浅谈大断面暗挖隧道软弱地层crd施工工法

'浅谈大断面暗挖隧道软弱地层CRD施工工法摘要：CRD法施工，全称交叉中隔墙法，是一种适用于软弱地层的隧道施工方法，特别是对于控制地表沉陷有很好的效果，一般主要用于城市地下铁道施工中。因为其造价高，故在山岭隧道中较少采用，但是在特殊情况下，也可以采用，如膨胀土地层。关键字：浅埋暗挖；超前支护；台阶法；沉降；监控量测引言随着时代的进步，科技的发展，当前公路和市政隧道建设也正朝着大跨度、超浅埋的方向发展。尤其在软弱地层中，大断面浅埋暗挖隧道采用CRD法施工更能体现其优越性。其最大特点是将大断面施工化成小断面施工，各个局部封闭成环的时间短、控制早期沉降的效果好、每个步序受力体系完整，因此结构受力均匀、变形小。另外，由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，层底沉降量不大，而且容易控制。1CRD法施工原理采用CRD法预留核心土的方法，将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分部施工。CRD工法遵循“小分部、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”的施工原则，自上而下，分块成环，随挖随撑，及时做好初期支护。并待初期支护结构的拱顶沉降和收敛基本稳定后，自上而下拆除初期支护结构中的临时中隔壁墙及临时仰拱，再进行施工。CRD法适用开挖跨度较大，对围岩沉降变形控制严格，采用CRD法开挖，开挖的每一步都各自封闭成环，兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点，有利于围岩稳定，保证施工安全。 2施工工艺流程及操作要点2.1暗挖隧道施工工艺流程图暗挖隧道施工流程图见下图2.2施工要点2.2.1施工准备1）风、水、电管线敷设、施工便道、施工现场布置，机具设备、人员配置、材料装备、修建防排水设施等。2）根据地质勘探资料和施工设计，详细了解工程地质和水文地质情况，制定相应的施工方法和措施，编制组织施工设计，制定施工监测计划。2.2.2全断面帷幕注浆为避免因通道施工造成地下水流失，地表下沉等影响地面建筑物及道路的安危，同时加固地层，确保施工安全，需进行全断面帷幕注浆。深孔注浆加固有效范围为隧道开挖轮廓线外3m，注浆孔水平方向按0.8m，环向每层外扩间距0.5m均匀布置。注浆沿隧道掘进方向打设袖阀管，打设角度同隧道掘进方向一致，注暗挖隧道施工流程图浆管的倾角及长度根据现场地质和施工条件综合确定，避免因长度过大打穿上部管线。每循环注浆后，应做钻孔检查，检查合格后方可开挖，否则应补注，注浆过程中应经常检查，记录注浆压力、注浆量、凝胶时间，掌子面及附近支护状况，并根据地质条件变化调整注浆参数。 2.2.3超前小导管及注浆超前小导管注浆加固地层技术，是通过沿暗挖段隧道开挖轮廓线外纵向向前倾斜钻孔安设注浆管，并注入浆液，达到超前加固围岩和止水的目的，同时小导管还可起到超前钢花管预支护作用。施工中，小导管注浆采取注浆量与注浆压力双项控制，以确保注浆效果；同时，施工时要根据现场的地质条件调整注浆压力、注浆浆液及注浆量，确保注浆达到最好的效果。注浆施工流程1）打孔布管：小导管在打管前，按照设计要求放出小导管的位置。采用高压风吹孔，用风镐将小导管顶入。小导管尾部置于钢架腹部，增加共同支护能力。2）封面：注浆前，喷5cm厚混凝土封闭工作面，以防止漏浆。3）注浆：用U双液注浆机进行注浆，注浆过程中，压力逐渐上升，流量逐渐减少，当压力达到注浆终压，注浆量达到设计注浆量的80%以上，可结束该孔注浆；注浆压力未能达到设计终压，注浆量已达到设计注浆量，并无漏浆现象，亦可结束该孔注浆。小导管注浆工艺流程图2.2.4CRD法通道开挖施工流程通道工程采用CRD工法分四部开挖、支护。上下断面左右洞室共分2层4室开挖，每室之间用中隔墙或临时仰拱间隔。掌子面开挖留核心土，上下断面分台阶开挖，暗挖隧道开挖预留50mm变形量，掌子面开挖后及时架设型钢钢架，挂网喷砼支护，尽早封闭成环。施工中严格遵循“管超前，严注浆，短开挖，强支护，勤量测，早封闭”的原则,严格控制台阶步距，保持初期支护紧跟开挖掌子面。 