馬家坡隧道含水細砂地質(zhì)地段CRD法施工應(yīng)用

王 平

(中鐵十局集團西北公司，陜西西安 710000)

1 工程概況

馬家坡隧道起訖里程DK113+222～DK119+052，全長5830m，為雙線隧道，位于甘肅渭源北寨鄉(xiāng)和七圣鄉(xiāng)境內(nèi)，隧道進口為曖洋溝左岸二級階地，出口為山前緩坡，隧道洞身最大埋深256m，隧道通過范圍內(nèi)地層按新老順序主要為第四系全新統(tǒng)滑坡堆積砂質(zhì)黃土和塊石土，第四系上更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土和風積砂質(zhì)黃土，第四系中更新統(tǒng)沖積砂質(zhì)黃土和細圓礫土，下伏上第三系泥巖夾砂巖。

本隧道DK114+567～DK115+300段，呈現(xiàn)為第三系含水粉細砂夾泥巖地質(zhì)情況，含少量泥質(zhì)，成巖作用差，膠結(jié)差，圍巖經(jīng)開挖暴露后出現(xiàn)滲水易軟化，強度降低極快，圍巖自穩(wěn)能力差。對該地段采取6部CRD法開挖，同時采用了全斷面輕型井點+深井真空降水施工措施。

2 施工技術(shù)應(yīng)對措施

1)對該段含水粉細砂夾泥巖開挖，預(yù)留變形量35cm;超前支護采用拱部120°密排小導管;φ42超前小導管，長2.6m，縱向間距1.6m，環(huán)向間距0.1m，超前注漿采用水泥漿。

2)初期支護:C30噴混凝土全環(huán)厚33cm;拱墻設(shè)雙層φ8鋼筋網(wǎng);全環(huán)采用Ⅰ25a鋼架，間距為1榀/0.5m，并設(shè)置混凝土墊塊和縱向槽鋼托梁，鋼架接頭處共設(shè)16根φ42鎖腳錨管，鋼架間縱向連接采用“Z”字形φ22鋼筋，間距1m;徑向回填注漿:全環(huán)設(shè)φ42注漿小導管，L=1m，間距1m×1m;基底處理:采用50cm混凝土干拌料進行換填。

3)二次襯砌:采用C40鋼筋混凝土，全環(huán)厚60cm。

4)降水:采用全斷面輕型井點真空降水+深井真空降水。

3 CRD工法的具體應(yīng)用

CRD法施工是穿越粉細砂巖隧道施工方法的一種，分部開挖、鋼架支撐、仰拱先行。CRD法上下分3層、左右兩側(cè)包括仰拱開挖共8部施工。先進行隧道一側(cè)的上、中層開挖及支護，施工橫豎中隔壁;待噴射混凝土達預(yù)期強度后，進行另一側(cè)的上、中層開挖及支護，施作橫中隔壁;最后開挖左右側(cè)底部，完成初期支護和中隔壁，形成帶有豎向中隔壁和2層橫向中隔壁的網(wǎng)格狀支護系統(tǒng)。最后，拆除中隔壁，施作仰拱、拱墻襯砌和填充。CRD法的每部開挖均形成環(huán)形封閉支護體系。

3.1 CRD 工法

馬家坡隧道進口CRD法示意圖見圖1。

3.2 CRD施工方法及步驟

1)開挖①部。

a.利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道側(cè)壁及導坑側(cè)壁長2.6m的φ42小導管超前支護。b.開挖①部土體0.5m，開挖高度控制在2.6m。c.噴混凝土封閉掌子面，厚度5cm。d.施作①部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴5cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立Ⅰ25a型鋼鋼架和Ⅰ20臨時鋼架，施鉆徑向小導管。e.施作鎖腳錨管及臨時仰拱，復噴混凝土至設(shè)計厚度33cm，如圖2所示。

圖1 馬家坡隧道進口CRD法示意圖

圖2 開挖①部示意圖

2)開挖②部。

a.在滯后①部3m～5m距離后，開挖②部，開挖高度控制在3m。b.噴混凝土封閉掌子面。c.導坑周邊部分初噴5cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。d.接長型鋼鋼架和Ⅰ20臨時鋼架，施鉆徑向?qū)Ч?。e.施作鎖腳錨管及臨時仰拱，復噴混凝土至設(shè)計厚度33cm，如圖3所示。

3)開挖③部。

a.在滯后②部不小于5m距離后，開挖③部。b.利用上一循環(huán)架立的鋼架施作隧道長2.6m的φ42小導管超前支護。c.開挖③部0.5m，開挖高度與①部一致控制在2.6m。d.施作③部導坑周邊的初期支護和臨時支護，即初噴5cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)，架立Ⅰ25a型鋼鋼架，施鉆徑向小導管。e.施作鎖腳錨管及臨時仰拱，復噴混凝土至設(shè)計厚度33cm，見圖4。

