暗挖隧道穿越地裂縫施工技術(shù)

石敬超（中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司，昆明　650200）

暗挖隧道穿越地裂縫施工技術(shù)

石敬超
（中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司，昆明650200）

本文結(jié)合地鐵暗挖隧道采用CRD法開挖施工穿越地裂縫過程中，著重對施工工藝和施工方法進(jìn)行總結(jié)，并對施工過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行詳細(xì)交待，為后續(xù)施工提供借鑒。

地裂縫；CRD法；暗挖隧道

1　工程概況

某地鐵暗挖隧道穿越地裂縫段采用CRD法施工，隧道過地裂縫區(qū)段采用適宜的柔性支護(hù)結(jié)構(gòu)類型并預(yù)留一定凈空以適應(yīng)其不均勻沉降的要求，采取加大斷面，預(yù)留凈空，增設(shè)特殊變形縫的辦法處理。

2　地質(zhì)及水文概況

擬建地鐵隧道跨越兩個地貌單元，南段為洪積II級臺地，北段為湖積III級臺地。自上而下分述為：地層為地表分布有厚薄不均的人工填土；其下為新黃土及殘積古土壤；再下為粉質(zhì)黏土、砂層等。隧道地下潛水穩(wěn)定水位在地裂縫南北兩側(cè)截然不同，地裂縫南側(cè)埋深在5.60～6.80m之間。北側(cè)埋深在17.0～18.0m之間。

3　地裂縫對施工的影響

由于地裂縫的變形帶土層裂隙多、工程性質(zhì)差，地鐵隧道穿越裂縫時存在很多不確定性風(fēng)險，其中主要的影響如下：①地裂縫為一條狹長的透水通道，隧道通過時有可能會出現(xiàn)沿裂縫帶的集中滲水現(xiàn)象，造成隧道涌水涌砂坍塌；②地層錯位，致使地層從穩(wěn)定向不穩(wěn)定過渡，隧道開挖時，拱頂及邊墻易出現(xiàn)塌方現(xiàn)象。③地表的不均勻沉降會造成管線破壞。

4　施工原則

遵照勤測量、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、小分部、短循環(huán)的原則進(jìn)行施工，從中間將隧道斷面分為4-6個部分，自上而下進(jìn)行開挖，如圖1所示。施工中需注意做好隨挖隨撐的支護(hù)工作，每進(jìn)行一個部分的開挖之后，應(yīng)及時將隔板施工進(jìn)行完善。開挖的大致步驟為：①分次交叉開挖斷面分隔部分；②分割部分支護(hù)板隔板成型；③隧道仰拱處二次施工與底板回填；④拱墻二次施工。

5　CRD法的優(yōu)勢

CRD法將大斷面隧道進(jìn)行分割施工，每個部分相對獨立，并且施工過程中注重洞內(nèi)支護(hù)，能夠?qū)鷰r的沉降進(jìn)行有效控制。該工法又兼具雙側(cè)壁導(dǎo)坑法和臺階法的特點，對穿越地裂縫施工有極強(qiáng)的實用效果。

6　工藝流程

施工準(zhǔn)備→降水→打超前小導(dǎo)管→超前注漿→分部分臺階開挖隧道土方→掛鋼筋網(wǎng)→初噴混凝土→安裝鋼格柵→焊接縱向連接筋→掛鋼筋網(wǎng)→噴射砼→初支背后注漿→一直向前循環(huán)。

7　關(guān)鍵工序施工要點

7.1降水施工

對現(xiàn)場水文情況進(jìn)行監(jiān)測，根據(jù)監(jiān)測結(jié)果計算涌水量，選擇合適的降水方法。由于地裂縫南北兩側(cè)水位差別較大，必須在地裂縫位置加強(qiáng)降水措施，確保隧道底部能夠?qū)崿F(xiàn)無水施工。對于地下水補(bǔ)給較大，采用抽水辦法難以實現(xiàn)降水標(biāo)準(zhǔn)的，則需要采用旋噴樁對地裂縫注水通道進(jìn)行阻斷。

