CD法在軟弱圍巖隧道開(kāi)挖中的應(yīng)用探討

李鵬華

摘? ?要：本文以廣西樂(lè)百高速公路那現(xiàn)隧道為實(shí)例，那現(xiàn)隧道存在Ⅴ級(jí)破碎圍巖，圍巖特點(diǎn)是軟弱，極易破碎，穩(wěn)定性差。在隧道開(kāi)挖施工時(shí)，易發(fā)生坍塌、圍巖變形等狀況。而通過(guò)開(kāi)挖方式的選擇，應(yīng)用中隔壁法即CD法可以有效地解決軟弱圍巖開(kāi)挖施工問(wèn)題。本文通過(guò)那現(xiàn)隧道的工程實(shí)例，詳細(xì)分析了CD法的應(yīng)用，使得隧道施工安全性大大增加。

關(guān)鍵詞：CD法? 軟弱圍巖? 隧道開(kāi)挖

中圖分類號(hào)：U455? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號(hào)：1674-098X（2019）05（b）-0037-02

Abstract：This paper takes the existing tunnel of Leba Expressway in Guangxi as an example. There are V-class broken surrounding rocks in the naxian tunnel. The surrounding rock features are weak， extremely fragile and poor in stability.During tunnel excavation， it is prone to collapse and deformation of surrounding rock. Through the choice of excavation method， the application of the Center Diaphragm， can effectively solve the problem of excavation construction of weak surrounding rock.This paper analyzes the application of the Center Diaphragm in detail through the engineering example of the existing tunnel， which greatly increases the safety of tunnel construction.

Key Words：Center Diaphragm;Weak surrounding rock;Tunnel excavation

廣西樂(lè)百高速公路施工中的那現(xiàn)隧道，左側(cè)全長(zhǎng)232m，右側(cè)全長(zhǎng)199m。對(duì)于隧道開(kāi)挖，合理的施工方法意義重大[1]。目前，在軟弱圍巖隧道的開(kāi)挖施工中，中隔壁法（CD法）、交叉中隔壁法（CRD法）與環(huán)形導(dǎo)坑預(yù)留核心土法等[2]是比較常見(jiàn)的。CD法作為重要的開(kāi)挖方式之一，常應(yīng)用于各個(gè)軟弱圍巖隧道開(kāi)挖中，賈蓬等人[3]運(yùn)用FLAC3D有限差分軟件，分析了在應(yīng)用不同施工方法時(shí)，拱頂和地表沉降的參數(shù)變化及襯砌變形和結(jié)構(gòu)體系內(nèi)力等參數(shù)的變化，得到了不同施工方法時(shí)的變化，最終選出了CD法為最佳方案。本文以那現(xiàn)隧道的開(kāi)挖施工的實(shí)例，詳細(xì)描述了CD法在軟弱圍巖中的應(yīng)用。

1? 工程概況

那現(xiàn)隧道位于凌云縣泗城鎮(zhèn)，左線：KD121+808～KD122

+040，全長(zhǎng)232m，最大埋深約58.4m;右線：KC121+816～

KC124+015，全長(zhǎng)199m，最大埋深61.9m。隧道出口端自然斜坡坡度30°～45°，斜坡表面為第四系地層覆蓋，未見(jiàn)基巖出露，山體上植被較發(fā)育;洞口位于山前的斜坡地帶。隧道區(qū)覆蓋層為第四系殘積黏土，下伏基巖上段泥質(zhì)粉砂巖。

2? 圍巖分析

那現(xiàn)隧道圍巖只存在V級(jí)圍巖與IV級(jí)圍巖，V級(jí)圍巖總長(zhǎng)度271m，占隧道總長(zhǎng)度62.9%;IV級(jí)圍巖長(zhǎng)160m，占隧道37.1%。

3? 現(xiàn)存問(wèn)題

在軟弱圍巖中開(kāi)挖施工期間的圍巖變形與破碎是一個(gè)嚴(yán)重的問(wèn)題。特別是，淺層和破碎巖石中的挖掘可能會(huì)引起覆蓋層和下沉孔形成的崩塌。那現(xiàn)隧道由Ⅳ級(jí)圍巖與Ⅴ級(jí)圍巖構(gòu)成，交叉排列進(jìn)行，IV級(jí)圍巖塊狀較軟弱，破碎較堅(jiān)硬[4]。隧道洞口段主要為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖夾砂巖，巖體極軟弱，呈碎裂狀態(tài)結(jié)構(gòu)，為Ⅴ級(jí)圍巖。那現(xiàn)隧道在進(jìn)入Ⅴ級(jí)圍巖段之后，圍巖的狀況變差， 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖在開(kāi)挖時(shí)會(huì)變?yōu)闈駶?rùn)狀，含水量呈現(xiàn)飽和狀態(tài)，在滲水作用下土體很快變?yōu)榱魉軤睢Ｋ淼赖撞繒?huì)形成細(xì)流，隧道土體由于吸水將會(huì)軟化為淤泥，惡化了洞內(nèi)施工條件[5]，也使得圍巖穩(wěn)定性變差。那現(xiàn)隧道Ⅴ級(jí)圍巖屬于軟弱圍巖，圍巖極易破碎，開(kāi)挖時(shí)易發(fā)生塌陷、落塊等情況。

