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。因為其造價高，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；臺階法；沉降；監(jiān)控量測引言隨著時代的進步，科技的發(fā)展，當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。其最大特點是將大斷面施工化成小斷面施工，各個局部封閉成環(huán)的時間短、控制早期沉降的效果好、每個步序受力體系完整，因此結(jié)構(gòu)受力均勻

2、、變形小。另外，由于支護剛度大，施工時隧道整體下沉微弱，層底沉降量不大，而且容易控制。1 CRD法施工原理采用CRD法預留核心土的方法，將大斷面隧道分成4個相對獨立的小洞室分部施工。CRD工法遵循“小分部、短臺階、短循環(huán)、快封閉、勤量測、強支護”的施工原則，自上而下，分塊成環(huán)，隨挖隨撐，及時做好初期支護。并待初期支護結(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結(jié)構(gòu)中的臨時中隔壁墻及臨時仰拱，再進行施工。CRD法適用開挖跨度較大，對圍巖沉降變形控制嚴格，采用CRD法開挖，開挖的每一步都各自封閉成環(huán)，兼有臺階法和雙側(cè)壁導坑法的優(yōu)點，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2.2.1 施工準備1）風、水、電管線敷設(shè)、施工便道、施工現(xiàn)場布置，機具設(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，詳細了解工程地質(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，制定施工監(jiān)測計劃。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，同時加固地層，確保施工安全，需進行全斷面帷幕注漿。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)向每層外擴間距0.5m均勻布置。注漿沿隧道掘進方向打設(shè)袖閥管，打設(shè)角度同

4、隧道掘進方向一致，注否全斷面注漿加固中管棚施工及注漿超前小導管及注漿及時量測是否滿足要求CRD法隧道開挖作業(yè)初期支護、臨時支撐現(xiàn)場監(jiān)控測量施工準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、凝膠時間，掌子面及附近支護狀況，并根據(jù)地質(zhì)條件變化調(diào)整注漿參數(shù)。2.2.3 超前小導管及注漿超前小導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，達到超前加固圍巖和止水的目的，同時小導管還可起到超前鋼花管預支護

5、作用。施工中，小導管注漿采取注漿量與注漿壓力雙項控制，以確保注漿效果；同時，施工時要根據(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，確保注漿達到最好的效果。注漿施工流程1）打孔布管：小導管在打管前，按照設(shè)計要求放出小導管的位置。采用高壓風吹孔，用風鎬將小導管頂入。小導管尾部置于鋼架腹部，增加共同支護能力。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雙液注漿機進行注漿，注漿過程中，壓力逐漸上升，流量逐漸減少，當壓力達到注漿終壓，注漿量達到設(shè)計注漿量的80%以上，可結(jié)束該孔注漿；注漿壓力未能達到設(shè)計終壓，注漿量已達到設(shè)計注漿量，并無漏漿現(xiàn)象，亦可結(jié)束該孔注漿。測量定位

6、打入小導管封面注 漿注漿檢查小導管加工注漿機調(diào)試注漿材料配制注漿參數(shù)選擇注漿參數(shù)試驗小導管注漿工藝流程圖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。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仰拱間隔。掌子面開挖留核心土，上下斷面分臺階開挖，暗挖隧道開挖預留50mm變形量，掌子面開挖后及時架設(shè)型鋼鋼架，掛網(wǎng)噴砼支護，盡早封閉成環(huán)。施工中嚴格遵循“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，勤量測，早封閉”的原則,嚴格控制臺階步距，保持初期支護緊跟開挖掌子面。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部分土體進行自進式注漿錨桿超前預注漿預加固

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

8、。施工要點： 隧道開挖外輪廓線充分考慮施工誤差、預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。 因為CRD法工序較多，工序轉(zhuǎn)換使得結(jié)構(gòu)受力復雜，為保證拆除臨時仰拱時的安全，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，要確保每個螺栓緊固。 施工中不得欠挖，對意外出現(xiàn)的超挖或塌方采用網(wǎng)噴砼回填密實，并及時進行背后回填注漿。出現(xiàn)拱頂坍塌時以早封閉為原則及時處理。 對將要停工時間較長的開挖作業(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監(jiān)控量測，當發(fā)現(xiàn)拱頂、拱腳和邊墻位移速率值超過設(shè)計允許值或出現(xiàn)突變時，及時施作臨時支撐或仰拱，形

