸r(jià)高，故在山嶺隧道中較少采用，但是在特殊情況下，也可以采用，如膨脹土地層。 關(guān)鍵字：淺埋暗挖；超前支護(hù)；臺(tái)階法；沉降；監(jiān)控量測(cè)引言隨著時(shí)代的進(jìn)步，科技的發(fā)展，當(dāng)前公路和市政隧道建設(shè)也正朝著大跨度、超淺埋的方向發(fā)展。尤其在軟弱地層中，大斷面淺埋暗挖隧道采用CRD法施工更能體現(xiàn)其優(yōu)越性。其最大特點(diǎn)是將大斷面施工化成小斷面施工，各個(gè)局部封閉成環(huán)的時(shí)間短、控制早期沉降的效果好、每個(gè)步序受力體系完整，因此結(jié)構(gòu)受力均勻

2、、變形小。另外，由于支護(hù)剛度大，施工時(shí)隧道整體下沉微弱，層底沉降量不大，而且容易控制。1 CRD法施工原理采用CRD法預(yù)留核心土的方法，將大斷面隧道分成4個(gè)相對(duì)獨(dú)立的小洞室分部施工。CRD工法遵循“小分部、短臺(tái)階、短循環(huán)、快封閉、勤量測(cè)、強(qiáng)支護(hù)”的施工原則，自上而下，分塊成環(huán)，隨挖隨撐，及時(shí)做好初期支護(hù)。并待初期支護(hù)結(jié)構(gòu)的拱頂沉降和收斂基本穩(wěn)定后，自上而下拆除初期支護(hù)結(jié)構(gòu)中的臨時(shí)中隔壁墻及臨時(shí)仰拱，再進(jìn)行施工。CRD法適用開挖跨度較大，對(duì)圍巖沉降變形控制嚴(yán)格，采用CRD法開挖，開挖的每一步都各自封閉成環(huán)，兼有臺(tái)階法和雙側(cè)壁導(dǎo)坑法的優(yōu)點(diǎn)，有利于圍巖穩(wěn)定，保證施工安全。2 施工工藝流程及操作要點(diǎn)2

3、.1 暗挖隧道施工工藝流程圖暗挖隧道施工流程圖見下圖2.2 施工要點(diǎn)2.2.1 施工準(zhǔn)備1）風(fēng)、水、電管線敷設(shè)、施工便道、施工現(xiàn)場布置，機(jī)具設(shè)備、人員配置、材料裝備、修建防排水設(shè)施等。2）根據(jù)地質(zhì)勘探資料和施工設(shè)計(jì)，詳細(xì)了解工程地質(zhì)和水文地質(zhì)情況，制定相應(yīng)的施工方法和措施，編制組織施工設(shè)計(jì)，制定施工監(jiān)測(cè)計(jì)劃。2.2.2 全斷面帷幕注漿為避免因通道施工造成地下水流失，地表下沉等影響地面建筑物及道路的安危，同時(shí)加固地層，確保施工安全，需進(jìn)行全斷面帷幕注漿。深孔注漿加固有效范圍為隧道開挖輪廓線外3m，注漿孔水平方向按0.8m，環(huán)向每層外擴(kuò)間距0.5m均勻布置。注漿沿隧道掘進(jìn)方向打設(shè)袖閥管，打設(shè)角度同

4、隧道掘進(jìn)方向一致，注否全斷面注漿加固中管棚施工及注漿超前小導(dǎo)管及注漿及時(shí)量測(cè)是否滿足要求CRD法隧道開挖作業(yè)初期支護(hù)、臨時(shí)支撐現(xiàn)場監(jiān)控測(cè)量施工準(zhǔn)備是暗挖隧道施工流程圖漿管的傾角及長度根據(jù)現(xiàn)場地質(zhì)和施工條件綜合確定，避免因長度過大打穿上部管線。每循環(huán)注漿后，應(yīng)做鉆孔檢查，檢查合格后方可開挖，否則應(yīng)補(bǔ)注，注漿過程中應(yīng)經(jīng)常檢查，記錄注漿壓力、注漿量、凝膠時(shí)間，掌子面及附近支護(hù)狀況，并根據(jù)地質(zhì)條件變化調(diào)整注漿參數(shù)。2.2.3 超前小導(dǎo)管及注漿超前小導(dǎo)管注漿加固地層技術(shù)，是通過沿暗挖段隧道開挖輪廓線外縱向向前傾斜鉆孔安設(shè)注漿管，并注入漿液，達(dá)到超前加固圍巖和止水的目的，同時(shí)小導(dǎo)管還可起到超前鋼花管預(yù)支護(hù)