2.2.5暗挖通道开挖顺序第一步：①区小洞施工施作钢花管和分部对①～④部分土体进行自进式注浆锚杆超前预注浆预加固。短台阶法开挖①部（上台阶正面留核心土），架立I20b型钢钢架挂网喷锚支护，喷C25混凝土300mm初期支护，临时支护进行结构封闭,回填注水泥浆，打锁脚锚杆。第二步：②区小洞施工用短台阶法开挖②部（上台阶正面留核心土），架立I20b型钢钢架挂网喷锚支护，喷C25混凝土300mm初期支护，临时支护进行结构封闭。第三步：③区小洞施工短台阶法开挖③部（上台阶正面留核心土），架立I20b型钢钢架挂网喷锚支护，喷C25混凝土300mm初期支护，临时支护进行结构封闭，回填注水泥浆，打锁脚锚杆。第四步：④区小洞施工用短台阶法开挖④部（上台阶正面留核心土），架立I20b型钢钢架挂网喷锚支护，喷C25混凝土300mm初期支护。施工要点：①隧道开挖外轮廓线充分考虑施工误差、预留变形和超挖等因素的影响；注意控制通道的开挖中线和水平，确保开挖断面圆顺，钢型钢安装位置正确。②因为CRD法工序较多，工序转换使得结构受力复杂，为保证拆除临时仰拱时的安全，必须保证各部拱架之间的连接质量，连接螺栓数量要保证，要确保每个螺栓紧固。 ③施工中不得欠挖，对意外出现的超挖或塌方采用网喷砼回填密实，并及时进行背后回填注浆。出现拱顶坍塌时以早封闭为原则及时处理。④对将要停工时间较长的开挖作业面，不论地层好坏均施作网喷混凝土封闭。⑤开挖过程中必须加强监控量测，当发现拱顶、拱脚和边墙位移速率值超过设计允许值或出现突变时，及时施作临时支撑或仰拱，形成封闭环，控制位移和变形。⑥按分部分台阶划分逐步开挖各洞室，开挖前要确保各断面超前支护已按设计施工，掌子面无渗流水。开挖采用人工手持风镐、铁锹进行，开挖的土方人工用斗车运出洞外，卸入吊土斗内吊运至堆土场。⑦开挖遵循新奥法原理，开挖要迅速，并确保及时封闭。各暗挖洞室开挖时要严格遵循施工步距要求，各断面之间步距不宜大于3m，体现早封闭的原则。⑧上断面开挖掌子面预留核心土，以维持掌子面及前方土体的稳定；同时为实现早封闭的原则，核心土体长度不得超过两个循环的长度，及时施作临时仰拱和仰拱做到全断面封闭。⑨开挖中注意地下水流失情况，如发现大股的地下水涌出，需马上封闭掌子面，并采取双液注浆等措施迅速止住地下水流失。从掌子面及侧壁渗出的地下水用排水沟引出洞外。⑩上台阶开挖用人工挖土，铁锹铲土直接装入手推车，人工推车出洞，将土倒入吊土斗内，下台阶出碴同上台阶相同，推车出洞后直接将车内土方倾倒入吊土斗内。2.2.6初期支护施工 暗挖通道初期支护采用分部法施工，开挖前进行钢花管和小导管超前支护措施。单个导洞施工工序：先沿暗挖段隧道拱部打设小导管，并注浆加固地层，人工开挖，开挖进尺按设计钢型钢间距，及时初喷，封闭掌子面，架设型钢钢架，挂网喷混凝土,打设锁脚锚管。2.2.7锁脚锚管上台阶型钢钢架安装完毕后，为确保安全，在进行下一步施工开挖（即下断面开挖）之前，在拱脚处垂直岩壁打入的锚杆，防止拱顶收缩、掉拱。锁脚锚管钻孔前先标识出需钻孔的位置，位置位于拱脚上方30cm处，钻孔深度大于锚管锚固长度的95%，但超长值不大于10cm，锁脚锚管采用Φ42钢管制作，长度为4m，水平倾角为45°。采用采用高压风吹孔，插管时用风镐顶入。锚管安装前须先做好材料、机具、作业平台的准备工作，安装锚管前，将锚管锚固剂塞入孔内，然后安装锚管。操作步骤：先将锚管锚固剂浸泡湿润，浸水时间控制在1～1.5分钟，将浸泡后的锚固剂装入锚管孔内，采用较坚硬顺直木棍或相似的物体送至孔底，锚固剂要求充满锚管孔，锚固剂装好后，将锁脚锚管插入至锚管孔内。锁脚锚管插入至锚管孔内后，用锚固剂将孔口封闭严实，并将锚管与钢拱架焊接牢固，焊接采用满焊。锚管安装完成后，及时注双液浆填充。2.2.8型钢钢架制作与安装1）型钢钢架制作①型钢钢架采用冷弯分段制作，运至现场安装；②型钢钢架加工尺寸准确，弧形圆顺。焊接满足规范要求，钢架两侧对称进行焊接成型，钢架中心与轴线重合；③型钢钢架加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿暗挖段周边轮廓误差为±3cm，平面翘曲应小于2cm。2）型钢钢架安装①工艺流程 型钢钢架安装施工工艺见下图。