優(yōu)化CRD工法在隧道下穿高速公路中的應(yīng)用

劉郭緒

【摘 要】優(yōu)化CRD工法是針對隧道圍巖極其破碎段或隧道埋深較淺、地質(zhì)條件相對復(fù)雜段，開挖及支護(hù)的一種特殊方法。該工法采用6部分部預(yù)留核心土開挖掌子面，并利用臨時仰拱、臨時支撐，配合超前支護(hù)預(yù)加固等形式進(jìn)行加強支護(hù)圍巖。

【關(guān)鍵詞】隧道；優(yōu)化CRD工法；施工

Optimization of engineering methods in the tunnel under the CRD through Expressway

Liu Guo-xu

（China Railway Tunnel Group Co.， Ltd. No.1 company Chongqing 404013）

【Abstract】CRD construction method is optimal for the broken section of the tunnel or the tunnel wall rock is extremely shallow depth， relatively complex geological conditions section of excavation and support of a special method. Part 6 of the Ministry of Public Act set aside by the core of earth excavating face， and invert the use of temporary， temporary support， with the advance support and other forms of pre-reinforcement to enhance support rock.

【Key words】Tunnel；Optimization CRD engineering methods；Construction

1. 工程概況

筆架山隧道出口段DK222+250～+304下穿沈海高速公路，根據(jù)開挖后揭示地質(zhì)情況，表層為MIQ人工填碎石土間夾塊石，厚為1.5～2.0m；下伏淺紅色二長花崗巖，中粗粒結(jié)構(gòu)，弱風(fēng)化，巖體完整，巖體質(zhì)地堅硬。埋深淺，地質(zhì)復(fù)雜，施工難度較大。

圖1

2. 施工方法

2.1 施工工序：

2.1.1 利用上一循環(huán)架立的鋼架施做隧道及中隔壁超前支護(hù)，機(jī)械或控制性弱爆破開挖①部，噴8cm厚混凝土錨網(wǎng)噴封閉掌子面，根據(jù)松散情況進(jìn)行斷面注漿加固。施作①部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時支護(hù)，即初噴4cm厚混凝土，架設(shè)Ⅰ22a鋼架及I18臨時鋼架，并設(shè)50mm鎖腳鋼管。鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

2.1.2 在滯后于①部0.6m左右距離后，機(jī)械或控制性弱爆破開挖②部。噴8cm后混凝土錨網(wǎng)噴封閉掌子面。施做②部導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)和臨時支護(hù)，即初噴4cm厚混凝土，架設(shè)Ⅰ22a鋼架及I18臨時鋼架，并設(shè)50mm鎖腳鋼管。鉆設(shè)系統(tǒng)錨桿后復(fù)噴混凝土至設(shè)計厚度。

2.1.3 在滯后于②部0.6m左右距離后預(yù)留斷面中部核心土開挖③部并施做周邊的初期支護(hù)，并設(shè)50mm鎖腳鋼管。

2.1.4 預(yù)留斷面中部核心土開挖④部并施做周邊的初期支護(hù)，并設(shè)50mm鎖腳鋼管。

2.1.5 開挖核心土并封閉掌子面，采用錨桿將巖塊與巖塊間錨固，并掛網(wǎng)噴漿。

2.1.6 開挖⑤、⑥部并施做導(dǎo)坑周邊的初期支護(hù)（⑤、⑥部錯開施工）。

2.1.7 灌注仰拱及填充砼。

2.2 施工方法示意圖（見圖1、圖2）：

圖2

2.3 加強掌子面穩(wěn)定措施：

2.3.1 根據(jù)圍巖情況在拱部局部設(shè)置超前小導(dǎo)管注漿加固。在上下部拱架連接處設(shè)置鎖腳注漿鋼管。

2.3.2 每開挖一部完成后，對掌子面封閉采用噴射砼、錨桿、鋼筋網(wǎng)等支護(hù)，對于松散體視情況采用斷面注漿固結(jié)。在周邊初期支護(hù)完成后，上部采取小導(dǎo)管注漿固結(jié)原高速路填筑物、并填充鋼架與噴射砼之間的空隙，保證高速公路路面底部與隧道初支充分接觸。二次襯砌結(jié)束后對二次襯砌與初期支護(hù)進(jìn)行回填注漿，保證隧道結(jié)構(gòu)的整體性。

