CRD法穿越粉細(xì)砂巖隧道施工要點(diǎn)分析

劉學(xué)文

（中鐵十六局第四工程有限公司，北京市 101400）

CRD法穿越粉細(xì)砂巖隧道施工要點(diǎn)分析

劉學(xué)文

（中鐵十六局第四工程有限公司，北京市 101400）

在隧道軟弱地層施工中，CRD法（交叉中隔壁法）是一種常用的施工方法。利用CRD法進(jìn)行施工可以有效防止支護(hù)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)下沉和變形，防止土體出現(xiàn)水平位移，降低地面沉降。以馬家坡隧道為例，對(duì)隧道工程地質(zhì)情況進(jìn)行了分析，經(jīng)過(guò)研究后設(shè)計(jì)采用CRD法進(jìn)行隧道的開(kāi)挖施工，并對(duì)CRD法施工技術(shù)進(jìn)行探討，為類似隧道工程施工積累參考經(jīng)驗(yàn)。

CRD法；穿越粉細(xì)砂巖；隧道；超前小導(dǎo)管

0 引言

CRD法是一種慣用的工程作業(yè)辦法，用于山體橫向貫穿的工程作業(yè)中。該作業(yè)操作時(shí)要求實(shí)現(xiàn)8個(gè)部分的項(xiàng)目，在工程作業(yè)時(shí)山體貫穿部分拆為自上至下3個(gè)部分，通道左和右兩邊，以及仰拱。在完成挖鑿作業(yè)時(shí)，首先開(kāi)展挖鑿以及支持保護(hù)在山體通道底層上部和中間部位，進(jìn)而開(kāi)始水平垂直壁部的作業(yè)[1]。在一側(cè)水泥使用剛韌度完成設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)后，便能夠開(kāi)始相對(duì)側(cè)面上部和中步的開(kāi)鑿和支持保護(hù)，同時(shí)開(kāi)始中間部分壁上的建設(shè)，上述工作完成之后操作兩側(cè)底端的挖鑿作業(yè)，在完成具備2層水平中夾層和垂直夾層的交錯(cuò)支護(hù)結(jié)構(gòu)后，移除保護(hù)措施，完成并補(bǔ)填拱墻、仰拱，最終，山體貫穿部分的每個(gè)作業(yè)部位必須形成一個(gè)支護(hù)結(jié)構(gòu)，這個(gè)結(jié)構(gòu)最終是無(wú)缺口環(huán)狀。

1 工程概況

馬家坡隧道位于黃土高原地區(qū)，地表高程一般2 130～2 420 m。總體地形北低南高，階地區(qū)地形較為平緩，其它地段地形陡峻，地理環(huán)境復(fù)雜，溝谷主要呈狹窄的V型、U型，部分段落滑坡較為發(fā)育。隧道洞身需要穿越崩塌、滑坡、斷層破碎帶等地質(zhì)段，地質(zhì)穩(wěn)定性差。

2 工程地質(zhì)情況及施工方法

馬家坡隧道1#斜井蘭州方向隧道洞身地層以上第三系泥巖夾砂巖為主，多呈泥巖和砂巖互層狀。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖揭示及前期勘察資料分析，1#斜井蘭州方向自DK115+202起逐漸進(jìn)入上第三系富水粉細(xì)砂巖地層，隨著掌子面施工推進(jìn)，泥巖夾砂巖逐漸下沉，掌子面由上自下漸變?yōu)樯系谌蹈凰奂?xì)砂巖。

上第三系特別容易產(chǎn)造成結(jié)構(gòu)損害，它的特征就是含有大量的水粉細(xì)砂巖，微粒構(gòu)造，難以形成堅(jiān)固的巖石，土質(zhì)削弱凝結(jié)，構(gòu)造易變，遭水侵蝕或久之在空氣中，因?yàn)樯百|(zhì)巖石繁瑣的水穩(wěn)性能，外加工程作業(yè)的磨損，迅速砂化，很快把隧道外部巖層堅(jiān)固性降低。加之掌子面下部為泥巖夾砂巖，由于砂巖含水，泥巖相對(duì)隔水，地下水在接觸帶附近相對(duì)富集，有股狀水，掌子面圍巖軟化更加嚴(yán)重，多呈塑性流變狀態(tài)，穩(wěn)定性極差。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)四方變更會(huì)議研究，馬家坡隧道1#斜井蘭州方向自DK115+202起變更為Ⅵ級(jí)圍巖，采用CRD六部開(kāi)挖法，結(jié)合真空降水及相關(guān)注漿加固措施進(jìn)行施工。

