淺議CRD工法在將軍溝隧道軟弱圍巖中的應(yīng)用

崔光亮

(新疆交通建設(shè)局項(xiàng)目執(zhí)行一處)

淺議CRD工法在將軍溝隧道軟弱圍巖中的應(yīng)用

崔光亮

(新疆交通建設(shè)局項(xiàng)目執(zhí)行一處)

將軍溝隧道左線施工至ZK582+264時(shí)，開挖揭露圍巖與原設(shè)計(jì)(原設(shè)計(jì)為Ⅱ級(jí))差別很大，自穩(wěn)性極差，揭露即出現(xiàn)坍塌。在按Ⅴ級(jí)加強(qiáng)斷面施工難以控制變形的情況下，遂采用CRD法進(jìn)行施工。

炭質(zhì)泥巖;CRD工法;臨時(shí)支護(hù);監(jiān)控量測

1 工程簡介

1.1 工程概況

將軍溝隧道為分離式隧道，屬于G045線賽里木湖至果子溝口段公路改建工程第六合同段，其位于伊犁州霍城縣境內(nèi)。隧道進(jìn)出口均與橋梁相接。右線隧道設(shè)計(jì)起點(diǎn)為YK581+035，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為YK582+559，全長1 524 m;左線隧道設(shè)計(jì)起點(diǎn)為:ZK580+968，設(shè)計(jì)終點(diǎn)為:ZK582+418，全長1 450 m。

1.2 隧道工程地質(zhì)

隧道穿越區(qū)為構(gòu)造剝蝕高山區(qū)，主山脊近南北走向，地勢總體東高西低，沿隧道軸向呈鋸齒狀起伏變化，兩側(cè)低，中部高。巖相以石灰?guī)r為主。原設(shè)計(jì)以Ⅱ級(jí)圍巖為主，但從已施工的情況來看，圍巖普遍偏弱，以Ⅲ、Ⅳ級(jí)圍巖為主，并且，巖性變化極為頻繁，整體性和穩(wěn)定性都較差。當(dāng)隧道施工至ZK582+264時(shí)，開挖揭露圍巖與原設(shè)計(jì)差別很大，圍巖為含碎屑的炭質(zhì)泥巖，巖體因受構(gòu)造擠壓而呈破碎狀;在巖體中可見明顯斷層錯(cuò)動(dòng)擦痕;受此地質(zhì)構(gòu)造影響，該段圍巖中網(wǎng)狀節(jié)理、裂隙發(fā)育，加之該段地下水極為豐富，圍巖受水侵泡后呈泥狀流塑狀態(tài)，自穩(wěn)性極差，揭露即出現(xiàn)坍塌。

2 隧道施工方案比選

2.1 三臺(tái)階七步開挖法

三臺(tái)階七步開挖法就是將隧道軟弱圍巖分三個(gè)臺(tái)階七個(gè)工作面施工。施工時(shí)，交錯(cuò)開挖，并及時(shí)支護(hù)。

優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件:因?yàn)槭穷A(yù)留核心土開挖，并且，每次的作業(yè)面都較小，能及時(shí)迅速的將開挖面支護(hù)起來，最大限度減少圍巖失穩(wěn)、坍塌的可能，施工安全性較好。由于節(jié)省了噴漿料，也產(chǎn)生了較好的經(jīng)濟(jì)效益。但因工作面較多，平行施工存在一定的干擾，單洞月進(jìn)尺只能達(dá)到45 m。并且，最關(guān)鍵的一點(diǎn)就是，因?yàn)檎h(huán)支護(hù)必須分三臺(tái)階七步才能封閉成環(huán)，這對支護(hù)受力極為不利，支護(hù)的累計(jì)變形量較大，已施工段累計(jì)變形量最大已超過70 cm(詳見監(jiān)控量測記錄)，初期支護(hù)已嚴(yán)重侵限。根據(jù)TSP探測報(bào)告和地質(zhì)雷達(dá)超前預(yù)報(bào)分析，隧道該類圍巖在可預(yù)報(bào)范圍內(nèi)無明顯好轉(zhuǎn)跡象。如不改變施工方案，難以控制圍巖變形，隧道施工和結(jié)構(gòu)安全也難以保證。

2.2 CRD法施工

CRD法是將隧道分側(cè)分層進(jìn)行開挖，分部封閉成環(huán)。每開挖一部均及時(shí)施作錨噴支護(hù)、安設(shè)鋼架、施作中隔壁、安裝底部臨時(shí)仰拱。施工步驟是先超前開挖、支護(hù)施工一側(cè)的上部，待初期支護(hù)完成且噴射混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度70%以上時(shí)再開挖同側(cè)的下部，然后開挖另一側(cè)的上部，最后開挖另一側(cè)的下部。施工工藝流程如圖1所示。

圖1 CRD工法施工工藝流程

(1)超前支護(hù)

CRD法采用注水泥、水玻璃雙液漿的Φ42小導(dǎo)管作為超前支護(hù)。導(dǎo)管采用手動(dòng)鑿巖機(jī)鉆孔，雙液注漿機(jī)注漿。

(2)開挖及支護(hù)