2.3.3 施工期間暗挖采用控制松動爆破，特別是下部開挖時采用分塊分段微差松動爆破以減小震動，振動速度滿足設(shè)置要求。

2.3.4 施工應(yīng)堅持"控制性弱爆破、短進(jìn)尺、強支護(hù)、早封閉、勤量測"的原則，并保證二次襯砌緊跟掌子面。

3. 施工工序

初噴立鋼拱架 施作系統(tǒng)錨桿 掛鋼筋網(wǎng) 復(fù)噴混凝土 小導(dǎo)管安裝及注漿

4. 爆破設(shè)計

（1）根據(jù)本工程地質(zhì)情況及采取的施工方法，采用多鉆孔、間隔炮孔裝藥，分段分層微差松動爆破的方式，主要是針對臺階下部及隧底開挖，每段長度1.5m以內(nèi)、寬度3m左右；對于上部周邊土層采用機(jī)械開挖。

（2）隧道爆破設(shè)計主要確保下部暗挖與新增1、6車道行走時振動影響，考慮到施工中爆破的直接接觸，1、6車道邊緣距離附近2、5車道邊緣為2m，保持一定距離。根據(jù)《爆破施組》車道施工順序，實際上只考慮開挖距離1、6車道在2～11m之間的隧道爆破作業(yè)影響，據(jù)此確定最大單段爆破用量。隧道掘進(jìn)爆破作業(yè)，設(shè)計圖紙允許隧道爆破的最大振速控制在6cm/s的要求。

單段最大炸藥用量的計算

V=K（Q1/3/R）α

式中

V為質(zhì)點爆破震動速度

K為與巖石地質(zhì)等有關(guān)的系數(shù)取250

Q為炸藥量（Kg）

R為爆心至增加車道邊緣的距離

α為衰減系數(shù)取1.8

（3）最大段炸藥用量和車道距離之間的關(guān)系為（見表1）：

（4）根據(jù)以上數(shù)據(jù)確定單段最大炸藥用量，開挖時實行分塊分段微差爆破。根據(jù)施工水平及進(jìn)度安排和現(xiàn)有裝備選用42mm鉆頭，成孔直徑45mm.。

（5）每次開挖的圍巖方量。

由公式V=Q/q

V——開挖方量

Q——開挖總藥量

q——巖石炸藥單耗Ⅴ級取1.25Kg/m3

（6）每循環(huán)開挖斷面積

s=V/L

s——隧道開挖斷面積

L——隧道開挖循環(huán)進(jìn)尺

（7）炮眼數(shù)量的確定。

由公式N=qs/r

式中N——炮眼數(shù)量，個，

q——巖石炸藥單耗，取1.25Kg/m3

s——隧道開挖斷面積

r——每米長度炸藥重量，取0.8Kg

（8）根據(jù)以上公式確定爆破設(shè)計參數(shù)。

說明：根據(jù)車道邊緣的位置動態(tài)調(diào)整炸藥用量，增加段別數(shù)量，對分部開挖斷面實施多次起爆，增加爆破次數(shù)和增加段數(shù)是減少藥量的方法。由于路面以下1m左右均為填土，施工時可以提前挖空，減少圍巖爆破的接觸面，盡量采用機(jī)械開挖，減少爆破的次數(shù)。施工中對爆破部位加強覆蓋，減少振動、飛石距離等，在洞門外設(shè)置門簾，減少飛石距離。施工中應(yīng)根據(jù)地質(zhì)變化及時調(diào)整爆破參數(shù)，符合現(xiàn)場實際。（見圖3）

（9）示意圖中的單塊圍巖用藥量及炮眼個數(shù)的計算方法：

根據(jù)掌子面距行車道邊緣距離R查上述關(guān)系表確定單段最大用藥量Q單，然后確定段別n 依據(jù)Q總=nQ單計算出所用炸藥總量，依據(jù)公式V=Q總/q（q取1.25Kg/m3）計算出每次開挖的圍巖方量，依據(jù)公式S=V/L（L為隧道開挖循環(huán)進(jìn)尺）計算出每次循環(huán)的開挖面積，最后依據(jù)公式N=qs/r（r取0.8Kg/m） 計算出炮眼布置的數(shù)量。本示意圖采用了3種段別，每循環(huán)進(jìn)尺0.6 m（即炮眼深度為0.6m）。

參考文獻(xiàn)

[1] 關(guān)寶樹，國兆林 隧道及地下工程 成都：西南交通大學(xué)出版社.

[2] 鐵路隧道新奧法施工技術(shù)指南.北京：人民鐵道出版社，1985.