CRD法在浅埋铁路隧道下穿既有高速公路的探讨与研究

黄忠鑫（中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南250022）

CRD法在浅埋铁路隧道下穿既有高速公路的探讨与研究

黄忠鑫
（中铁工程设计咨询集团有限公司济南设计院,济南250022）

以新建铁路龙口至烟台线东吴家隧道下穿高速公路的工程实例为基础,探讨了CRD（交叉中隔壁法）在隧道下穿既有高速公路控制地表沉陷及加固地层整体受力结构，确保施工安全和施工进度。同时对下穿高速公路段的衬砌结构采用数值的计算方法确定结构截面及配筋,从而为今后类似工程的设计提供理论依据和技术指导。

CRD法；铁路隧道；下穿高速公路

1　工程概况

1.1基本概况

新建铁路龙口至烟台线东吴家隧道为电力牵引单线无砟轨道隧道，并满足双层集装箱列车的通行条件，隧道设计速度目标值按160km/h设计，隧道建筑限界采用“隧限-2A”。进口设计里程为DK96+883，出口设计里程为DK100+100，隧道全长3217m，为全线的控制性工程。

1.2下穿高速公路概况

高速公路路基宽28.9米，双向四车道，设计行车速度120公里/小时。隧道下穿高速公路段线路位于左偏曲线上，曲线半径R=2805m，其里程为DK99+780～DK99+830,长度50m（详见图1）。隧道中线与高速公路中线相交里程为DK99+805，夹角为55°。该段地层岩性主要为：下伏下元古界粉子山群（Pt1FG）片岩、大理岩夹片岩，强风化，灰绿色、黄褐色、灰绿色变晶结构，片状构造，岩芯呈碎块状、粗角砾状，夹少量短柱状，厚度约2.5～22.3m，围岩等级为V级，隧道下穿高速公路段埋深12.26m（隧道结构顶至高速公路路面距离）。隧道下穿高速公路段无地上管线，地下管线主要为中央隔离带铺设的高速公路的电力线和通信光缆，隧道在高速公路下方施工，对地下管线无影响。

2　工程设计存在的特点及难点

（1）高速公路车流量大，速度快，从而带来动荷载变化大。对地面沉降控制要求高，保证行车安全责任重大。

（2）地质条件差，隧道穿越强风化片岩遇水容易软化，自稳性差。

（3）隧道埋深浅。隧道结构顶至高速公路路面距离12.26m，属浅埋大跨隧道，施工风险大。

3　施工工法及支护参数的选定

3.1施工工法的选定

结合工程特点及类似工程成功经验，从控制地面沉降和确保施工安全角度考虑，CRD工法较为合适。该工法的最大特点是将大断面施工转化小断面施工，采用多部开挖，减小分部开挖跨度和开挖高度，封闭成环的时间短，控制早期沉降好，每道工序受力体系完整，结构受力均匀，变形变小。同时CRD法施工应遵循“管超前，弱爆破、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”的原则进行。

3.2支护参数的选定

DK99+780～DK99+830下穿高速段围岩等级为V级，衬砌类型为Vc型复合式衬砌（详见图2）。

本段超前支护措施为：分别在DK99+836～DK99+830、DK99+821～DK99+815、DK99+806～DK99+800三处拱顶140°环向范围内扩挖75cm设置管棚工作室,长6m。采用φ89管棚（壁厚5mm）+φ42超前小导管进行超前支护，环向间距中至中为40cm，外插角3～5°。管棚每节长20m，搭接长度为5m。

初期支护措施为：拱墙采用25cm厚C25喷混凝土，φ8钢筋网，网格间距20×20cm。拱部锚杆采用φ22组合中空锚杆，长3.0m；边墙采。

用φ22全螺纹砂浆锚杆，长3.5m。锚杆尾端均应配有垫板、螺母，环向×纵向间距为1.2×1.0m。全环设置I20b型钢钢架，间距0.6m。

4　隧道及路面监控量测

为确保下穿高速公路施工安全，应采用超前地质预报和监控量测技术手段。通过施工现场的监控量测，为判断围岩稳定性，支护、衬砌可靠性，二次衬砌合理施作时间提供依据，以便采取回填注浆、加强临时支护等措施控制沉降。监控量测内容包括洞内外观察、地表沉降、拱顶下沉、净空变化。

4.1监控量测终止标准

根据收敛速度进行判别，收敛速度＞5mm/d时，围岩处于急剧变化状态，应加强初期支护系统；当收敛速度＜0.2mm/d时，围岩基本达到稳定。各项量测项目持续到变形基本稳定2周后结束，变形较大地段位移长时间不能稳定时，应延长量测时间。

4.2监控量测信息反馈

施工中坚持监控量测，尤其是对路面沉降、洞内拱顶下沉和周边位移收敛等主要项目，勤于量测，并及时对量测的数据进行处理、分析，动态掌握掌子面的变化情况，控制支护结构变形，控制循环进尺，及时反馈信息，最有效地指导施工，确保路面沉降、洞内拱顶下沉和周边位移等在允许范围内。

5　数值模拟分析

为保证衬砌结构截面及配筋经济合理，采用sap2000v14计算软件进行内力分析计算，根据计算结果采用理正工具箱进行结构配筋。建模计算结果表明，最大负弯矩为576.379kN•m，集中在边墙脚；其最大正弯矩为159.76kN•m，集中在底板部位；其最大轴力为3680.71kN，集中在边墙底部；最小轴力为1420.77kN，集中在拱顶；其最大剪力为692.22kN，集中在边墙与仰拱连接处。

6　结语

（1）采用CRD法施工,充分发挥支护体系和临时支护结构共同受力的作用，保证了结构安全和施工安全，有效的保证地表沉降控制等难题。

（2）采用洞身管棚、超前小导管、系统锚杆等洞内围岩预加固措施，解决了开挖过程中围岩松弛释放应力而产生较大变形的安全隐患，对浅埋下穿建筑物的隧道施工有一定的借鉴价值。

（3）通过数值计算优化了结构断面的配筋。从而确保结构安全性，经济性。

[1]中华人民共和国铁道部.TB10003—2005铁路隧道设计规范[M].北京：中国铁道出版社,2005.

[2]铁道部经济规划研究院.TZ204—2008铁路隧道工程施工技术指南[M].北京：中国铁道出版社,2008.

[3]中华人民共和国铁道部.TB10121-2007铁路隧道监控量测技术规程[M].北京：中国铁道出版社,2007.

[4]王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].安徽教育出版社,2004.

黄忠鑫（1979—），男，江西新建人，工程师，本科，研究方向：地下工程。