基于鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝研究

蘇肖康

摘 要：近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，鐵路建設(shè)也在高溫經(jīng)濟(jì)中得到了快速發(fā)展。一般鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目線路長(zhǎng)，在施工過程中不可避免的要穿越各種各樣的地質(zhì)巖層。如淺埋段軟弱圍巖隧道多為風(fēng)化破碎的隧道圍巖，埋藏較淺，受力較復(fù)雜，較易發(fā)生地表下沉或圍巖坍塌事故。該文以績(jī)溪隧道為例，分析軟弱圍巖隧道淺埋段相關(guān)施工工藝，并運(yùn)用數(shù)值分析，研究其施工力學(xué)，進(jìn)一步提高施工技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道 ?軟弱圍巖隧道淺埋段 ?三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法 ?施工

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0023-01

績(jī)溪隧道位于安徽省宣城市績(jī)溪縣境內(nèi)，貫穿板橋頭鄉(xiāng)、揚(yáng)溪鎮(zhèn)、華陽鎮(zhèn)，全長(zhǎng)9464.12 m，是合福鐵路安徽段最長(zhǎng)的隧道，設(shè)毛竹塢和際坑兩個(gè)橫洞，其中毛竹塢橫洞斜長(zhǎng)178 m;際坑橫洞斜長(zhǎng)1175.23 m。隧道洞身最大埋深473 m，最小埋深約3 m，穿越5條斷層、3個(gè)淺埋段，地質(zhì)條件復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，施工難度大，是全線的控制性工程、重難點(diǎn)工程。

1 施工工藝

1.1 三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法

工藝原理：三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法所采用的施工方法是2層短臺(tái)階、1層長(zhǎng)臺(tái)階分開平行開挖?；炷裂龉昂统跗谥ёo(hù)封閉是為了保護(hù)圍巖自身承載力，有效控制初值支護(hù)變形，通過監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋施工來及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和二次襯砌混凝土的施工時(shí)間。

三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法與傳統(tǒng)施工方法相比，可以多個(gè)作業(yè)面平行作業(yè)，初期支護(hù)工序操作便捷，有利于機(jī)械化快速施工，適應(yīng)性也高于傳統(tǒng)施工方法。采用短臺(tái)階，分步平行開挖，爆破施工分成多個(gè)作業(yè)面進(jìn)行，將集中爆破化為分散爆破，既減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，又充分利用時(shí)間，還增加了爆破臨空面，降低炸藥消耗。分步平行施作拱墻初期支護(hù)，混凝土仰拱超前施作及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形。全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌，確保了混凝土襯砌施工質(zhì)量。監(jiān)控量測(cè)信息反饋指導(dǎo)施工，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。本文所研究的隧道開挖過程中，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法分為上、中、下臺(tái)階和仰拱四部分，4個(gè)開挖面，4個(gè)不同位置相互錯(cuò)位同時(shí)開挖，在分部時(shí)同時(shí)支護(hù)，進(jìn)而形成支護(hù)整體。不僅可以逐步推向縱深，最重要的是可以有效縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。其實(shí)質(zhì)是利用核心土施壓于掌子面，尤其拱腳處的特殊設(shè)計(jì)提高了鋼架支護(hù)的穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了初期支護(hù)強(qiáng)度，對(duì)受力結(jié)構(gòu)起著完善作用。

1.2 CRD施工法

CRD施工法采用預(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，之后對(duì)四個(gè)小洞室展開分部施工，遵循以下施工原則：小分部，短臺(tái)階，短循環(huán)，快封閉，勤測(cè)量，強(qiáng)支護(hù)。隨挖隨撐，及時(shí)做好初期支護(hù)。然而這種施工工藝分布較多，不利于機(jī)械化作業(yè)，后續(xù)開挖和拆除支護(hù)會(huì)影響前面施工形成的力學(xué)平衡體系，多次改變圍巖應(yīng)力，可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形量。一般軟巖淺埋隧道會(huì)出現(xiàn)拱部圍巖受拉區(qū)連通，破壞洞體穩(wěn)定性，臨時(shí)支護(hù)中鋼架、錨桿：網(wǎng)片及噴砼強(qiáng)度都按照永久性支護(hù)體系參數(shù)執(zhí)行。由于始終保留1.5 m長(zhǎng)核心土，為增大未封閉前的拱腳接觸面積.在兩拱腳位置支墊8 cm厚，30×30 cm規(guī)格的木板，控制拱腳的下沉速率。CRD法施工中臨時(shí)支護(hù)的拆除，應(yīng)在全斷面完成閉合，各斷面位移基本穩(wěn)定后，才能拆除。

