CRD法在大跨度隧道掘进中的应用

饶小毛

摘要:结合秀山隧道工程实例,介绍暗挖大跨度隧道采用CRD法的具体施工步骤,以“分步开挖,化整为零,各自封闭成环”的原则,是合理可行的。施工后经监控量测数据最大沉降仅为15mm,能最大限度满足施工要求。

关键词:CRD法；大管棚；小导管；施工工艺；大跨度

1. 工程概况

云南省昆(明)-河(口)铁路是西部大开发战略中打通东南亚国际大通道昆明至越南的一条快速通道,秀山隧道是该条线路上最长的隧道,也是云南省目前最长的隧道,总长10290m, 该隧道位于云南高原中南部的构造侵蚀、剥蚀低中山、中山区，沿线山峦纵横，地形错综复杂，地面高程为1560～2203m,相对高差100～643m。隧道最大埋深约467m，受构造格局及岩性的控制，隧道横穿连绵不断的山峰,地形起伏大,山体陡峻,侵蚀切割严重,地层岩性复杂,隧道地质构造复杂，新构造运动强烈，是我国大陆现今地壳构造运动最为强烈的地区。

2.施工方案及主要机械设备

2-1地质分析：

秀山隧道出口大跨段(DK37+362-+213)位于乌龙塘逆断层,岩层破碎, 风化强烈，隧道围岩自稳性差，容易变形,易产生坍塌，隧道围岩以Ⅳ、Ⅴ级围岩为主.

2-2 施工方法的选择

为了使工程达到优质、安全、高效的目的,针对跨度大、围岩破碎的工程特点,在整个开挖过程始末贯穿一个核心思想即以“分步开挖,化整为零,各自封闭成环”的原则,施工方法采用CRD开挖法,开挖时依部弧形开挖,各自封闭在,并采用机械为主,人工为辅的方法.

2-3机械及设备配置

针对CRD开挖方法的特点,应配备与其它隧道不同的施工机械.

①长臂型挖掘机,要求能在各个开挖部位进行开挖作业.

②自制锚杆、小导管作业台车,架设各个部位上,能使拱部小导管施作和各部位锚杆并列进行作业.

③自制止浆堵,在小导管注浆完毕后能马上堵住倒流浆液,防止浆液流失.

3、施工工序

3-1超前预加固

施工中,开挖前对围岩采取了预支护等辅助施工措施,DK37+347～＋317段采取大管棚预支护,一般地段在隧道拱部150°范围内采用小导管注浆加固;在边墙和底部采用锚杆加固;拱部采用封闭小导管注浆加固。从而确保了隧道掘进的施工安全。

1)大管棚超前预加固参数: 采用Φ89大管棚（壁厚6mm）方案进洞，管棚长30m,管棚环向间距0.5m，然后注浆形成超前支护环后进行开挖,每开挖100cm后立即架立格栅钢架,喷锚支护。

2)小导管注浆超前预加固参数:小导管为热轧无缝钢管,外径42mm,壁厚4mm,长度3.0m,制成钢花管。环向间距为40cm,纵向间距为0.8m。施工时超前小导管紧靠开挖面的格栅钢架为支点打入,然后注浆形成超前支护环后进行开挖,每开挖100cm后立即架立格栅钢架,喷锚支护。

3-2各部开挖工序

DK37+347～+213段采用中隔壁(CRD)法施工,施工工序见下示意图:

3-2-1Ⅰ部开挖工序:

①制作超前小导管,注浆加固地层。

②开挖Ⅰ号洞室。

③制作格栅钢架及锁脚锚杆,安设I18钢撑，钻设径向锚杆，挂网喷射砼至设计厚度。

3-2-2Ⅱ部开挖工序:

①开挖Ⅱ号洞室.

②制作格栅钢架及锁脚锚杆,安设I18钢撑，钻设径向锚杆，挂网喷射砼至设计厚度。

3-2-3Ⅲ部开挖工序:

①制作超前小导管,注浆加固地层

②开挖Ⅲ号洞室.中隔墙处预留30cm,用人工清除.并拆除径向锚杆。

③制作格栅钢架及锁脚锚杆,安设I18钢撑，挂网喷射砼至设计厚度。

3-2-4Ⅳ部开挖工序:

①开挖Ⅳ号洞室.中隔墙处预留30cm,用人工清除.并拆除径向锚杆。

②制作格栅钢架及锁脚锚杆,安设I18钢撑，挂网喷射砼至设计厚度。

3-2-５Ⅴ部开挖工序:

①在落后Ⅱ部３米左右开挖Ⅴ号洞室.

②制作格栅钢架及锁脚锚杆,喷射砼至设计厚度。

3-2-６Ⅵ部开挖工序:

①在落后Ⅳ部３米左右开挖Ⅵ号洞室.

②制作格栅钢架及锁脚锚杆,喷射砼至设计厚度。

３-３支护工序

①洞口段覆盖层比较薄，为了保证进洞的安全，洞口大跨度段增设大管棚。

②为了缩短围岩的暴露时间，应先施作网喷砼，以便在地下水未沁至围岩表面前及时封闭围岩，防止围岩裂隙水渗出后造成掉块或崩塌。随之架立钢架、喷射砼至设计厚度。

③在钢架的拱脚和两边的墙角处增设一定数量的锁脚锚杆，以增加钢架底脚处的稳定牢固性。

3-4二次衬砌

由于是大跨度段，围岩比较破碎，自稳性差，洞身开挖后的围岩内收敛性很强，所以在保证开挖及支护作业面的情况下应尽早施作二次衬砌。

3-5 围岩监控量测

由于跨度大，围岩自稳性差，易变形，监控量测就显得十分重要。开挖后围岩应及时封闭，因此，对本隧道来说重要是对支护后进行监控量测。监控量测主要包括以下几个项目：洞口段的地表沉降观测，拱顶下沉量测，周边收敛量测和开挖段地质描述。洞内量测布置图如下：

通过Ⅰ线进行观测拱顶下沉。Ⅱ线在拱墙施作完毕后马上进行观测，直到收敛完毕为止。在隧道内沿线路纵向平均每10m布置一个观测断面。

4 结束语

秀山隧道大跨度段进洞采用大管棚注浆超前加固，一般地段采用超前小导管注浆加固,洞内小导管注浆和掌子面封闭注浆超前预加固;洞室采用“CRD”工法,采用“分步开挖,化整为零,各自封闭成环”的原则。分步开挖、紧跟施工二次衬砌是合理可行的。施工实践表明,大跨度段通过CRD法施工，使施工后沉降最大仅为15mm,能最大限度地降低隧道施工对周边环境的影响,有效地保证了隧道施工安全。

参考文献:

[1] TB10204-2002.铁路隧道施工规范[s].北京.中国铁道出版社.

[2] 关宝树.隧道工程施工要点集[m].北京.人民交通出版社.2003.

注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。