5、作用。施工中，小導(dǎo)管注漿采取注漿量與注漿壓力雙項(xiàng)控制，以確保注漿效果；同時(shí)，施工時(shí)要根據(jù)現(xiàn)場的地質(zhì)條件調(diào)整注漿壓力、注漿漿液及注漿量，確保注漿達(dá)到最好的效果。注漿施工流程1）打孔布管：小導(dǎo)管在打管前，按照設(shè)計(jì)要求放出小導(dǎo)管的位置。采用高壓風(fēng)吹孔，用風(fēng)鎬將小導(dǎo)管頂入。小導(dǎo)管尾部置于鋼架腹部，增加共同支護(hù)能力。2）封面：注漿前，噴5cm厚混凝土封閉工作面，以防止漏漿。3）注漿：用U雙液注漿機(jī)進(jìn)行注漿，注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當(dāng)壓力達(dá)到注漿終壓，注漿量達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量的80%以上，可結(jié)束該孔注漿；注漿壓力未能達(dá)到設(shè)計(jì)終壓，注漿量已達(dá)到設(shè)計(jì)注漿量，并無漏漿現(xiàn)象，亦可結(jié)束該孔注漿。測(cè)量定位

6、打入小導(dǎo)管封面注 漿注漿檢查小導(dǎo)管加工注漿機(jī)調(diào)試注漿材料配制注漿參數(shù)選擇注漿參數(shù)試驗(yàn)小導(dǎo)管注漿工藝流程圖2.2.4 CRD法通道開挖施工流程通道工程采用CRD工法分四部開挖、支護(hù)。上下斷面左右洞室共分2層4室開挖，每室之間用中隔墻或臨時(shí)仰拱間隔。掌子面開挖留核心土，上下斷面分臺(tái)階開挖，暗挖隧道開挖預(yù)留50mm變形量，掌子面開挖后及時(shí)架設(shè)型鋼鋼架，掛網(wǎng)噴砼支護(hù)，盡早封閉成環(huán)。施工中嚴(yán)格遵循“管超前，嚴(yán)注漿，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，早封閉”的原則,嚴(yán)格控制臺(tái)階步距，保持初期支護(hù)緊跟開挖掌子面。2.2.5 暗挖通道開挖順序第一步：區(qū)小洞施工施作鋼花管和分部對(duì)部分土體進(jìn)行自進(jìn)式注漿錨桿超前預(yù)注漿預(yù)加固

7、。短臺(tái)階法開挖部（上臺(tái)階正面留核心土），架立I20b型鋼鋼架掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，噴C25混凝土300mm初期支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)封閉,回填注水泥漿，打鎖腳錨桿。第二步：區(qū)小洞施工用短臺(tái)階法開挖部（上臺(tái)階正面留核心土），架立I20b型鋼鋼架掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，噴C25混凝土300mm初期支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)封閉。第三步：區(qū)小洞施工短臺(tái)階法開挖部（上臺(tái)階正面留核心土），架立I20b型鋼鋼架掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，噴C25混凝土300mm初期支護(hù)，臨時(shí)支護(hù)進(jìn)行結(jié)構(gòu)封閉，回填注水泥漿，打鎖腳錨桿。第四步：區(qū)小洞施工用短臺(tái)階法開挖部（上臺(tái)階正面留核心土），架立I20b型鋼鋼架掛網(wǎng)噴錨支護(hù)，噴C25混凝土300mm初期支護(hù)