2 數(shù)值模擬計(jì)算

2.1 設(shè)置模型

目前工程界廣泛應(yīng)用一種傳統(tǒng)的彈塑性力學(xué)定律，既Mohr-coulomd準(zhǔn)則，與巖石材料實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為接近，所反映的巖土材料破壞特征與實(shí)際破壞情況相符。具體公式如下：

公式中分別代表是極限抗剪強(qiáng)度，巖土內(nèi)摩擦角和受力面上的正應(yīng)力。

2.2 計(jì)算模型

整體模型尺寸為：隧道橫向取左右測(cè)距隧道輪廓線各50 m，可模擬開挖15 m分析應(yīng)隧道開挖造成的縱向、橫及豎向位移。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法和CRD各個(gè)關(guān)鍵步驟掌子面擠出位移值如表1所示。

從表1中可看出三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法造成的掌子面擠出位移最大值為56.02，CRD法為37.53，為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法的66.9%。 三臺(tái)階會(huì)隨隧道的逐步開挖其掌子面擠出變形也均與增長(zhǎng)。

3 軟弱圍巖淺埋段是隧道施工注意事項(xiàng)

一般軟弱圍巖的巖體荷載力小，巖體強(qiáng)度低，應(yīng)做好超前支護(hù)措施，以此保證隧道施工的安全性。在進(jìn)行超前支護(hù)工作時(shí)，可根據(jù)穿越長(zhǎng)度、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、隧道上覆土層等具體施工情況確定支護(hù)管的長(zhǎng)度和管徑。為確保支護(hù)性能可靠，可在注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)并檢查所使用的機(jī)械設(shè)備。在開挖隧道后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)工作。所采用的施工方法要與施工前設(shè)計(jì)方案相符，確保施工中所使用材料質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。冬季施工需注意噴射機(jī)中混凝土的粉塵含量不得大于2 mg/m?，溫度不低于5℃。完成噴砼后還需對(duì)混凝土做好養(yǎng)護(hù)措施。初期支護(hù)工作完成后，可檢驗(yàn)其質(zhì)量，達(dá)到相關(guān)質(zhì)量要求后可進(jìn)行下一道工序。通常在對(duì)隧道進(jìn)行開挖時(shí)會(huì)采取及時(shí)支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破及強(qiáng)支護(hù)等措施，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求設(shè)定爆破用藥量和具體爆破方法，降低爆破對(duì)隧道周圍巖層的影響。盡可能地趕在冬季或雨季完成洞門修筑工作，其墻背回填和端墻的砌筑應(yīng)保證兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，避免因二次襯砌產(chǎn)生偏壓影響工程質(zhì)量。此外，為避免出現(xiàn)拱部崩塌現(xiàn)象，在下部開挖之前可通過在上部支撐拱腳處設(shè)置鎖腳錨桿和縱向槽鋼托梁，提高支撐力，同時(shí)還可采取加設(shè)套拱的方法解決沉降過大的問題。

4 結(jié)語

總之，鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝關(guān)鍵在于其支護(hù)作用，通過支護(hù)措施緩解圍巖變形，避免塌方事故。本文所研究的三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法和CRD施工工藝，從掌子面擠出位移方面及隧道拱頂下沉，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法變形值均大于CRD法，施工效率、施工安全性及經(jīng)濟(jì)成本也優(yōu)于CRD法。因此，此方法值得應(yīng)用在鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工中，根據(jù)施工工藝特點(diǎn)及時(shí)調(diào)整其施工方案，合理安排各道工序，全面提高軟弱圍巖施工生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃勝平.高速鐵路大斷面隧道淺埋段軟弱圍巖施工方法優(yōu)化研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2012（6）：58-62.

[2] 崔東，李欣蓉.糯扎渡水電站右岸壩頂公路隧道洞口淺埋段及軟弱圍巖段施工方法[J].中國(guó)水能及電氣化，2011（7）：55-60.

[3] 田偉.三臺(tái)階七步法在鐵路軟弱圍巖隧道淺埋段中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2011（9）：107-110.