CRD上部開挖采用人工輔助小型挖掘機(jī)開挖，挖掘機(jī)扒渣至下部(通過臨時(shí)仰拱預(yù)留洞)，下部采用大型挖機(jī)開挖、裝載機(jī)裝渣、自卸車出渣。開挖循環(huán)進(jìn)尺與設(shè)計(jì)鋼架間距相同，為0.5 m。初期支護(hù)為:主筋為Φ25螺紋鋼的格柵鋼架，噴射C25混凝土厚30 cm(II～VIII組成);臨時(shí)支撐為Ⅰ18工字鋼拱架，噴射C25混凝土厚25 cm;φ6.5鋼筋網(wǎng)，網(wǎng)格間距15 cm×15 cm;每兩榀拱架之間設(shè)縱向φ22連接筋，環(huán)向間距0.8 m。

(3)CRD工法優(yōu)缺點(diǎn)

CRD法將隧道斷面分成四大塊八小塊進(jìn)行開挖支護(hù)，每步施工的寬度和高度較小，能最大限度地減少施工對圍巖的擾動(dòng)，也能最大限度的發(fā)揮圍巖的自承能力，并且，支護(hù)能較早的局部封閉成環(huán)，能形成完整的受力體系，可以很好的控制支護(hù)的沉降變形。但CRD工序較多，整體進(jìn)度較慢，施工成本較高。

3 CRD實(shí)際施工情況

3.1 施工完成情況

2008年7月16日，項(xiàng)目部即組織施工作業(yè)隊(duì)伍進(jìn)行CRD法的施工準(zhǔn)備，7月20日開始過渡段的施工，7月26日開始CRD正常段的施工，截至10月15日，ZK582+264～+197段已經(jīng)實(shí)現(xiàn)四個(gè)開挖洞室全部開挖及初期支護(hù)。截止10月30日，完成了對該段的撤除工作，量測數(shù)據(jù)顯示，支護(hù)整體穩(wěn)定。

3.2 監(jiān)控量測

CRD工法每隔3 m設(shè)置一個(gè)監(jiān)控量測斷面，4個(gè)洞室的監(jiān)控點(diǎn)設(shè)在一個(gè)斷面內(nèi)，以便進(jìn)行對照和累加。從量測的數(shù)據(jù)可以看出，拱頂下沉量較大，但都集中在仰拱(臨時(shí)仰拱)封閉前，之后下沉量均呈收斂穩(wěn)定的趨勢。周邊收斂值均較小，對施工影響較小。方案中確定的25 cm預(yù)留變形量過于保守。

4 CRD法施工控制要點(diǎn)

(1)因CRD工法拱架之間的連接均采用螺栓連接，所以要求拱架的加工精度必須要高，尤其是連接板的定位，螺栓孔的定位等，其允許偏差不得大于±3 mm。在拱架用于施工前必須在洞外進(jìn)行預(yù)先拼接，不合格的拱架必須進(jìn)行返工處理。

(2)拱架施工測設(shè)、安裝的精度要求必須要高，允許偏差不得超過±3 mm。施工中出現(xiàn)過拱架節(jié)點(diǎn)位置不對應(yīng)無法連接及豎向支撐出現(xiàn)反拱的情況，出現(xiàn)這兩種情況必須進(jìn)行返工處理。

(3)為了防止支護(hù)下沉、變形，必須及時(shí)施作鎖腳錨管。另外，為了提高地基承力，可在拱腳底部設(shè)置40×40×20 cm的混凝土墊塊。

(4)上部兩個(gè)洞室采用小型挖機(jī)作業(yè)時(shí)的注意事項(xiàng):

①挖機(jī)開挖時(shí)鏟斗距拱架要保持50 cm的距離，靠近拱架的部分采用人工風(fēng)鎬開挖。

②支護(hù)噴射混凝土完畢必須超過4 h挖掘機(jī)才能行走碾壓，以免破壞混凝土結(jié)構(gòu)。

③上部兩個(gè)洞室采用一臺(tái)挖掘機(jī)施工，需要在豎向支撐上打開通道。通道必須選擇在永久性仰拱完全封閉后的斷面，以保證結(jié)構(gòu)和機(jī)械、人員的安全，并且，通道位置必須加強(qiáng)監(jiān)控量測。

(5)左右側(cè)洞室掌子面拉距不宜過大，以不超過8m為宜，拉距過大豎向支撐的側(cè)壓力過大，不利于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

(6)在CRD工法施工中，如遇圍巖極差的情況，可以結(jié)合采用預(yù)留核心土的開挖方法，以保證掌子面的穩(wěn)定。

5 結(jié)語

經(jīng)過兩個(gè)多月的實(shí)踐和探索，第六項(xiàng)目部已經(jīng)掌握CRD工法的施工要領(lǐng)，能夠按照預(yù)先的施工組織方案正確實(shí)施，在施工中未出現(xiàn)坍塌等事故，支護(hù)變形都控制在允許范圍之內(nèi)，保證了施工安全和質(zhì)量，取得了良好的效果。雖然，月進(jìn)尺只有28.2 m，相信在今后的相同或相近的施工中，隨著操作熟練程度的不斷提高，月進(jìn)度能有較大提高。

U445

C

1008-3383(2012)07-0100-01

2012-03-01