马家坡隧道含水细砂地质地段CRD法施工应用

王 平

(中铁十局集团西北公司，陕西西安 710000)

1 工程概况

马家坡隧道起讫里程DK113+222～DK119+052，全长5830m，为双线隧道，位于甘肃渭源北寨乡和七圣乡境内，隧道进口为暧洋沟左岸二级阶地，出口为山前缓坡，隧道洞身最大埋深256m，隧道通过范围内地层按新老顺序主要为第四系全新统滑坡堆积砂质黄土和块石土，第四系上更新统冲积砂质黄土和风积砂质黄土，第四系中更新统冲积砂质黄土和细圆砾土，下伏上第三系泥岩夹砂岩。

本隧道DK114+567～DK115+300段，呈现为第三系含水粉细砂夹泥岩地质情况，含少量泥质，成岩作用差，胶结差，围岩经开挖暴露后出现渗水易软化，强度降低极快，围岩自稳能力差。对该地段采取6部CRD法开挖，同时采用了全断面轻型井点+深井真空降水施工措施。

2 施工技术应对措施

1)对该段含水粉细砂夹泥岩开挖，预留变形量35cm;超前支护采用拱部120°密排小导管;φ42超前小导管，长2.6m，纵向间距1.6m，环向间距0.1m，超前注浆采用水泥浆。

2)初期支护:C30喷混凝土全环厚33cm;拱墙设双层φ8钢筋网;全环采用Ⅰ25a钢架，间距为1榀/0.5m，并设置混凝土垫块和纵向槽钢托梁，钢架接头处共设16根φ42锁脚锚管，钢架间纵向连接采用“Z”字形φ22钢筋，间距1m;径向回填注浆:全环设φ42注浆小导管，L=1m，间距1m×1m;基底处理:采用50cm混凝土干拌料进行换填。

3)二次衬砌:采用C40钢筋混凝土，全环厚60cm。

4)降水:采用全断面轻型井点真空降水+深井真空降水。

3 CRD工法的具体应用

CRD法施工是穿越粉细砂岩隧道施工方法的一种，分部开挖、钢架支撑、仰拱先行。CRD法上下分3层、左右两侧包括仰拱开挖共8部施工。先进行隧道一侧的上、中层开挖及支护，施工横竖中隔壁;待喷射混凝土达预期强度后，进行另一侧的上、中层开挖及支护，施作横中隔壁;最后开挖左右侧底部，完成初期支护和中隔壁，形成带有竖向中隔壁和2层横向中隔壁的网格状支护系统。最后，拆除中隔壁，施作仰拱、拱墙衬砌和填充。CRD法的每部开挖均形成环形封闭支护体系。

3.1 CRD 工法

马家坡隧道进口CRD法示意图见图1。

3.2 CRD施工方法及步骤

1)开挖①部。

a.利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁长2.6m的φ42小导管超前支护。b.开挖①部土体0.5m，开挖高度控制在2.6m。c.喷混凝土封闭掌子面，厚度5cm。d.施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷5cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立Ⅰ25a型钢钢架和Ⅰ20临时钢架，施钻径向小导管。e.施作锁脚锚管及临时仰拱，复喷混凝土至设计厚度33cm，如图2所示。

图1 马家坡隧道进口CRD法示意图

图2 开挖①部示意图

2)开挖②部。

a.在滞后①部3m～5m距离后，开挖②部，开挖高度控制在3m。b.喷混凝土封闭掌子面。c.导坑周边部分初喷5cm厚混凝土，铺设钢筋网。d.接长型钢钢架和Ⅰ20临时钢架，施钻径向导管。e.施作锁脚锚管及临时仰拱，复喷混凝土至设计厚度33cm，如图3所示。

3)开挖③部。

a.在滞后②部不小于5m距离后，开挖③部。b.利用上一循环架立的钢架施作隧道长2.6m的φ42小导管超前支护。c.开挖③部0.5m，开挖高度与①部一致控制在2.6m。d.施作③部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷5cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立Ⅰ25a型钢钢架，施钻径向小导管。e.施作锁脚锚管及临时仰拱，复喷混凝土至设计厚度33cm，见图4。