4? 解決措施

在軟弱破碎圍巖地段施工時(shí)，施工困難，巖體易發(fā)生變形，開(kāi)挖方式應(yīng)用不當(dāng)，容易發(fā)生坍塌狀況，選用合適的開(kāi)挖方法使其有效避免圍巖擾動(dòng)。CD法在開(kāi)挖施工時(shí)，將開(kāi)挖斷面分塊處理，從而降低了開(kāi)挖的高度以及難度[6]，將施工過(guò)程細(xì)致成不同部分，開(kāi)挖的臺(tái)階變短，更易快速封閉，適用于軟弱圍巖破碎帶，選用CD法在那現(xiàn)隧道Ⅴ級(jí)破碎圍巖地帶。

4.1 CD法施工工藝

那現(xiàn)隧道V級(jí)圍巖中破碎帶采用CD法施工，先行導(dǎo)坑與后行導(dǎo)坑均采用上下臺(tái)階法開(kāi)挖，臺(tái)階長(zhǎng)度不超過(guò)3m，先行導(dǎo)坑與后行導(dǎo)坑在同一部位的臺(tái)階錯(cuò)開(kāi)的距離不大于13m。支護(hù)施工工序遵循“先超前支護(hù)，后開(kāi)挖并及時(shí)初期支護(hù)，開(kāi)挖由上而下，襯砌由下而上的原則[7]”。

CD法開(kāi)挖施工工序如下：

（1）開(kāi)挖先行導(dǎo)坑上部①;

（2）進(jìn)行先行導(dǎo)坑上部初期支護(hù)施工與臨時(shí)支護(hù)施工;

（3）開(kāi)挖先行導(dǎo)坑下部②;

（4）進(jìn)行先行導(dǎo)坑下部初期支護(hù)施工與臨時(shí)支護(hù)的施工;

（5）開(kāi)挖后行導(dǎo)坑上部③;

（6）進(jìn)行后行導(dǎo)坑上部初期支護(hù)施工與臨時(shí)支護(hù)的施工作業(yè);

（7）開(kāi)挖后行導(dǎo)坑下部④;

（8）進(jìn)行后行導(dǎo)坑上部初期支護(hù)施工與臨時(shí)支護(hù)的施工作業(yè);

（9）澆筑仰拱及仰拱回填;

整體模筑二次襯砌。

4.2 CD法施工要求

（1）根據(jù)地址情況、隧道斷面大小和施工設(shè)備，確定CD法左右部的臺(tái)階高度。每個(gè)側(cè)面按照兩個(gè)或三個(gè)臺(tái)階進(jìn)行開(kāi)挖掘進(jìn)，在開(kāi)挖后，及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)、中隔壁的施工作業(yè);

（2）鋼架間的縱向搭接鋼筋及時(shí)牢固連接;

（3）先行側(cè)的中隔壁設(shè)置為向外鼓的弧形;

（4）在澆筑二襯前，逐段拆除中隔壁;中隔壁一次拆除長(zhǎng)度不大于15m;

（5）拆除后及時(shí)使用臨時(shí)支撐進(jìn)行二次襯砌的施工作業(yè)。

5? 結(jié)語(yǔ)

CD法在施工時(shí)，施工作業(yè)面較小，只可使用小型機(jī)械或人工開(kāi)挖及運(yùn)輸作業(yè)，并且CD法施工時(shí)施工作業(yè)分塊較多，工序繁多且復(fù)雜，施工進(jìn)度較慢。但在破碎圍巖開(kāi)挖中，CD法施工開(kāi)挖循環(huán)進(jìn)尺短、封閉快，將斷面進(jìn)行分塊處理， 從而降低了開(kāi)挖的高度以及難度[8]，能夠最大限度避免圍巖擾動(dòng)，極大增加了軟弱圍巖開(kāi)挖的安全性。本文通過(guò)那現(xiàn)隧道這一工程實(shí)例，詳細(xì)講解了CD法施工適用條件與要求，確保了隧道工程的安全施工。

參考文獻(xiàn)

[1] 李文，王國(guó)喜.重慶五路口車站淺埋特大斷面隧道開(kāi)挖方法比選和優(yōu)化[J].施工技術(shù)，2013，42（13）：76-78.

[2] 趙楠，王建華，張建新.大跨扁平單洞4車道公路隧道開(kāi)挖工法的選擇和優(yōu)化[J].公路交通技術(shù)，2018，34（S1）：177-182.

[3] 賈蓬，趙文，周佳俊，等.淺埋鐵路隧道下穿高速公路施工方法比選[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2014，40（8）：1256-1262.

[4] 袁亮，薛俊華，劉泉聲，等.煤礦深部巖巷圍巖控制理論與支護(hù)技術(shù)[J].煤炭學(xué)報(bào)，2011，36（4）：535-543.

[5] 單超，馮志華，曹校勇，等.Ⅵ級(jí)圍巖淺埋隧道侵限變形分析及其對(duì)策[J].公路，2019，64（2）：269-275.

[6] 蘇建安.淺埋暗挖隧道洞口段中隔壁施工分析[J].交通世界，2018（7）：98-99.

[7] 符永星.四面山隧道開(kāi)挖施工技術(shù)研究[J].公路交通科技：應(yīng)用技術(shù)版，2019，15（2）：180-182.

[8] 蘇建安.淺埋暗挖隧道洞口段中隔壁施工分析[J].交通世界，2018（7）：98-99.