3 CRD法的施工要點(diǎn)

3.1 CRD工法支護(hù)措施

（1）設(shè)計(jì)形變數(shù)35 cm，拱部選取120°提前防護(hù)，采取隱性排微管，Φ42超前微導(dǎo)管，長(zhǎng)2.6 m，垂直間隔1.6 m，圈狀間隔0.1 m，超前灌漿選取混凝土漿。

（2）開(kāi)始階段的防護(hù)：C30射水泥總圍厚33 cm，拱形部分用φ8鋼筋網(wǎng)；總體利用工25 a鋼架，間隔為1榀/0.5 m，并設(shè)置混凝土墊塊和縱向槽鋼托梁，鋼架銜接部分每個(gè)用4枝φ42鎖腳錨管，鋼架中空部位銜接選用“Z”形φ22鋼筋，間隔1 m。徑向回填注漿：全環(huán)設(shè)φ42注漿小導(dǎo)管，L-1 m，間距1 m×1 m；基底處理：采用50 cm厚級(jí)配碎石換填。

（3）二次襯砌。采用C40鋼筋混凝土，全環(huán)厚60 cm；

3.2 CRD開(kāi)挖施工

3.2.1 開(kāi)挖①部

（1）選取前用重復(fù)架利用架立的鋼架用為隧道兩側(cè)和導(dǎo)坑旁壁長(zhǎng)2.6 m的φ42小導(dǎo)管提前防護(hù)。

（2）向①部山體0.5 m操作挖動(dòng)，在作業(yè)途中需把作業(yè)高度維持在2.6 m。

（3）在掌子面利用水泥開(kāi)展噴射，噴抹層維持在5 cm。

（4）利用①部導(dǎo)坑旁邊的前期防護(hù)和暫時(shí)支撐，擺上鋼筋網(wǎng)，構(gòu)建I25a型鋼鋼架和I20暫時(shí)鋼架，開(kāi)鑿小道到小導(dǎo)管。

（5）用鎖腳錨管和暫時(shí)仰拱，再上水泥到預(yù)留厚度33 cm。

3.2.2 開(kāi)挖②部

（1）在間隔①部3～5 m間隔后，作業(yè)②部，作業(yè)距離把控在3 m。進(jìn)而封鎖掌子面，用水泥作業(yè)。

（2）分別在導(dǎo)坑的四周噴射厚度為5 cm的混凝土，然后進(jìn)行鋼筋網(wǎng)的鋪設(shè)。

（3）連長(zhǎng)型鋼架和I20暫時(shí)鋼架，鑿微型通道向?qū)Ч堋?/p>

（4）開(kāi)始暫時(shí)仰拱和鎖腳錨桿的作業(yè)，再上33 cm厚的水泥。

3.2.3 開(kāi)挖③部

（1）在滯后②部不小于5 m距離后，開(kāi)挖③部。進(jìn)而利用之前重復(fù)利用的鋼架完成隧道長(zhǎng)2.6 m的φ42小導(dǎo)管提前防護(hù)。