摘 要：近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，鐵路建設(shè)也在高溫經(jīng)濟(jì)中得到了快速發(fā)展。一般鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目線路長(zhǎng)，在施工過程中不可避免的要穿越各種各樣的地質(zhì)巖層。如淺埋段軟弱圍巖隧道多為風(fēng)化破碎的隧道圍巖，埋藏較淺，受力較復(fù)雜，較易發(fā)生地表下沉或圍巖坍塌事故。該文以績(jī)溪隧道為例，分析軟弱圍巖隧道淺埋段相關(guān)施工工藝，并運(yùn)用數(shù)值分析，研究其施工力學(xué)，進(jìn)一步提高施工技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道 ?軟弱圍巖隧道淺埋段 ?三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法 ?施工

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0023-01

績(jī)溪隧道位于安徽省宣城市績(jī)溪縣境內(nèi)，貫穿板橋頭鄉(xiāng)、揚(yáng)溪鎮(zhèn)、華陽鎮(zhèn)，全長(zhǎng)9464.12 m，是合福鐵路安徽段最長(zhǎng)的隧道，設(shè)毛竹塢和際坑兩個(gè)橫洞，其中毛竹塢橫洞斜長(zhǎng)178 m;際坑橫洞斜長(zhǎng)1175.23 m。隧道洞身最大埋深473 m，最小埋深約3 m，穿越5條斷層、3個(gè)淺埋段，地質(zhì)條件復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，施工難度大，是全線的控制性工程、重難點(diǎn)工程。

1 施工工藝

1.1 三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法

工藝原理：三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法所采用的施工方法是2層短臺(tái)階、1層長(zhǎng)臺(tái)階分開平行開挖?；炷裂龉昂统跗谥ёo(hù)封閉是為了保護(hù)圍巖自身承載力，有效控制初值支護(hù)變形，通過監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋施工來及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和二次襯砌混凝土的施工時(shí)間。

三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法與傳統(tǒng)施工方法相比，可以多個(gè)作業(yè)面平行作業(yè)，初期支護(hù)工序操作便捷，有利于機(jī)械化快速施工，適應(yīng)性也高于傳統(tǒng)施工方法。采用短臺(tái)階，分步平行開挖，爆破施工分成多個(gè)作業(yè)面進(jìn)行，將集中爆破化為分散爆破，既減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，又充分利用時(shí)間，還增加了爆破臨空面，降低炸藥消耗。分步平行施作拱墻初期支護(hù)，混凝土仰拱超前施作及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形。全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌，確保了混凝土襯砌施工質(zhì)量。監(jiān)控量測(cè)信息反饋指導(dǎo)施工，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。本文所研究的隧道開挖過程中，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法分為上、中、下臺(tái)階和仰拱四部分，4個(gè)開挖面，4個(gè)不同位置相互錯(cuò)位同時(shí)開挖，在分部時(shí)同時(shí)支護(hù)，進(jìn)而形成支護(hù)整體。不僅可以逐步推向縱深，最重要的是可以有效縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。其實(shí)質(zhì)是利用核心土施壓于掌子面，尤其拱腳處的特殊設(shè)計(jì)提高了鋼架支護(hù)的穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了初期支護(hù)強(qiáng)度，對(duì)受力結(jié)構(gòu)起著完善作用。

1.2 CRD施工法

CRD施工法采用預(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，之后對(duì)四個(gè)小洞室展開分部施工，遵循以下施工原則：小分部，短臺(tái)階，短循環(huán)，快封閉，勤測(cè)量，強(qiáng)支護(hù)。隨挖隨撐，及時(shí)做好初期支護(hù)。然而這種施工工藝分布較多，不利于機(jī)械化作業(yè)，后續(xù)開挖和拆除支護(hù)會(huì)影響前面施工形成的力學(xué)平衡體系，多次改變圍巖應(yīng)力，可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形量。一般軟巖淺埋隧道會(huì)出現(xiàn)拱部圍巖受拉區(qū)連通，破壞洞體穩(wěn)定性，臨時(shí)支護(hù)中鋼架、錨桿：網(wǎng)片及噴砼強(qiáng)度都按照永久性支護(hù)體系參數(shù)執(zhí)行。由于始終保留1.5 m長(zhǎng)核心土，為增大未封閉前的拱腳接觸面積.在兩拱腳位置支墊8 cm厚，30×30 cm規(guī)格的木板，控制拱腳的下沉速率。CRD法施工中臨時(shí)支護(hù)的拆除，應(yīng)在全斷面完成閉合，各斷面位移基本穩(wěn)定后，才能拆除。

