淺議CRD工法在將軍溝隧道軟弱圍巖中的應用

崔光亮

(新疆交通建設局項目執行一處)

淺議CRD工法在將軍溝隧道軟弱圍巖中的應用

崔光亮

(新疆交通建設局項目執行一處)

將軍溝隧道左線施工至ZK582+264時，開挖揭露圍巖與原設計(原設計為Ⅱ級)差別很大，自穩性極差，揭露即出現坍塌。在按Ⅴ級加強斷面施工難以控制變形的情況下，遂采用CRD法進行施工。

炭質泥巖;CRD工法;臨時支護;監控量測

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。隧道進出口均與橋梁相接。右線隧道設計起點為YK581+035，設計終點為YK582+559，全長1 524 m;左線隧道設計起點為:ZK580+968，設計終點為:ZK582+418，全長1 450 m。

1.2 隧道工程地質

隧道穿越區為構造剝蝕高山區，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，兩側低，中部高。巖相以石灰巖為主。原設計以Ⅱ級圍巖為主，但從已施工的情況來看，圍巖普遍偏弱，以Ⅲ、Ⅳ級圍巖為主，并且，巖性變化極為頻繁，整體性和穩定性都較差。當隧道施工至ZK582+264時，開挖揭露圍巖與原設計差別很大，圍巖為含碎屑的炭質泥巖，巖體因受構造擠壓而呈破碎狀;在巖體中可見明顯斷層錯動擦痕;受此地質構造影響，該段圍巖中網狀節理、裂隙發育，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，自穩性極差，揭露即出現坍塌。

2 隧道施工方案比選

2.1 三臺階七步開挖法

三臺階七步開挖法就是將隧道軟弱圍巖分三個臺階七個工作面施工。施工時，交錯開挖，并及時支護。

優缺點及適用條件:因為是預留核心土開挖，并且，每次的作業面都較小，能及時迅速的將開挖面支護起來，最大限度減少圍巖失穩、坍塌的可能，施工安全性較好。由于節省了噴漿料，也產生了較好的經濟效益。但因工作面較多，平行施工存在一定的干擾，單洞月進尺只能達到45 m。并且，最關鍵的一點就是，因為整環支護必須分三臺階七步才能封閉成環，這對支護受力極為不利，支護的累計變形量較大，已施工段累計變形量最大已超過70 cm(詳見監控量測記錄)，初期支護已嚴重侵限。根據TSP探測報告和地質雷達超前預報分析，隧道該類圍巖在可預報范圍內無明顯好轉跡象。如不改變施工方案，難以控制圍巖變形，隧道施工和結構安全也難以保證。

2.2 CRD法施工

CRD法是將隧道分側分層進行開挖，分部封閉成環。每開挖一部均及時施作錨噴支護、安設鋼架、施作中隔壁、安裝底部臨時仰拱。施工步驟是先超前開挖、支護施工一側的上部，待初期支護完成且噴射混凝土達到設計強度70%以上時再開挖同側的下部，然后開挖另一側的上部，最后開挖另一側的下部。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

CRD法采用注水泥、水玻璃雙液漿的Φ42小導管作為超前支護。導管采用手動鑿巖機鉆孔，雙液注漿機注漿。

(2)開挖及支護

CRD上部開挖采用人工輔助小型挖掘機開挖，挖掘機扒渣至下部(通過臨時仰拱預留洞)，下部采用大型挖機開挖、裝載機裝渣、自卸車出渣。開挖循環進尺與設計鋼架間距相同，為0.5 m。初期支護為: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);臨時支撐為Ⅰ18工字鋼拱架，噴射C25混凝土厚25 cm;φ6.5鋼筋網，網格間距15 cm×15 cm;每兩榀拱架之間設縱向φ22連接筋，環向間距0.8 m。

(3)CRD工法優缺點

CRD法將隧道斷面分成四大塊八小塊進行開挖支護，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，也能最大限度的發揮圍巖的自承能力，并且，支護能較早的局部封閉成環，能形成完整的受力體系，可以很好的控制支護的沉降變形。但CRD工序較多，整體進度較慢，施工成本較高。

3 CRD實際施工情況

3.1 施工完成情況

2008年7月16日，項目部即組織施工作業隊伍進行CRD法的施工準備，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段已經實現四個開挖洞室全部開挖及初期支護。截止10月30日，完成了對該段的撤除工作，量測數據顯示，支護整體穩定。

3.2 監控量測

CRD工法每隔3 m設置一個監控量測斷面，4個洞室的監控點設在一個斷面內，以便進行對照和累加。從量測的數據可以看出，拱頂下沉量較大，但都集中在仰拱(臨時仰拱)封閉前，之后下沉量均呈收斂穩定的趨勢。周邊收斂值均較小，對施工影響較小。方案中確定的25 cm預留變形量過于保守。

4 CRD法施工控制要點

(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行預先拼接，不合格的拱架必須進行返工處理。

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

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

(4)上部兩個洞室采用小型挖機作業時的注意事項:

①挖機開挖時鏟斗距拱架要保持50 cm的距離，靠近拱架的部分采用人工風鎬開挖。

②支護噴射混凝土完畢必須超過4 h挖掘機才能行走碾壓，以免破壞混凝土結構。

③上部兩個洞室采用一臺挖掘機施工，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，以保證結構和機械、人員的安全，并且，通道位置必須加強監控量測。

(5)左右側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壓力過大，不利于結構穩定。

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

5 結語

經過兩個多月的實踐和探索，第六項目部已經掌握CRD工法的施工要領，能夠按照預先的施工組織方案正確實施，在施工中未出現坍塌等事故，支護變形都控制在允許范圍之內，保證了施工安全和質量，取得了良好的效果。雖然，月進尺只有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，月進度能有較大提高。

U445

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1008-3383(2012)07-0100-01

2012-03-01