（2）進(jìn)行③部0.5 m的開(kāi)挖施工，開(kāi)挖高度保持在2.6 m。

（3）在③先上5cm水泥，進(jìn)而擺上鋼筋網(wǎng)，并設(shè)立I25a型鋼架完成鉆徑小導(dǎo)管作業(yè)。

（4）操作鎖腳錨管和暫時(shí)仰拱，再上預(yù)設(shè)厚度33 cm的水泥。

3.2.4 開(kāi)挖④部

（1）在③部后3～5 m間隔后，施工④部，作業(yè)距離保持在3.0 m，再上5 cm的水泥封閉掌子面。

（2）導(dǎo)坑邊緣先上5 cm厚水泥，擺上鋼筋網(wǎng)，并將鋼架銜接，進(jìn)而開(kāi)始暫時(shí)仰拱和鎖腳錨管的作業(yè)。

（3）開(kāi)鑿鉆徑在錨管后再上33 cm的水泥。

3.2.5 開(kāi)挖⑤部

（1）在④部后3～5 m間隔后，對(duì)⑤部進(jìn)行作業(yè)，把作業(yè)距離把控在5.2 m，再上5 cm的水泥封掌子面。

（2）安裝長(zhǎng)型鋼架，進(jìn)而開(kāi)始縮腳錨管的作業(yè)。（3）開(kāi)鉆徑對(duì)導(dǎo)管后再上厚33 cm的水泥。

3.2.6 開(kāi)挖⑥部

（1）在⑤部后于3～5 m間隔后，作業(yè)⑥部，作業(yè)距離把控在5.2 m。進(jìn)行掌子面混凝土的噴射，厚度控制在5 cm

（2）安裝長(zhǎng)型鋼架，作為鎖腳錨管。

（3）開(kāi)鉆徑對(duì)錨管后在上厚33 cm的水泥。

3.2.7 開(kāi)挖⑦、⑧部

（1）在⑥部后3 m間隔后，開(kāi)始⑦、⑧通道底部作業(yè)。使用級(jí)配碎石對(duì)隧底進(jìn)行換填，換填厚度為50 cm，四周使混凝土進(jìn)行初噴，初噴厚度為5 cm[2]。

（2）接好鋼架的仰拱部分，進(jìn)而再上厚33 cm的水泥。

3.3 全斷面輕型井點(diǎn)真空降水

由于本隧道工程粉細(xì)砂巖含水率比較高，并且砂巖泥巖接觸面會(huì)大量出水。所以在通道設(shè)置位置前必須進(jìn)行浸水操作，詳細(xì)作業(yè)如下：

（1）臺(tái)階輕型井點(diǎn)降水。每個(gè)部分拱腳點(diǎn)垂直各安裝一排Φ32PVC真空施水管，垂直間隔0.75 m/環(huán)；其中，①②③④部降水管單根長(zhǎng)4 m，角度斜向下30°，⑤⑥部降水管單根長(zhǎng)5 m，角度斜向下60°。

（2）掌子面超前真空降水。在離上、中臺(tái)階下50 cm的部位，在②④⑤⑥部掌子面各橫向安裝4 m長(zhǎng)Φ75PVC真空施水管，間隔1m。如果降水措施達(dá)不到開(kāi)挖前的降水需求，可以對(duì)各個(gè)部門(mén)降水管之間的距離調(diào)小，并提高降水措施。整體橫切面輕型井部真空施水見(jiàn)圖1。

圖1 全斷面輕型井點(diǎn)真空降水示意圖

3.4 注漿加固措施

要增強(qiáng)外部巖層的剛韌度，減少外部巖層的漏水系數(shù)，增強(qiáng)圍巖的穩(wěn)定性，在山體貫穿的作業(yè)過(guò)程中，除了要保質(zhì)保量完成施水工作以外，在開(kāi)鑿后還要完成灌漿夯實(shí)。該項(xiàng)目的主要加固方法有細(xì)管注漿、帷幕注漿和徑向注漿三種。

3.4.1 超前小導(dǎo)管注漿

開(kāi)鑿?fù)ǖ罆r(shí)因?yàn)檎谱用媲安繋r層不穩(wěn)定性而造成坍塌的情況，需要利用超前小導(dǎo)管方可避開(kāi)，為確保施工安全，利用隧道風(fēng)鉆機(jī)在隧道作業(yè)面外120°地方完成打眼作業(yè)，把插入角縮小在5°～10°，植入直徑為φ42 mm×3.5 mm的無(wú)縫鋼管，并采用灌漿固化土，讓隧道頂部成為傘狀保護(hù)。Φ42超前細(xì)導(dǎo)管，每根長(zhǎng)2.6 m，環(huán)向間隔0.1 m，垂直方向安裝長(zhǎng)度不小于1 m[3]。利用細(xì)管灌注水泥砂漿，壓力要維持在1.0～2.0 MPa，把比例維持在0.5～1.0。在現(xiàn)場(chǎng)控制所有。在圍巖出水量大或者圍巖破碎的情況時(shí)，如果巖體止?jié){效果達(dá)不到要求，還能用水泥-水玻璃，二者比例保持在1∶1～1∶0.6，水玻璃的濃度控制為35Be’。