2 數(shù)值模擬計(jì)算

2.1 設(shè)置模型

目前工程界廣泛應(yīng)用一種傳統(tǒng)的彈塑性力學(xué)定律，既Mohr-coulomd準(zhǔn)則，與巖石材料實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為接近，所反映的巖土材料破壞特征與實(shí)際破壞情況相符。具體公式如下：

公式中分別代表是極限抗剪強(qiáng)度，巖土內(nèi)摩擦角和受力面上的正應(yīng)力。

2.2 計(jì)算模型

整體模型尺寸為：隧道橫向取左右測(cè)距隧道輪廓線各50 m，可模擬開挖15 m分析應(yīng)隧道開挖造成的縱向、橫及豎向位移。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法和CRD各個(gè)關(guān)鍵步驟掌子面擠出位移值如表1所示。

從表1中可看出三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法造成的掌子面擠出位移最大值為56.02，CRD法為37.53，為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法的66.9%。 三臺(tái)階會(huì)隨隧道的逐步開挖其掌子面擠出變形也均與增長(zhǎng)。

3 軟弱圍巖淺埋段是隧道施工注意事項(xiàng)

一般軟弱圍巖的巖體荷載力小，巖體強(qiáng)度低，應(yīng)做好超前支護(hù)措施，以此保證隧道施工的安全性。在進(jìn)行超前支護(hù)工作時(shí)，可根據(jù)穿越長(zhǎng)度、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、隧道上覆土層等具體施工情況確定支護(hù)管的長(zhǎng)度和管徑。為確保支護(hù)性能可靠，可在注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)并檢查所使用的機(jī)械設(shè)備。在開挖隧道后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)工作。所采用的施工方法要與施工前設(shè)計(jì)方案相符，確保施工中所使用材料質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。冬季施工需注意噴射機(jī)中混凝土的粉塵含量不得大于2 mg/m?，溫度不低于5℃。完成噴砼后還需對(duì)混凝土做好養(yǎng)護(hù)措施。初期支護(hù)工作完成后，可檢驗(yàn)其質(zhì)量，達(dá)到相關(guān)質(zhì)量要求后可進(jìn)行下一道工序。通常在對(duì)隧道進(jìn)行開挖時(shí)會(huì)采取及時(shí)支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破及強(qiáng)支護(hù)等措施，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求設(shè)定爆破用藥量和具體爆破方法，降低爆破對(duì)隧道周圍巖層的影響。盡可能地趕在冬季或雨季完成洞門修筑工作，其墻背回填和端墻的砌筑應(yīng)保證兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，避免因二次襯砌產(chǎn)生偏壓影響工程質(zhì)量。此外，為避免出現(xiàn)拱部崩塌現(xiàn)象，在下部開挖之前可通過在上部支撐拱腳處設(shè)置鎖腳錨桿和縱向槽鋼托梁，提高支撐力，同時(shí)還可采取加設(shè)套拱的方法解決沉降過大的問題。

4 結(jié)語

總之，鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝關(guān)鍵在于其支護(hù)作用，通過支護(hù)措施緩解圍巖變形，避免塌方事故。本文所研究的三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法和CRD施工工藝，從掌子面擠出位移方面及隧道拱頂下沉，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法變形值均大于CRD法，施工效率、施工安全性及經(jīng)濟(jì)成本也優(yōu)于CRD法。因此，此方法值得應(yīng)用在鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工中，根據(jù)施工工藝特點(diǎn)及時(shí)調(diào)整其施工方案，合理安排各道工序，全面提高軟弱圍巖施工生產(chǎn)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1] 黃勝平.高速鐵路大斷面隧道淺埋段軟弱圍巖施工方法優(yōu)化研究[J].鐵道建筑技術(shù)，2012（6）：58-62.

[2] 崔東，李欣蓉.糯扎渡水電站右岸壩頂公路隧道洞口淺埋段及軟弱圍巖段施工方法[J].中國(guó)水能及電氣化，2011（7）：55-60.

[3] 田偉.三臺(tái)階七步法在鐵路軟弱圍巖隧道淺埋段中的應(yīng)用[J].鐵道建筑技術(shù)，2011（9）：107-110.

