CRD法在濕陷性黃土隧道中的運用

陳加升，肖長洪

(中鐵八局集團第三工程有限公司，貴州貴陽550007)

1 工程概況

新建寶雞至蘭州客運專線魏家嘴隧道位于甘肅省定西市安定區巉口鎮小柏林村附近，隧道進出口里程分別為IDK957+163.05和DK960+080，全長2 946.832 m。其中進口段IDK957+163.05～IIDK957+360，共計226.832 m淺埋，埋深平均19 m。該地段洞身主要穿過<2-2> 、<2-3> 砂質黃土層(Q)，黃土結構疏松，具有中等～嚴重自重濕陷性。該段地層富含水，設計為V級，開挖斷面158 m2。

2 開挖方法的確定

進口段原設計為V級，三臺階臨時仰拱法開挖。初期支護為I 25a鋼架(間距0.6 m)，錨桿、鋼筋網、噴射混凝土聯合支護。仰拱步距30 m，二襯步距70 m。由于實際揭示地質含水率較大，隧道上半部含水率達20 %，隧底含水率平均25 %，最高達30 %。地基承載力低，最低的只有87 kPa。施工過程中拱頂沉降量較大，超過了沉降控制值，存在較大的安全隱患。故調整施工方法為CRD法開挖，并根據含水率高、地基承載力低的具體情況，在初期支護上采取加強措施。

3 CRD法施工

隧道從IIDK957+247采用CRD法“八步法”開挖，采用上、中、下左右導坑及仰拱半幅開挖。上、中、下臺階左右導坑錯開約5 m，均采用人工開挖，其中上、中臺階導坑開挖預留核心土，開挖時嚴禁超欠挖，每次進尺0.5 m。開挖后立即素噴一層厚約4 cm的C25混凝土，安裝I 25a型鋼鋼架(包含臨時支護I 25a型鋼鋼架)和鋪好鋼筋網。初支后，及時施作仰拱。隧底換填50 cm厚的砂夾卵石及打設長5 m的φ250的鋼管樁，鋼管樁內設鋼筋籠；仰拱開挖每次進尺1.5 m，且封閉成環在3 d內完成；仰拱襯砌每次3.0 m，且從開挖至襯砌完成控制在7 d內。CRD法工序示意見圖1，具體施工步驟見圖2。

圖1 CRD法工序示意

圖2 CRD法工序圖示意

4 初期支護的調整

(1)為防止鋼拱架承載下沉，鋼拱架下端應設在穩固的地層上。但由于圍巖含水量很高的粉質黏土，故上、中、下臺階拱腳處增設縱向[32a槽鋼，通長布置；中、下導坑兩側鋼架底部增設橫向寬1 m、縱向寬0.3 m的C25噴射混凝土擴大基礎，并增設I 25a工字鋼斜腿，在擴大基礎下墊15 mm鋼板，如圖3所示。

(2)考慮到黃土隧道主要是下沉量大、水平收斂小，所以本隧道在中隔壁及臨時橫撐上與常見的CRD中隔墻和臨時橫撐有所不同，沒有設置一定的弧度，而是橫平豎直，以便增加倒用次數。同時為了保證臨時支護的穩固性，在臨時橫支撐與中隔壁交叉處設置I 25a斜撐，如圖4所示。

圖3 中、下臺階擴大拱腳

圖4 上、中臺階斜撐

(3)初期支護每單元鋼架間增設I 25a環向連接，連接處中間設1根長4 m的φ108鎖腳錨管。角度與初期支護相同，如圖5所示。各部開挖初期支護鋼架底部鎖腳錨管由原設計2根調整為4根。

圖5 初期支護縱向連接

(4)為了增加基礎的承載力，仰拱基底采用φ250×6的鋼管樁處理，內置鋼筋籠。鋼管樁長5.0 m，間距1.0 m×1.0 m，呈梅花型布置，灌注C25混凝土。

5 施工效果

通過采用CRD開挖工法，提高支護參數，加強支護措施，監控量測顯示，拱頂下沉量得到了有效控制，沒有出現預警的情況(圖6)，保證了隧道循序漸進施工，保障了隧道安全施工，保證了施工質量、施工進度。

圖6 監控量測數據

6 幾點體會

(1)高含水率低承載力濕陷性黃土隧道施工，下沉量大，很難控制在預警范圍內。即使采用了CRD法，也要在支護上加強，通過擴大拱腳、增加鎖腳錨管等措施，才能有效控制拱頂下沉量。

(2)在濕陷性黃土隧道施工過程中 ，要嚴格遵守“管超前、短進尺、強支護、快封閉、勤量測 ”的施工原則，重視監控量測在隧道施工中的重要作用。施工中盡量縮短工作面到初期支護封閉成環之間的距離和施工時間，以減小隧道圍巖變形 。

(3)臨時支護拆除時機要根據現場監控量測結果看，仰拱施工完畢后，即可拆除臨時支護，臨時鋼架拆除時，要逐榀割除，切忌用機械“生拉硬扯”，導致初期支護變形失穩。拆除長度以一環襯砌長度為宜。