8、。施工要點(diǎn)： 隧道開挖外輪廓線充分考慮施工誤差、預(yù)留變形和超挖等因素的影響；注意控制通道的開挖中線和水平，確保開挖斷面圓順，鋼型鋼安裝位置正確。 因?yàn)镃RD法工序較多，工序轉(zhuǎn)換使得結(jié)構(gòu)受力復(fù)雜，為保證拆除臨時(shí)仰拱時(shí)的安全，必須保證各部拱架之間的連接質(zhì)量，連接螺栓數(shù)量要保證，要確保每個(gè)螺栓緊固。 施工中不得欠挖，對(duì)意外出現(xiàn)的超挖或塌方采用網(wǎng)噴砼回填密實(shí)，并及時(shí)進(jìn)行背后回填注漿。出現(xiàn)拱頂坍塌時(shí)以早封閉為原則及時(shí)處理。 對(duì)將要停工時(shí)間較長的開挖作業(yè)面，不論地層好壞均施作網(wǎng)噴混凝土封閉。 開挖過程中必須加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過設(shè)計(jì)允許值或出現(xiàn)突變時(shí)，及時(shí)施作臨時(shí)支撐或仰拱，形

9、成封閉環(huán)，控制位移和變形。 按分部分臺(tái)階劃分逐步開挖各洞室，開挖前要確保各斷面超前支護(hù)已按設(shè)計(jì)施工，掌子面無滲流水。開挖采用人工手持風(fēng)鎬、鐵鍬進(jìn)行，開挖的土方人工用斗車運(yùn)出洞外，卸入吊土斗內(nèi)吊運(yùn)至堆土場。 開挖遵循新奧法原理，開挖要迅速，并確保及時(shí)封閉。各暗挖洞室開挖時(shí)要嚴(yán)格遵循施工步距要求，各斷面之間步距不宜大于3m，體現(xiàn)早封閉的原則。 上斷面開挖掌子面預(yù)留核心土，以維持掌子面及前方土體的穩(wěn)定；同時(shí)為實(shí)現(xiàn)早封閉的原則，核心土體長度不得超過兩個(gè)循環(huán)的長度，及時(shí)施作臨時(shí)仰拱和仰拱做到全斷面封閉。 開挖中注意地下水流失情況，如發(fā)現(xiàn)大股的地下水涌出，需馬上封閉掌子面，并采取雙液注漿等措施迅速止住地下

10、水流失。從掌子面及側(cè)壁滲出的地下水用排水溝引出洞外。 上臺(tái)階開挖用人工挖土，鐵鍬鏟土直接裝入手推車，人工推車出洞，將土倒入吊土斗內(nèi)，下臺(tái)階出碴同上臺(tái)階相同，推車出洞后直接將車內(nèi)土方傾倒入吊土斗內(nèi)。2.2.6 初期支護(hù)施工暗挖通道初期支護(hù)采用分部法施工，開挖前進(jìn)行鋼花管和小導(dǎo)管超前支護(hù)措施。單個(gè)導(dǎo)洞施工工序：先沿暗挖段隧道拱部打設(shè)小導(dǎo)管，并注漿加固地層，人工開挖，開挖進(jìn)尺按設(shè)計(jì)鋼型鋼間距，及時(shí)初噴，封閉掌子面，架設(shè)型鋼鋼架，掛網(wǎng)噴混凝土,打設(shè)鎖腳錨管。2.2.7 鎖腳錨管上臺(tái)階型鋼鋼架安裝完畢后，為確保安全，在進(jìn)行下一步施工開挖（即下斷面開挖）之前，在拱腳處垂直巖壁打入的錨桿，防止拱頂收縮、掉拱

