CD法在厦门站预留隧道穿越既有股道段工程中的应用

周 永

(中铁十局集团建筑工程有限公司,山东 济南 250101)

1 工程概况

厦门火车站轨道交通土建预留工程折返线区间隧道正穿厦门火车站南站房、站台出站地道及轨道、北站房，从车站旅客地道正下方通过，轨道交通轴线与旅客地道轴线投影重合，区间隧道拱顶距火车站旅客地道底板距离约9.0 m～10.0 m，隧道结构与站房桩基最小净距为3.2 m。隧道起终点里程为DK0+193.273～DK0+549.001，全长355.73 m，其中DK0+340～DK0+515段(175 m)为下穿段。穿越段施工期间厦门火车站正常运营，每天发出车次近50次，因此对施工变形控制提出了更高的要求。按照规范[1]，既有铁路线路平顺性不大于10 mm，铁路路基沉降、站台结构沉降不大于20 mm。

2 地质及设计概况

既有股道段隧道支护、衬砌设计参数为：

1)拱部设超前支护，为两环φ159超前大管棚，环向间距0.4 m，每环33根，每根长55 m。

2)锚喷结构为双层设置φ8钢筋网20 cm×20 cm，厚30 cmC25湿喷混凝土；拱部设置φ25中空锚杆9根，边墙设置φ22砂浆锚杆9根，长3.5 m，间距1.0 m×1.2 m，Ⅰ22b钢架间距0.5 m。

3)锁脚为φ42钢管每榀12根，长4 m。

4)二次衬砌为P10，C40模筑钢筋混凝土，仰拱填充为C30混凝土，衬砌厚60 cm；二衬主筋为φ25，仰拱主筋为φ22，环间距均为10 cm，水平筋为φ14，间距20 cm，拉结筋为φ8梅花形布置。

3 CD法施工方案

3.1 方案选择

为减小隧道施工对厦门火车站运营的影响，结合地质情况，经多方讨论后决定采用CD法组织施工。采用控制爆破与静态爆破相结合的开挖方法组织施工。区间隧道与既有桩基净距小于5 m的区段，正洞开挖采用静态爆破与液压冲击锤法相结合的非爆破开挖。

CD工法主要适用于地质情况较差的围岩段，且对地面沉降控制要求高的隧道工程；如果CD工法仍不能满足要求时，可在CD工法的每个分部空间加设临时仰拱，即交叉中隔墙法(CRD工法)。CD法操作性强，风险小，同时各部封闭成环的时间短，结构受力均匀，形变小，且由于支护刚度大，整体沉降量较小，而且相对容易控制。此外，CD法化大跨为小跨，步步封闭，因此每步开挖封闭时间短，结构很快就处于整体较好的受力状态，同时二仰拱和二衬及时的跟进施作能有效抑制结构的变形[2,3]。

CD法替代超前中导洞法原因在于超前中导洞施工至DK0+286段(南广场段)时，后掌子面围岩揭示较差且多为强风化花岗岩局部夹杂辉绿岩，裂隙间有水流出，围岩软弱部位遇水呈泥状，继续超前中导洞施工，安全压力较大，风险较高。结合火车站已运营，为确保既有火车站运营安全，经过多次论证决定分部扩挖至DK0+286后改为CD法施工。以台阶法为基础，将隧道断面从中间分成左右两侧，再按上中下台阶各分成3个部分，每一部分开挖支护后都会形成独立的空间，开挖过程中需爆破时由于开挖断面较小，减少了单循环开挖爆破时的起爆药量，对震速的控制也起到了一定的效果。

3.2 CD法施工工序

下穿段隧道施工按照新奥法的原则，坚持“管超前、短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测”，见图1,具体的施工步骤如下：

1)在上一循环的超前管棚下，采用光面爆破或静态爆破开挖①部，在①部导坑初喷混凝土，铺设钢筋网，架立钢架(包含临时钢架)，并设置锁脚锚管、临时横撑，再沿隧道径向安装系统锚杆(包含临时钢架定位锚杆)，最后喷混凝土至设计厚度。