拱墙部型钢钢架安装拱墙部型钢钢架安装前应清除拱脚下的虚碴及其它杂物，主钢架底部2个内侧加设尺寸为150*150*15的三角钢板，喷射砼时，将三角钢板覆盖。②钢架在开挖作业面组装，钢架之间用Φ22螺纹钢筋纵向连接钢筋焊接在一起，连接钢筋环向间距500mm，内外交错布置。③钢架与土层之间用砼块楔紧，然后在钢架和土层间用喷砼喷密实；④型钢钢架精确定位，注意标高、中线，防止出现“前倾后仰、左高右低、左前右后”等各个方位的位置偏差。⑤钢架架立中应利用注浆锚管定位，将钢架与注浆锚管焊接。2.2.9喷射混凝土型钢钢架安装完成后，挂钢筋网片（200mm*200mm间隔），进行C25喷射混凝土作业。施工要求如下：1）喷射混凝土厚度为300mm，全断面支护，分层喷射，边墙每次喷射70～100mm，拱部每次喷射50～60mm，钢筋型钢的内外侧网喷混凝土保护层厚度不小于40mm，后一层喷射应在前一层喷射终凝后进行；2）混凝土原材料配合比、计量、搅拌、喷射必须符合施工规范规定。喷射混凝土拌合料要拌合均匀，砂率控制在45％～55％；原材料称量允许偏差为：水泥和速凝剂为±2％，沙石为±3％。应采用符合质量要求的外加剂，掺外加剂后的喷射混凝土性能必须满足设计要求。在使用速凝剂前，应做与水泥的相容性实验及水泥净浆凝结效果实验，初凝不应大于5min，终凝不应大于10min。3）施工过程要求：喷浆机安设调整好后，先注水、通风，清除管道杂物；同时用高压风吹洗坑壁面，清除坑壁面浮土。上料保证连续性，校正好喷料的输入输出比。 操作顺序：喷射时，先开风，再送料，停止时先停料，再关风。喷浆机工作风压严格控制在0.3～0.5Mpa范围内。严格控制好喷嘴与受喷面的距离和高度。喷嘴与受喷面垂直，同时喷嘴与受喷面距离控制在0.6～1.0m范围内。喷射料束运动轨迹，喷射顺序自下而上进行，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形状进行。要求喷射混凝土表面应平整圆顺，无大的起伏凹凸。2.2.10初支背后注浆1）工艺流程终止注浆灌注浆液浆液配置埋设注浆管检查注浆设备2）施工操作要点及要求型钢拱架架立完成后，在拱顶部位预埋注浆管，注浆管采用φ32钢焊管,长度80cm，注浆管环向以及纵向间距顶板均为1m，梅花形布置，超挖大的情况下可适当加长。浆液配制要求①注浆采用单液水泥浆，双液水泥浆采用普通硅酸盐水泥单液浆。配合比：单液水泥浆水灰比为1：1。②注浆管与注浆机连接好后,排除管内空气,调整好注浆压力，启动注浆机开始注浆,注浆应在距封闭成环的掌子面5m外进行,注浆时先注两侧孔，后注拱顶孔。注浆压力一般为0.3～0.5Mpa，注浆终压力0.5MPa。注浆时，随时观测压力和流量变化。当压力逐渐上升，流量逐渐减少，注浆压力达到终压时，稳定 3min，可结束本次注浆。③注浆完毕后，用棉纱封堵注浆管，以防止浆液从管内溢出。2.2.11监控量测随着地下隧洞的开挖，必然要对周围的建（构）筑物、地面高程以及隧道拱顶的稳定性产生影响，因此需要进行相应的监控量测，并对地面沉降(隆起)、地面建筑物沉降、拱顶沉降等建立了相应的控制值和预警值。3质量保证措施暗挖隧道应把防止“坍方和涌水”放在首位，贯彻“不坍方才有进度”的方针，遵循浅埋暗挖法“管超前，严注浆，短开挖，强支护，早封闭，勤量测”的施工原则，结合实际制订出施工方案，确保安全生产。超前预注浆，根据工作面地质情况，拟定支护及注浆的方案，精心布管，严格注浆工作，控制好注浆压力，密切关注注浆量，确保达到理想的加固效果。严格控制开挖循环进尺，对不良地质地段，应适当缩短开挖进尺，环形开挖留核心土，必要时喷混凝土封闭开挖工作面，并选用具有足够刚度和早强的支护设计，如适当加厚喷层，早强喷射混凝土，及早完成锚喷网联合支护。必要时采用双层钢筋网或增设钢架支护措施，以控制土体变形。及时施作仰拱形成封闭结构，在不良地质段，仰拱距开挖工作面的距离不大于0.5m，为保证仰拱及早受力，仰拱设计可选用早强混凝土。加强施工现场监控量测，选择合理的监测项目，及时反馈信息，以掌握施工中土体和支护的力学动态及稳定程度，以确定施工工序，保证施工安全。4结语本文简单阐述了大断面暗挖隧道软弱地层中CRD法施工的质量控制要点，相信随着城市的快速发展，在科技的推动下，CRD工法将更加成熟，在未来城市地下隧道工程施工中将继续持有重要的地位。'