馬家坡隧道含水細砂地質地段CRD法施工應用

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和七圣鄉境內，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，隧道通過范圍內地層按新老順序主要為第四系全新統滑坡堆積砂質黃土和塊石土，第四系上更新統沖積砂質黃土和風積砂質黃土，第四系中更新統沖積砂質黃土和細圓礫土，下伏上第三系泥巖夾砂巖。

本隧道DK114+567～DK115+300段，呈現為第三系含水粉細砂夾泥巖地質情況，含少量泥質，成巖作用差，膠結差，圍巖經開挖暴露后出現滲水易軟化，強度降低極快，圍巖自穩能力差。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 施工技術應對措施

1)對該段含水粉細砂夾泥巖開挖，預留變形量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噴混凝土全環厚33cm;拱墻設雙層φ8鋼筋網;全環采用Ⅰ25a鋼架，間距為1榀/0.5m，并設置混凝土墊塊和縱向槽鋼托梁，鋼架接頭處共設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:全環設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、左右兩側包括仰拱開挖共8部施工。先進行隧道一側的上、中層開挖及支護，施工橫豎中隔壁;待噴射混凝土達預期強度后，進行另一側的上、中層開挖及支護，施作橫中隔壁;最后開挖左右側底部，完成初期支護和中隔壁，形成帶有豎向中隔壁和2層橫向中隔壁的網格狀支護系統。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.利用上一循環架立的鋼架施作隧道側壁及導坑側壁長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，鋪設鋼筋網，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，鋪設鋼筋網。d.接長型鋼鋼架和Ⅰ20臨時鋼架，施鉆徑向導管。e.施作鎖腳錨管及臨時仰拱，復噴混凝土至設計厚度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，鋪設鋼筋網，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，鋪設鋼筋網。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.施鉆徑向導管后復噴混凝土至設計厚度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.安設型鋼鋼架之仰拱單元，噴混凝土至設計厚度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)，根據現場模筑長度要求適當調整。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。根據拆除前后測量結果，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，下沉值滿足規范及設計要求的情況下，切斷頂部工字鋼，再次進行量測，其收斂值仍無變化，下沉值滿足規范及設計要求，至此中隔墻各部構件完成安全支護作用，并拆除完畢。

9)仰拱、二襯施作。

a.根據監控量測結果分析，待初期支護收斂穩定后，灌注仰拱襯砌及仰拱填充至設計高度。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。支管間距及數量根據現場出水量大小確定。每個支管再配以小型真空泵增加吸力抽水，根據出水量大小每20m～30m設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2.5m處左右交錯布設，間距5m，水泵揚程26m，集水管直徑80mm。可降低水位深度2.7m～3.2m。

5 結語

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、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，也起到了抑制圍巖變形作用，使圍巖收斂趨向穩定。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，本隧道總結出的經驗為類似隧道施工提供了參考。