CRD法在濕陷性黃土隧道中的運(yùn)用

陳加升，肖長(zhǎng)洪

(中鐵八局集團(tuán)第三工程有限公司，貴州貴陽(yáng)550007)

1 工程概況

新建寶雞至蘭州客運(yùn)專線魏家嘴隧道位于甘肅省定西市安定區(qū)巉口鎮(zhèn)小柏林村附近，隧道進(jìn)出口里程分別為IDK957+163.05和DK960+080，全長(zhǎng)2 946.832 m。其中進(jìn)口段IDK957+163.05～I(xiàn)IDK957+360，共計(jì)226.832 m淺埋，埋深平均19 m。該地段洞身主要穿過(guò)<2-2> 、<2-3> 砂質(zhì)黃土層(Q)，黃土結(jié)構(gòu)疏松，具有中等～嚴(yán)重自重濕陷性。該段地層富含水，設(shè)計(jì)為V級(jí)，開(kāi)挖斷面158 m2。

2 開(kāi)挖方法的確定

進(jìn)口段原設(shè)計(jì)為V級(jí)，三臺(tái)階臨時(shí)仰拱法開(kāi)挖。初期支護(hù)為I 25a鋼架(間距0.6 m)，錨桿、鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土聯(lián)合支護(hù)。仰拱步距30 m，二襯步距70 m。由于實(shí)際揭示地質(zhì)含水率較大，隧道上半部含水率達(dá)20 %，隧底含水率平均25 %，最高達(dá)30 %。地基承載力低，最低的只有87 kPa。施工過(guò)程中拱頂沉降量較大，超過(guò)了沉降控制值，存在較大的安全隱患。故調(diào)整施工方法為CRD法開(kāi)挖，并根據(jù)含水率高、地基承載力低的具體情況，在初期支護(hù)上采取加強(qiáng)措施。

3 CRD法施工

隧道從IIDK957+247采用CRD法“八步法”開(kāi)挖，采用上、中、下左右導(dǎo)坑及仰拱半幅開(kāi)挖。上、中、下臺(tái)階左右導(dǎo)坑錯(cuò)開(kāi)約5 m，均采用人工開(kāi)挖，其中上、中臺(tái)階導(dǎo)坑開(kāi)挖預(yù)留核心土，開(kāi)挖時(shí)嚴(yán)禁超欠挖，每次進(jìn)尺0.5 m。開(kāi)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(shí)支護(hù)I 25a型鋼鋼架)和鋪好鋼筋網(wǎng)。初支后，及時(shí)施作仰拱。隧底換填50 cm厚的砂夾卵石及打設(shè)長(zhǎng)5 m的φ250的鋼管樁，鋼管樁內(nèi)設(shè)鋼筋籠；仰拱開(kāi)挖每次進(jìn)尺1.5 m，且封閉成環(huán)在3 d內(nèi)完成；仰拱襯砌每次3.0 m，且從開(kāi)挖至襯砌完成控制在7 d內(nèi)。CRD法工序示意見(jiàn)圖1，具體施工步驟見(jiàn)圖2。

圖1 CRD法工序示意

圖2 CRD法工序圖示意

4 初期支護(hù)的調(diào)整

(1)為防止鋼拱架承載下沉，鋼拱架下端應(yīng)設(shè)在穩(wěn)固的地層上。但由于圍巖含水量很高的粉質(zhì)黏土，故上、中、下臺(tái)階拱腳處增設(shè)縱向[32a槽鋼，通長(zhǎng)布置；中、下導(dǎo)坑兩側(cè)鋼架底部增設(shè)橫向?qū)? m、縱向?qū)?.3 m的C25噴射混凝土擴(kuò)大基礎(chǔ)，并增設(shè)I 25a工字鋼斜腿，在擴(kuò)大基礎(chǔ)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(shí)橫撐上與常見(jiàn)的CRD中隔墻和臨時(shí)橫撐有所不同，沒(méi)有設(shè)置一定的弧度，而是橫平豎直，以便增加倒用次數(shù)。同時(shí)為了保證臨時(shí)支護(hù)的穩(wěn)固性，在臨時(shí)橫支撐與中隔壁交叉處設(shè)置I 25a斜撐，如圖4所示。

圖3 中、下臺(tái)階擴(kuò)大拱腳

圖4 上、中臺(tái)階斜撐

(3)初期支護(hù)每單元鋼架間增設(shè)I 25a環(huán)向連接，連接處中間設(shè)1根長(zhǎng)4 m的φ108鎖腳錨管。角度與初期支護(hù)相同，如圖5所示。各部開(kāi)挖初期支護(hù)鋼架底部鎖腳錨管由原設(shè)計(jì)2根調(diào)整為4根。

圖5 初期支護(hù)縱向連接

(4)為了增加基礎(chǔ)的承載力，仰拱基底采用φ250×6的鋼管樁處理，內(nèi)置鋼筋籠。鋼管樁長(zhǎng)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(guò)采用CRD開(kāi)挖工法，提高支護(hù)參數(shù)，加強(qiáng)支護(hù)措施，監(jiān)控量測(cè)顯示，拱頂下沉量得到了有效控制，沒(méi)有出現(xiàn)預(yù)警的情況(圖6)，保證了隧道循序漸進(jìn)施工，保障了隧道安全施工，保證了施工質(zhì)量、施工進(jìn)度。

圖6 監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)

6 幾點(diǎn)體會(huì)

(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(yù)警范圍內(nèi)。即使采用了CRD法，也要在支護(hù)上加強(qiáng)，通過(guò)擴(kuò)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(guò)程中 ，要嚴(yán)格遵守“管超前、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè) ”的施工原則，重視監(jiān)控量測(cè)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(hù)封閉成環(huán)之間的距離和施工時(shí)間，以減小隧道圍巖變形 。

(3)臨時(shí)支護(hù)拆除時(shí)機(jī)要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控量測(cè)結(jié)果看，仰拱施工完畢后，即可拆除臨時(shí)支護(hù)，臨時(shí)鋼架拆除時(shí)，要逐榀割除，切忌用機(jī)械“生拉硬扯”，導(dǎo)致初期支護(hù)變形失穩(wěn)。拆除長(zhǎng)度以一環(huán)襯砌長(zhǎng)度為宜。