摘 要：近年來，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提升，鐵路建設(shè)也在高溫經(jīng)濟(jì)中得到了快速發(fā)展。一般鐵路工程建設(shè)項(xiàng)目線路長(zhǎng)，在施工過程中不可避免的要穿越各種各樣的地質(zhì)巖層。如淺埋段軟弱圍巖隧道多為風(fēng)化破碎的隧道圍巖，埋藏較淺，受力較復(fù)雜，較易發(fā)生地表下沉或圍巖坍塌事故。該文以績(jī)溪隧道為例，分析軟弱圍巖隧道淺埋段相關(guān)施工工藝，并運(yùn)用數(shù)值分析，研究其施工力學(xué)，進(jìn)一步提高施工技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞：鐵路隧道 ?軟弱圍巖隧道淺埋段 ?三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法 ?施工

中圖分類號(hào)：U455.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2014）10（c）-0023-01

績(jī)溪隧道位于安徽省宣城市績(jī)溪縣境內(nèi)，貫穿板橋頭鄉(xiāng)、揚(yáng)溪鎮(zhèn)、華陽鎮(zhèn)，全長(zhǎng)9464.12 m，是合福鐵路安徽段最長(zhǎng)的隧道，設(shè)毛竹塢和際坑兩個(gè)橫洞，其中毛竹塢橫洞斜長(zhǎng)178 m;際坑橫洞斜長(zhǎng)1175.23 m。隧道洞身最大埋深473 m，最小埋深約3 m，穿越5條斷層、3個(gè)淺埋段，地質(zhì)條件復(fù)雜，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)高，施工難度大，是全線的控制性工程、重難點(diǎn)工程。

1 施工工藝

1.1 三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法

工藝原理：三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法所采用的施工方法是2層短臺(tái)階、1層長(zhǎng)臺(tái)階分開平行開挖?；炷裂龉昂统跗谥ёo(hù)封閉是為了保護(hù)圍巖自身承載力，有效控制初值支護(hù)變形，通過監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)反饋施工來及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和二次襯砌混凝土的施工時(shí)間。

三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法與傳統(tǒng)施工方法相比，可以多個(gè)作業(yè)面平行作業(yè)，初期支護(hù)工序操作便捷，有利于機(jī)械化快速施工，適應(yīng)性也高于傳統(tǒng)施工方法。采用短臺(tái)階，分步平行開挖，爆破施工分成多個(gè)作業(yè)面進(jìn)行，將集中爆破化為分散爆破，既減少對(duì)圍巖的擾動(dòng)，又充分利用時(shí)間，還增加了爆破臨空面，降低炸藥消耗。分步平行施作拱墻初期支護(hù)，混凝土仰拱超前施作及時(shí)閉合構(gòu)成穩(wěn)固的初期支護(hù)體系，保護(hù)圍巖的天然承載力，有效抑制圍巖變形。全斷面一次施作防水層和灌筑混凝土襯砌，確保了混凝土襯砌施工質(zhì)量。監(jiān)控量測(cè)信息反饋指導(dǎo)施工，及時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)。本文所研究的隧道開挖過程中，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法分為上、中、下臺(tái)階和仰拱四部分，4個(gè)開挖面，4個(gè)不同位置相互錯(cuò)位同時(shí)開挖，在分部時(shí)同時(shí)支護(hù)，進(jìn)而形成支護(hù)整體。不僅可以逐步推向縱深，最重要的是可以有效縮短作業(yè)循環(huán)時(shí)間。其實(shí)質(zhì)是利用核心土施壓于掌子面，尤其拱腳處的特殊設(shè)計(jì)提高了鋼架支護(hù)的穩(wěn)定性，也增強(qiáng)了初期支護(hù)強(qiáng)度，對(duì)受力結(jié)構(gòu)起著完善作用。

1.2 CRD施工法

CRD施工法采用預(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，之后對(duì)四個(gè)小洞室展開分部施工，遵循以下施工原則：小分部，短臺(tái)階，短循環(huán)，快封閉，勤測(cè)量，強(qiáng)支護(hù)。隨挖隨撐，及時(shí)做好初期支護(hù)。然而這種施工工藝分布較多，不利于機(jī)械化作業(yè)，后續(xù)開挖和拆除支護(hù)會(huì)影響前面施工形成的力學(xué)平衡體系，多次改變圍巖應(yīng)力，可能會(huì)出現(xiàn)較大的變形量。一般軟巖淺埋隧道會(huì)出現(xiàn)拱部圍巖受拉區(qū)連通，破壞洞體穩(wěn)定性，臨時(shí)支護(hù)中鋼架、錨桿：網(wǎng)片及噴砼強(qiáng)度都按照永久性支護(hù)體系參數(shù)執(zhí)行。由于始終保留1.5 m長(zhǎng)核心土，為增大未封閉前的拱腳接觸面積.在兩拱腳位置支墊8 cm厚，30×30 cm規(guī)格的木板，控制拱腳的下沉速率。CRD法施工中臨時(shí)支護(hù)的拆除，應(yīng)在全斷面完成閉合，各斷面位移基本穩(wěn)定后，才能拆除。