7.2超前小導(dǎo)管注漿

根據(jù)現(xiàn)場情況對小導(dǎo)管的參數(shù)進(jìn)行設(shè)計，導(dǎo)管設(shè)計不宜過長，以避免在打設(shè)導(dǎo)管時出現(xiàn)塌方。此外為減少塌方量可利用高壓風(fēng)管進(jìn)行吹孔作業(yè)，待空位就緒后直接將小導(dǎo)管插入其中，這樣能夠保障超前加固的效果。同時注漿的壓力需要提前進(jìn)行計算和試驗，以確保漿液的滲透范圍。如在開挖時發(fā)現(xiàn)注漿效果不合理的，應(yīng)及時找出原因進(jìn)行調(diào)整。

7.3開挖

對分隔的每個部分分別進(jìn)行施工，分層開挖土方，臺階的基數(shù)以及臺階高度寬度等參數(shù)，根據(jù)洞內(nèi)分隔空間的大小決定。在施工過程中，基于開挖后原本土層受力情況和結(jié)構(gòu)性能發(fā)生了改變，加之有地裂縫的存在，可能會造成一些意外的土層變化，因此必須提前進(jìn)行前方地質(zhì)監(jiān)測，再開挖土方之前可將探孔開挖深度加長，從而達(dá)到預(yù)先了解地裂縫區(qū)域的地質(zhì)情況，對于地質(zhì)條件變化異?？赡苡绊懞罄m(xù)施工的，應(yīng)及時采用長棚管進(jìn)行超前注漿加固，也可以對地面地裂縫部分采取整體注漿的辦法，確保土層整體的穩(wěn)固性。

7.4噴射砼

砼的配制應(yīng)控制好水、骨料、水泥、凝固添加劑和其他材料的比例，試驗合格后方可使用。噴射前須提前對噴射面進(jìn)行清理，確保噴射后的牢固性，同時對斷面的規(guī)格進(jìn)行檢查，確保斷面尺寸符合作業(yè)要求，做好作業(yè)區(qū)照明、防護(hù)工作。噴射操作作業(yè)時，應(yīng)開啟速凝劑泵，然后再開鳳送料以保證凝結(jié)效果，拱部噴射時由于送料阻力變大，將風(fēng)壓強(qiáng)度控制在較大數(shù)值，邊部及底部阻力逐漸變小，則應(yīng)順序降低風(fēng)壓。噴射時應(yīng)由下往上噴射，采用蛇形反復(fù)向上的路徑進(jìn)行作業(yè)，噴射要求一圈壓半圈，且對死角部位應(yīng)加強(qiáng)噴射避免錯漏，在反復(fù)噴射時，須控制好兩次噴射的間隔，在確認(rèn)首次噴射凝固后再進(jìn)行二次噴射，噴射應(yīng)保持連續(xù)均勻作業(yè)，確保材料密實度。噴射完成后，檢查砼的凝結(jié)程度，待終凝之后進(jìn)行灑水養(yǎng)護(hù)，確保材料保持足夠的濕度。

7.5初支背后注漿

針對已塌方部分，采用反復(fù)多次注漿和混凝土灌噴的辦法進(jìn)行填充作業(yè)，要求注漿及灌噴根據(jù)塌方實際情況而定，對厚度、性能進(jìn)行控制，確保施工部位在施工后的穩(wěn)定性，阻止病害繼續(xù)發(fā)生。施工后需加強(qiáng)監(jiān)測，發(fā)現(xiàn)初次施工不足的，采取及時補(bǔ)救。

7.6現(xiàn)場監(jiān)測

監(jiān)測范疇包括：地面監(jiān)測，對地面裂縫、下沉、土方位移、地表水情況等進(jìn)行觀察；洞內(nèi)監(jiān)測，檢查洞內(nèi)水文變化、巖土層結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度、斷層走向、地裂縫變化情況，在已完成施工的部位，還需檢查支護(hù)設(shè)施和防護(hù)設(shè)施的工作狀態(tài)；凈空監(jiān)測，主要是對隧道空洞形狀變化的速度、規(guī)模、形勢進(jìn)行觀察記錄和分析，驗看施工是否合理、是否具有安全風(fēng)險和質(zhì)量隱患。測量儀器須選擇精密的測量儀器，測量前后需要進(jìn)行調(diào)整和比對，確保儀器功能正常。