9、成封閉環(huán)，控制位移和變形。 按分部分臺階劃分逐步開挖各洞室，開挖前要確保各斷面超前支護已按設(shè)計施工，掌子面無滲流水。開挖采用人工手持風鎬、鐵鍬進行，開挖的土方人工用斗車運出洞外，卸入吊土斗內(nèi)吊運至堆土場。 開挖遵循新奧法原理，開挖要迅速，并確保及時封閉。各暗挖洞室開挖時要嚴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留核心土，以維持掌子面及前方土體的穩(wěn)定；同時為實現(xiàn)早封閉的原則，核心土體長度不得超過兩個循環(huán)的長度，及時施作臨時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)，下臺階出碴同上臺階相同，推車出洞后直接將車內(nèi)土方傾倒入吊土斗內(nèi)。2.2.6 初期支護施工暗挖通道初期支護采用分部法施工，開挖前進行鋼花管和小導管超前支護措施。單個導洞施工工序：先沿暗挖段隧道拱部打設(shè)小導管，并注漿加固地層，人工開挖，開挖進尺按設(shè)計鋼型鋼間距，及時初噴，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 鎖腳錨管上臺階型鋼鋼架安裝完畢后，為確保安全，在進行下一步施工開挖（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識出需鉆孔的位置，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°。采用采用高壓風吹孔，插管時用風鎬頂入。錨管安裝前須先做好材料、機具、作業(yè)平臺的準備工作，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實，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，運至現(xiàn)場安裝； 型鋼鋼架加工尺寸準確，弧形圓順。焊接滿足規(guī)范要求，鋼架兩側(cè)對稱進行焊接成型，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 工藝流程前期準備備斷面檢查測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個內(nèi)側(cè)加設(shè)尺寸為150*15

13、0*15的三角鋼板，噴射砼時，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； 型鋼鋼架精確定位，注意標高、中線，防止出現(xiàn)“前傾后仰、左高右低、左前右后”等各個方位的位置偏差。 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，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)噴混凝土保護層厚度不小于40mm，后一層噴射應(yīng)在前一層噴射終凝后進行； 2）混凝土原材料配合比、計量、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)計要求。在使用速凝劑前，應(yīng)做與水泥的相容性實驗及水泥凈漿凝結(jié)效果實驗，初凝不應(yīng)大于5min，終凝不應(yīng)大于10min。3）施工過程要求：噴漿機安設(shè)調(diào)整好后，先注水、通風，清除管道雜物；同時用高壓風吹洗坑壁面，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，先開風，再送料，停止時先停料，再關(guān)風。噴漿機工作風壓嚴格控制在0.30.5Mpa范圍內(nèi)。嚴格控制好噴嘴與受噴面的距離和高度。噴嘴與受噴面垂直，同時噴嘴與受噴面距離控制在0.61.0m范圍內(nèi)。噴射料束運動軌跡，噴射順序自下而上進行，料束呈旋轉(zhuǎn)軌跡運動，一圈壓半圈，縱向按蛇形狀進行。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）施工操作要點及要求型鋼拱架架立完成后，在拱頂部位預埋注漿管，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

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。注漿管與注漿機連接好后,排除管內(nèi)空氣,調(diào)整好注漿壓力，啟動注漿機開始注漿,注漿應(yīng)在距封閉成環(huán)的掌子面5m外進行, 注漿時先注兩側(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，隨時觀測壓力和流量變化。當壓力逐漸上升，流量逐漸減少，注漿壓力達到終壓時，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)控量測隨著地下隧洞的開挖，必然要對周圍的建（構(gòu)）筑物、地面高程以及隧道拱頂?shù)姆€(wěn)定性產(chǎn)生影響，因此需要進行相應(yīng)的監(jiān)控量測，并對地面沉降(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“不坍方才有進度”的方針，遵循淺埋暗挖法“管超前，嚴注漿，短開挖，強支護，早封閉，勤量測”的施工原則，結(jié)合實際制訂出施工方案，確保安全生產(chǎn)。超前預注漿，根據(jù)工作面地質(zhì)情況，擬定支護及注漿的方案，精心布管，嚴格注漿工作，控制好注漿壓力，密切關(guān)注注漿量，確保達到理想的加固效果。嚴格控制開挖循環(huán)進尺，對不良地質(zhì)地段，應(yīng)適當縮短開挖進尺，環(huán)形開挖留核心土，必要時噴混凝土封閉開挖工作面，并選用具有足夠剛度和早強的支護設(shè)計，如適當加厚噴層，早