2 數(shù)值模擬計(jì)算

2.1 設(shè)置模型

目前工程界廣泛應(yīng)用一種傳統(tǒng)的彈塑性力學(xué)定律，既Mohr-coulomd準(zhǔn)則，與巖石材料實(shí)驗(yàn)結(jié)果較為接近，所反映的巖土材料破壞特征與實(shí)際破壞情況相符。具體公式如下：

公式中分別代表是極限抗剪強(qiáng)度，巖土內(nèi)摩擦角和受力面上的正應(yīng)力。

2.2 計(jì)算模型

整體模型尺寸為：隧道橫向取左右測(cè)距隧道輪廓線各50 m，可模擬開挖15 m分析應(yīng)隧道開挖造成的縱向、橫及豎向位移。

2.3 結(jié)果分析

根據(jù)數(shù)值計(jì)算結(jié)果，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法和CRD各個(gè)關(guān)鍵步驟掌子面擠出位移值如表1所示。

從表1中可看出三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法造成的掌子面擠出位移最大值為56.02，CRD法為37.53，為三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法的66.9%。 三臺(tái)階會(huì)隨隧道的逐步開挖其掌子面擠出變形也均與增長(zhǎng)。

3 軟弱圍巖淺埋段是隧道施工注意事項(xiàng)

一般軟弱圍巖的巖體荷載力小，巖體強(qiáng)度低，應(yīng)做好超前支護(hù)措施，以此保證隧道施工的安全性。在進(jìn)行超前支護(hù)工作時(shí)，可根據(jù)穿越長(zhǎng)度、現(xiàn)場(chǎng)地質(zhì)條件、隧道上覆土層等具體施工情況確定支護(hù)管的長(zhǎng)度和管徑。為確保支護(hù)性能可靠，可在注漿前進(jìn)行壓水試驗(yàn)并檢查所使用的機(jī)械設(shè)備。在開挖隧道后及時(shí)進(jìn)行支護(hù)工作。所采用的施工方法要與施工前設(shè)計(jì)方案相符，確保施工中所使用材料質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定。冬季施工需注意噴射機(jī)中混凝土的粉塵含量不得大于2 mg/m?，溫度不低于5℃。完成噴砼后還需對(duì)混凝土做好養(yǎng)護(hù)措施。初期支護(hù)工作完成后，可檢驗(yàn)其質(zhì)量，達(dá)到相關(guān)質(zhì)量要求后可進(jìn)行下一道工序。通常在對(duì)隧道進(jìn)行開挖時(shí)會(huì)采取及時(shí)支護(hù)、短進(jìn)尺、弱爆破及強(qiáng)支護(hù)等措施，嚴(yán)格根據(jù)設(shè)計(jì)方案要求設(shè)定爆破用藥量和具體爆破方法，降低爆破對(duì)隧道周圍巖層的影響。盡可能地趕在冬季或雨季完成洞門修筑工作，其墻背回填和端墻的砌筑應(yīng)保證兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，避免因二次襯砌產(chǎn)生偏壓影響工程質(zhì)量。此外，為避免出現(xiàn)拱部崩塌現(xiàn)象，在下部開挖之前可通過在上部支撐拱腳處設(shè)置鎖腳錨桿和縱向槽鋼托梁，提高支撐力，同時(shí)還可采取加設(shè)套拱的方法解決沉降過大的問題。

4 結(jié)語

總之，鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工工藝關(guān)鍵在于其支護(hù)作用，通過支護(hù)措施緩解圍巖變形，避免塌方事故。本文所研究的三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法和CRD施工工藝，從掌子面擠出位移方面及隧道拱頂下沉，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法變形值均大于CRD法，施工效率、施工安全性及經(jīng)濟(jì)成本也優(yōu)于CRD法。因此，此方法值得應(yīng)用在鐵路隧道軟弱圍巖隧道淺埋段的施工中，根據(jù)施工工藝特點(diǎn)及時(shí)調(diào)整其施工方案，合理安排各道工序，全面提高軟弱圍巖施工生產(chǎn)質(zhì)量。

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