7.7洞內(nèi)支護(hù)

格柵鋼架需預(yù)先進(jìn)行測量定位，確定線路中線，并進(jìn)行標(biāo)示，安裝時預(yù)先對斷面的規(guī)格進(jìn)行檢查，其中通過地裂縫區(qū)域時可縮小格柵鋼架的架設(shè)間距，從而盡量避免對拱頂土體的擾動，對于不符合安裝的應(yīng)采取挖掘處理，預(yù)留安裝空間，地質(zhì)條件較硬的可以將拱腳安裝在硬質(zhì)土層上，而松軟的土質(zhì)則采取預(yù)墊鋼板的辦法。在曲線部分施工時，應(yīng)保證安裝的方向與法線方向一致，直線安裝方向則應(yīng)與中線垂直。安裝時要求格柵鋼架當(dāng)平面垂直于隧道軸線，須與中線保持在20mm左右的支距，垂直偏差控制在5%左右。錨桿的布置須嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計要求，鉆孔時，需保證孔位在一條直線上，且與周邊土體主結(jié)構(gòu)平面垂直最佳，在安裝錨桿前，需對錨桿進(jìn)行質(zhì)量檢查，并進(jìn)行清除油污和調(diào)直處理，待確認(rèn)鉆孔處理干凈后再進(jìn)行操作。應(yīng)保證填實砂漿錨桿孔，注漿過程需有專門的技術(shù)人員監(jiān)督，且由監(jiān)理工程師審核批準(zhǔn)后方可進(jìn)行。待開挖支護(hù)結(jié)束后，根據(jù)監(jiān)測情況，確定洞內(nèi)空間相對穩(wěn)定后拆除臨時支護(hù)，并及時進(jìn)行二次襯砌鞏固。

7.8相關(guān)技術(shù)措施

由于地裂縫的存在可能造成施工時一些風(fēng)險，因此必須對地裂縫進(jìn)行探測，包括地裂縫的成因、走向、規(guī)模、深度、滲水、裂縫部分及周邊土層的結(jié)構(gòu)和組成等，利用聲納、紅外線等精準(zhǔn)設(shè)備進(jìn)行探查同時做好記錄和繪圖，作為施工方案設(shè)計的原始參考。施工時拉大左右線隧道開挖步距，減少相互干擾，及時在洞內(nèi)進(jìn)行注漿加固土層，同時在地面鋪設(shè)鋼板，減緩車輛沖擊，加大監(jiān)測頻率進(jìn)行信息化施工，在對外溝通方面加強(qiáng)與各管線單位的聯(lián)系，做好防護(hù)工作。

8　實際施工效果

通過采用以上的這些施工措施，地裂縫帶能夠順利通過。在過地裂縫帶時，加密的降水井基本可以將水位降到隧道底部；通過打超前探孔可以了解前方掌子面的地質(zhì)水文情況，為隧道施工決策提供了依據(jù)；多臺階、及時注漿、初支背后回填密實可以有效地減少塌方量，在不需要加大成本的基礎(chǔ)上減少了施工風(fēng)險，保障了施工質(zhì)量；通過加密監(jiān)測頻率，及時對仰拱進(jìn)行回填注漿，同時將隧道積水排出井外，有效地減少了地裂縫帶地面變形量；通過加強(qiáng)通風(fēng)，隧道的空氣質(zhì)量正常。

9　總結(jié)

綜上，CRD法在通過地裂縫施工中具有重要意義，但是由于施工時地質(zhì)、技術(shù)等各種因素的影響，要保證施工質(zhì)量和安全顯得較為困難，施工單位必須做好全面的管控。在今后的施工中，還會遇到各種地質(zhì)條件需要適用CRD法，因此做好施工的經(jīng)驗積累，從而能夠安全順利地通過地裂縫。

［1］石熊等.大斷面淺埋偏壓隧道CRD法施工工序研究［J］.現(xiàn)代隧道技術(shù)，2015（03）.

［2］高騰.淺埋偏壓隧道CRD法的合理開挖工序研究［J］.青海交通科技，2015（06）.

［3］高明星.隧道CRD法施工工藝［J］.建筑技術(shù)開發(fā)，2015（03）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.108