圖3 開挖②部示意圖

圖4 開挖③部示意圖

4)開挖④部。

a.在滯后③部3m～5m距離后，開挖④部，開挖高度與②部一致控制在3.0m。b.噴混凝土封閉掌子面，厚度5cm。c.導坑周邊部分初噴5cm厚混凝土，鋪設(shè)鋼筋網(wǎng)。d.接長型鋼鋼架，施作鎖腳錨管和臨時仰拱。e.施鉆徑向錨管后復噴混凝土至設(shè)計厚度33cm，見圖5。

圖5 開挖④部示意圖

5)開挖⑤部。

a.在滯后于④部3m～5m距離后，開挖⑤部，開挖高度控制在5.2m。b.噴混凝土封閉掌子面，厚度5cm。c.接長型鋼鋼架，施作鎖腳錨管。d.施鉆徑向?qū)Ч芎髲蛧娀炷林猎O(shè)計厚度33cm，見圖6。

6)開挖⑥部。

a.在滯后于⑤部3m～5m距離后，開挖⑥部，開挖高度控制在5.2m。b.噴混凝土封閉掌子面，厚度5cm。c.接長型鋼鋼架，施作鎖腳錨管。d.施鉆徑向錨管后復噴混凝土至設(shè)計厚度33cm，見圖7。

圖6 開挖⑤部示意圖

7)開挖⑦部，⑧部。

a.在滯后于⑥部3m距離后，進行⑦，⑧隧底開挖。b.隧底換填50cm混凝土干拌料，周邊部分初噴5cm厚混凝土。c.安設(shè)型鋼鋼架之仰拱單元，噴混凝土至設(shè)計厚度33cm，見圖8。

圖7 開挖⑥部示意圖

圖8 開挖⑦部，⑧部示意圖

8)中隔墻各部構(gòu)件順序及安全度。

拆除工序如下:a.選擇拆除長度，L=0.5D(洞身寬度)，根據(jù)現(xiàn)場模筑長度要求適當調(diào)整。先拆除②部、④部臨時仰拱。拆除時，要考慮異常因素，切口要求窄小，便于能夠迅速焊接上。b.在②部、④部臨時仰拱拆除后，測量收斂值和下沉值，實測表明基本無變化。在這種情況下，進一步拆除①部、③部臨時仰拱。根據(jù)拆除前后測量結(jié)果，其收斂值和下沉值仍無變化。c.拆除隔墻:先拆除拱頂以下1m范圍內(nèi)的混凝土，當拆除長度在6m時，其收斂值無變化，下沉值滿足規(guī)范及設(shè)計要求的情況下，切斷頂部工字鋼，再次進行量測，其收斂值仍無變化，下沉值滿足規(guī)范及設(shè)計要求，至此中隔墻各部構(gòu)件完成安全支護作用，并拆除完畢。

9)仰拱、二襯施作。

a.根據(jù)監(jiān)控量測結(jié)果分析，待初期支護收斂穩(wěn)定后，灌注仰拱襯砌及仰拱填充至設(shè)計高度。拆除Ⅰ20a臨時鋼架及上部臨時仰拱。b.利用襯砌模板臺車一次性灌注襯砌，每6m施作一板二襯。

4 真空降水

馬家坡隧道進口降水主要采用全斷面輕型井點真空降水+深井真空降水。輕型井點降水采用真空泵，主管兩端密封后連接支管，主管采用D80PVC管，支管采用D32軟管。支管間距及數(shù)量根據(jù)現(xiàn)場出水量大小確定。每個支管再配以小型真空泵增加吸力抽水，根據(jù)出水量大小每20m～30m設(shè)一集水坑集中排出洞外。

深井砂管降水，采用管徑400mm的砂管，深12m～16m，沿隧道邊墻內(nèi)2.5m處左右交錯布設(shè)，間距5m，水泵揚程26m，集水管直徑80mm?？山档退簧疃?.7m～3.2m。

5 結(jié)語

第三系含水細砂泥巖夾砂巖是困擾隧道施工的一大難題，該工程地質(zhì)條件下，圍巖成巖作用差，開挖后圍巖在匯集縫隙水浸泡作用下泥巖迅速軟化，尤其在大斷面開挖中危害更加明顯，可導致隧道圍巖失穩(wěn)變形，本隧道開挖中選用6部CRD法即將仰拱以上劃分6個相對獨立的小洞室，施工中做到了分塊成環(huán)、隨挖隨支護，抑制了圍巖的變形，施工中同時輔助以輕型井點降水及深井砂管降水，加快了圍巖固結(jié)，也起到了抑制圍巖變形作用，使圍巖收斂趨向穩(wěn)定。通過在馬家坡隧道施工實踐，隧道掘進月進尺逐漸得到了恢復，月進尺達到24m/月～30m/月，本隧道總結(jié)出的經(jīng)驗為類似隧道施工提供了參考。