11、。鎖腳錨管鉆孔前先標(biāo)識(shí)出需鉆孔的位置，位置位于拱腳上方30cm處，鉆孔深度大于錨管錨固長度的95%，但超長值不大于10cm，鎖腳錨管采用42鋼管制作，長度為4m，水平傾角為45°。采用采用高壓風(fēng)吹孔，插管時(shí)用風(fēng)鎬頂入。錨管安裝前須先做好材料、機(jī)具、作業(yè)平臺(tái)的準(zhǔn)備工作，安裝錨管前，將錨管錨固劑塞入孔內(nèi)，然后安裝錨管。操作步驟：先將錨管錨固劑浸泡濕潤，浸水時(shí)間控制在11.5分鐘，將浸泡后的錨固劑裝入錨管孔內(nèi)，采用較堅(jiān)硬順直木棍或相似的物體送至孔底，錨固劑要求充滿錨管孔，錨固劑裝好后，將鎖腳錨管插入至錨管孔內(nèi)。 鎖腳錨管插入至錨管孔內(nèi)后，用錨固劑將孔口封閉嚴(yán)實(shí)，并將錨管與鋼拱架焊接牢固，焊

12、接采用滿焊。錨管安裝完成后，及時(shí)注雙液漿填充。2.2.8 型鋼鋼架制作與安裝1）型鋼鋼架制作 型鋼鋼架采用冷彎分段制作，運(yùn)至現(xiàn)場安裝； 型鋼鋼架加工尺寸準(zhǔn)確，弧形圓順。焊接滿足規(guī)范要求，鋼架兩側(cè)對(duì)稱進(jìn)行焊接成型，鋼架中心與軸線重合； 型鋼鋼架加工后先試拼，檢查有無扭曲現(xiàn)象，接頭連接每榀可以互換，沿暗挖段周邊輪廓誤差為±3cm，平面翹曲應(yīng)小于2cm。2）型鋼鋼架安裝 工藝流程前期準(zhǔn)備備斷面檢查測(cè)量定位拱架拼裝型鋼鋼架架立掛網(wǎng)、縱向連接筋焊接鋼架位置檢查型鋼鋼架安裝施工工藝見下圖。拱墻部型鋼鋼架安裝拱墻部型鋼鋼架安裝前應(yīng)清除拱腳下的虛碴及其它雜物，主鋼架底部2個(gè)內(nèi)側(cè)加設(shè)尺寸為150*15

13、0*15的三角鋼板，噴射砼時(shí)，將三角鋼板覆蓋。 鋼架在開挖作業(yè)面組裝，鋼架之間用22螺紋鋼筋縱向連接鋼筋焊接在一起，連接鋼筋環(huán)向間距500mm，內(nèi)外交錯(cuò)布置。 鋼架與土層之間用砼塊楔緊，然后在鋼架和土層間用噴砼噴密實(shí)； 型鋼鋼架精確定位，注意標(biāo)高、中線，防止出現(xiàn)“前傾后仰、左高右低、左前右后”等各個(gè)方位的位置偏差。 鋼架架立中應(yīng)利用注漿錨管定位，將鋼架與注漿錨管焊接。2.2.9 噴射混凝土型鋼鋼架安裝完成后，掛鋼筋網(wǎng)片（200mm*200mm間隔），進(jìn)行C25噴射混凝土作業(yè)。施工要求如下： 1）噴射混凝土厚度為300mm，全斷面支護(hù)，分層噴射，邊墻每次噴射70100mm，拱部每次噴射5060m

14、m，鋼筋型鋼的內(nèi)外側(cè)網(wǎng)噴混凝土保護(hù)層厚度不小于40mm，后一層噴射應(yīng)在前一層噴射終凝后進(jìn)行； 2）混凝土原材料配合比、計(jì)量、攪拌、噴射必須符合施工規(guī)范規(guī)定。噴射混凝土拌合料要拌合均勻，砂率控制在4555；原材料稱量允許偏差為：水泥和速凝劑為±2，沙石為±3。應(yīng)采用符合質(zhì)量要求的外加劑，摻外加劑后的噴射混凝土性能必須滿足設(shè)計(jì)要求。在使用速凝劑前，應(yīng)做與水泥的相容性實(shí)驗(yàn)及水泥凈漿凝結(jié)效果實(shí)驗(yàn)，初凝不應(yīng)大于5min，終凝不應(yīng)大于10min。3）施工過程要求：噴漿機(jī)安設(shè)調(diào)整好后，先注水、通風(fēng)，清除管道雜物；同時(shí)用高壓風(fēng)吹洗坑壁面，清除坑壁面浮土。上料保證連續(xù)性，校正好噴料的輸入輸出