3.4.2 徑向注漿

安裝徑向Φ42小導(dǎo)管在隧道頂部墻上，每根長(zhǎng)1 m，排列為梅花形，間距1 m，壓力2.0～3.0 MPa。當(dāng)初期支護(hù)已封閉段落的強(qiáng)度達(dá)到100%時(shí)，立即進(jìn)行背后徑向回填注漿施工。使用單漿液進(jìn)行注漿。前期防護(hù)未封閉成環(huán)狀后徑向回填注漿應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，使用雙液漿進(jìn)行初支背后空洞進(jìn)行回填加固。

3.4.3 帷幕注漿

對(duì)于一些地質(zhì)條件比較差、掌子面涌水涌泥、掌子面坍塌的地方需要進(jìn)行帷幕注漿施工，通常利用雙液漿或水泥砂完成注漿。在實(shí)際檢驗(yàn)后確定具體情況，選取整體橫切面帷幕注漿或上斷面帷幕注漿，固化區(qū)域確保在作業(yè)形狀外5～10 m。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在進(jìn)行隧道工程施工過(guò)程中，使用中隔壁法（CRD）進(jìn)行開(kāi)挖施工后，順利完成了軟弱圍巖段的施工。證明使用中隔壁法穿越粉細(xì)砂巖隧道是有效的。CRD法按照“段臺(tái)階、快封閉、多循環(huán)”的基本原則進(jìn)行施工，對(duì)地層進(jìn)行加固后可以使其和初支形成整體結(jié)構(gòu)，可以有效抵御外部荷載。

[1]劉小軍,張永興.淺埋偏壓隧道洞口段合理開(kāi)挖工序及受力特征分析[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2011,30(S1):3066-3073.

[2]陳思陽(yáng),朱彥鵬,李忠,等.大斷面黃土偏壓隧道開(kāi)挖側(cè)向邊坡穩(wěn)定性影響分析[J].現(xiàn)代隧道技術(shù),2014,51(1)：82-89.

[3]許文鋒,張峰,陳建平.大跨度黃土隧道CRD法優(yōu)化研究[J].防災(zāi)減災(zāi)工程學(xué)報(bào),2009,29(5):572-576.

中泰兩項(xiàng)高鐵項(xiàng)目正式啟動(dòng)價(jià)值約合10億人民幣

泰國(guó)方面與中國(guó)國(guó)有企業(yè)近期簽署了兩項(xiàng)高鐵項(xiàng)目合同，涵蓋工程設(shè)計(jì)和聘用技術(shù)顧問(wèn)團(tuán)隊(duì)，價(jià)值52億泰銖（約合10億元人民幣）。這兩項(xiàng)合同的簽署標(biāo)志著泰中高鐵項(xiàng)目正式啟動(dòng)。

這兩項(xiàng)合同是金磚峰會(huì)舉行期間，在兩國(guó)元首的見(jiàn)證下簽署的。根據(jù)合同，項(xiàng)目一期工程是建設(shè)一條連接泰國(guó)首都曼谷和東北部呵叻府的鐵路，全長(zhǎng)250 km。該工程將于今年10月破土動(dòng)工，預(yù)計(jì)2021年正式投入運(yùn)營(yíng)。該項(xiàng)目自2014年開(kāi)始便一直處于籌劃中，但因一些細(xì)節(jié)的談判而一再延期。

U455.4

B

1009-7716（2017）10-0157-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.048

2017-06-02

劉學(xué)文（1984-），男，北京人，工程師，從事地鐵施工管理工作。