2)在滞后①部3 m～5 m后，采用光面爆破或静态爆破开挖②部，在导坑周边初喷混凝土，铺设钢筋网，架立边墙钢架和临时钢架，并设置锁脚锚管，再沿隧道径向安装系统锚杆(包含临时钢架定位锚杆)，最后喷混凝土至设计厚度。

3)在滞后②部5 m～7 m后，采用光面爆破或静态爆破开挖③部，初支及临时支护的施工步骤及工序同2)。

4)在上一循环的超前支护防护下，光面爆破或静态爆破开挖④部，初支及临时支护的施工步骤及工序同1)。

5)在滞后④部3 m～5 m后，控制爆破或静态爆破开挖⑤部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同2)。

6)在滞后⑤部5 m～7 m后，控制爆破或静态爆破开挖⑥部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同3)，并使型钢钢架封闭成环。

7)根据监测结果，待初期支护变形稳定后，拆除侧壁临时钢架下半部分，铺设防水板，灌注Ⅶ边墙基础与仰部。

8)仰拱混凝土达到初凝强度后，灌注仰拱填充Ⅷ部至设计高度。

9)根据监测结果，当变形基本稳定后，拆除临时钢架及横撑，铺设防水板，进行Ⅸ部(拱墙)二次衬砌的浇筑。

3.3 施工注意事项

除严格按施工工序外，施工中还应注意以下事项：

1)临时中隔壁的拆除应安排在初期支护仰拱完成并且变形稳定后进行。

2)严格控制装药量，防止振速过大，必要时采取人工或机械开挖。

3)对于临时中隔壁，使用2.5 m长的砂浆锚杆径向布置，底部采用横撑来加强支护强度；工序转换时，应设锁脚锚管钢架(或临时钢架)来减小钢架的沉降。

4)应及时施作钢架之间纵向连接钢筋并连接牢固，同时在临时钢架(竖撑及横撑)端头、竖撑各段脚处设型号为28a的槽钢作为纵向托梁。

5)二次衬砌的浇筑时机须按有关规范及参考图的要求，根据监控量测的结果来确定。

6)如果开挖时遇自稳能力较差的围岩，可以对①，④掌子面使用8 cm厚的喷混凝土进行封闭。

7)仰拱及时施作，距离开挖面不大于35 m，以保证及时封闭成环。

3.4 防止股道沉降措施

防止股道沉降超标是本项目的关键，在施工中采取了以下措施：

1)开挖过程中严格超前注浆加固工艺，从注浆管打设、注浆压力、浆液配比、注浆量、注浆效果检查等多个方面严格控制，确保超前支护效果。严格控制进尺，合理安排工序，减少岩层暴露时间，开挖后首先喷射混凝土出喷掌子面，然后架立格栅钢架，焊接连接筋，并打设锁脚锚杆，然后喷射混凝土封闭。开挖成环后，及早进行初支背后回填注浆，填充空隙，减少沉降。

2)在开挖过程中，制定详细的技术措施来应对可能出现的坍塌；加强超前地质预报，当探测出前方存在不良地质现象时，按照就高不就低的原则进行开挖、支护，同时加强围岩和支护结构的变形观测和分析，对累积变形和变形速度超出警戒值的断面及时采取相应的加强措施，来控制围岩的进一步变形。

3)加强线路监测，一旦发现数据达到预警值，立即停止施工并及时联系工务部门，对线路进行整修。

4)线路整修完成后重新测量轨面标高，基本恢复到0沉降时方可继续施工。

4 结语

截止2018年4月底，区间隧道顺利的穿越了股道段，期间各项监测指标均在规定范围，厦门火车站正常运营，证明了本项目采取的CD开挖工法及各类辅助工法合理有效，可供类似项目参考。