15、比。操作順序：噴射時(shí)，先開風(fēng)，再送料，停止時(shí)先停料，再關(guān)風(fēng)。噴漿機(jī)工作風(fēng)壓嚴(yán)格控制在0.30.5Mpa范圍內(nèi)。嚴(yán)格控制好噴嘴與受噴面的距離和高度。噴嘴與受噴面垂直，同時(shí)噴嘴與受噴面距離控制在0.61.0m范圍內(nèi)。噴射料束運(yùn)動(dòng)軌跡，噴射順序自下而上進(jìn)行，料束呈旋轉(zhuǎn)軌跡運(yùn)動(dòng)，一圈壓半圈，縱向按蛇形狀進(jìn)行。要求噴射混凝土表面應(yīng)平整圓順，無大的起伏凹凸。2.2.10 初支背后注漿1）工藝流程終止注漿灌注漿液漿液配置埋設(shè)注漿管檢查注漿設(shè)備2）施工操作要點(diǎn)及要求型鋼拱架架立完成后，在拱頂部位預(yù)埋注漿管，注漿管采用32鋼焊管,長度80cm，注漿管環(huán)向以及縱向間距頂板均為1m，梅花形布置，超挖大的情況下可適當(dāng)

16、加長。漿液配制要求注漿采用單液水泥漿，雙液水泥漿采用普通硅酸鹽水泥單液漿。配合比：單液水泥漿水灰比為1：1。注漿管與注漿機(jī)連接好后,排除管內(nèi)空氣,調(diào)整好注漿壓力，啟動(dòng)注漿機(jī)開始注漿,注漿應(yīng)在距封閉成環(huán)的掌子面5m外進(jìn)行, 注漿時(shí)先注兩側(cè)孔，后注拱頂孔。注漿壓力一般為0.30.5Mpa，注漿終壓力0.5MPa。注漿時(shí)，隨時(shí)觀測(cè)壓力和流量變化。當(dāng)壓力逐漸上升，流量逐漸減少，注漿壓力達(dá)到終壓時(shí)，穩(wěn)定3min，可結(jié)束本次注漿。注漿完畢后，用棉紗封堵注漿管，以防止?jié){液從管內(nèi)溢出。2.2.11 監(jiān)控量測(cè)隨著地下隧洞的開挖，必然要對(duì)周圍的建（構(gòu)）筑物、地面高程以及隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此需要進(jìn)行相應(yīng)的監(jiān)控量測(cè)，并對(duì)地面沉降(隆起)、地面建筑物沉降、拱頂沉降等建立了相應(yīng)的控制值和預(yù)警值。3 質(zhì)量保證措施暗挖隧道應(yīng)把防止“坍方和涌水”放在首位，貫徹“不坍方才有進(jìn)度”的方針，遵循淺埋暗挖法“管超前，嚴(yán)注漿，短開挖，強(qiáng)支護(hù)，早封閉，勤量測(cè)”的施工原則，結(jié)合實(shí)際制訂出施工方案，確保安全生產(chǎn)。超前預(yù)注漿，根據(jù)工作面地質(zhì)情況，擬定支護(hù)及注漿的方案，精心布管，嚴(yán)格注漿工作，控制好注漿壓力，密切關(guān)注注漿量，確保達(dá)到理想的加固效果。嚴(yán)格控制開挖循環(huán)進(jìn)尺，對(duì)不良地質(zhì)地段，應(yīng)適當(dāng)縮短開挖進(jìn)尺，環(huán)形開挖留核心土，必要時(shí)噴混凝土封閉開挖工作面，并選用具有足夠剛度和早強(qiáng)的支護(hù)設(shè)計(jì)，如適當(dāng)加厚噴層，早