图3 开挖②部示意图

图4 开挖③部示意图

4)开挖④部。

a.在滞后③部3m～5m距离后，开挖④部，开挖高度与②部一致控制在3.0m。b.喷混凝土封闭掌子面，厚度5cm。c.导坑周边部分初喷5cm厚混凝土，铺设钢筋网。d.接长型钢钢架，施作锁脚锚管和临时仰拱。e.施钻径向锚管后复喷混凝土至设计厚度33cm，见图5。

图5 开挖④部示意图

5)开挖⑤部。

a.在滞后于④部3m～5m距离后，开挖⑤部，开挖高度控制在5.2m。b.喷混凝土封闭掌子面，厚度5cm。c.接长型钢钢架，施作锁脚锚管。d.施钻径向导管后复喷混凝土至设计厚度33cm，见图6。

6)开挖⑥部。

a.在滞后于⑤部3m～5m距离后，开挖⑥部，开挖高度控制在5.2m。b.喷混凝土封闭掌子面，厚度5cm。c.接长型钢钢架，施作锁脚锚管。d.施钻径向锚管后复喷混凝土至设计厚度33cm，见图7。

图6 开挖⑤部示意图

7)开挖⑦部，⑧部。

a.在滞后于⑥部3m距离后，进行⑦，⑧隧底开挖。b.隧底换填50cm混凝土干拌料，周边部分初喷5cm厚混凝土。c.安设型钢钢架之仰拱单元，喷混凝土至设计厚度33cm，见图8。

图7 开挖⑥部示意图

图8 开挖⑦部，⑧部示意图

8)中隔墙各部构件顺序及安全度。

拆除工序如下:a.选择拆除长度，L=0.5D(洞身宽度)，根据现场模筑长度要求适当调整。先拆除②部、④部临时仰拱。拆除时，要考虑异常因素，切口要求窄小，便于能够迅速焊接上。b.在②部、④部临时仰拱拆除后，测量收敛值和下沉值，实测表明基本无变化。在这种情况下，进一步拆除①部、③部临时仰拱。根据拆除前后测量结果，其收敛值和下沉值仍无变化。c.拆除隔墙:先拆除拱顶以下1m范围内的混凝土，当拆除长度在6m时，其收敛值无变化，下沉值满足规范及设计要求的情况下，切断顶部工字钢，再次进行量测，其收敛值仍无变化，下沉值满足规范及设计要求，至此中隔墙各部构件完成安全支护作用，并拆除完毕。

9)仰拱、二衬施作。

a.根据监控量测结果分析，待初期支护收敛稳定后，灌注仰拱衬砌及仰拱填充至设计高度。拆除Ⅰ20a临时钢架及上部临时仰拱。b.利用衬砌模板台车一次性灌注衬砌，每6m施作一板二衬。

4 真空降水

马家坡隧道进口降水主要采用全断面轻型井点真空降水+深井真空降水。轻型井点降水采用真空泵，主管两端密封后连接支管，主管采用D80PVC管，支管采用D32软管。支管间距及数量根据现场出水量大小确定。每个支管再配以小型真空泵增加吸力抽水，根据出水量大小每20m～30m设一集水坑集中排出洞外。

深井砂管降水，采用管径400mm的砂管，深12m～16m，沿隧道边墙内2.5m处左右交错布设，间距5m，水泵扬程26m，集水管直径80mm。可降低水位深度2.7m～3.2m。

5 结语

第三系含水细砂泥岩夹砂岩是困扰隧道施工的一大难题，该工程地质条件下，围岩成岩作用差，开挖后围岩在汇集缝隙水浸泡作用下泥岩迅速软化，尤其在大断面开挖中危害更加明显，可导致隧道围岩失稳变形，本隧道开挖中选用6部CRD法即将仰拱以上划分6个相对独立的小洞室，施工中做到了分块成环、随挖随支护，抑制了围岩的变形，施工中同时辅助以轻型井点降水及深井砂管降水，加快了围岩固结，也起到了抑制围岩变形作用，使围岩收敛趋向稳定。通过在马家坡隧道施工实践，隧道掘进月进尺逐渐得到了恢复，月进尺达到24m/月～30m/月，本隧道总结出的经验为类似隧道施工提供了参考。