改進的CRD工法在暗挖隧道施工中的應用

王俊生（中鐵三局集團有限公司，山西 太原 030000）

1 引言

CRD法在松軟圍巖中施工可以有效控制圍巖變形，提高施工的安全性，但是采用CRD工法施工工序較多，各工序之間相互影響，尤其是對出渣的影響最為明顯，因此影響施工進度。為了提高施工進度，在保證施工安全的前提下，嘗試將CRD法中的2，4部進行合并，施工過程由原來的4部變成3部，即先開挖上層兩部，再開挖下層1部，這樣既有利于出渣，各部之間也不會產生很大影響。本文根據現場施工過程的監控量測數據進行回歸分析，同時對該工法進行數值仿真分析，綜合分析該工法在松軟圍巖中進行暗挖施工時對圍巖的變形控制以及安全性。

2 工程概況

2.1 工程概況

莞惠城際鐵路，為珠三角城際軌道交通線網的一部分，正線全長99.81公里，全線地下段總長52.46公里，設計時速200公里，其中松山湖隧道長38.8公里，為城市雙洞單線鐵路隧道，包含明挖法、礦山法、盾構法隧道及明挖、暗挖車站。沿線經過區域工業經濟發達、人口密集，受地面空間和環境限制，不可避免地緊鄰建（構）筑物群甚至在其下方穿行，且埋深淺、地下水發育、地質條件復雜。

在GDK38+952～GDK44+577段區間隧道中嘗試用改進的CRD法進行施工。GDK38+952～GDK44+577段區間隧道位于常平鎮朗常路及常平大道，莞惠城際大朗～常平區間內，全段為礦山區間隧道，小里程與大朗站大里程明挖段隧道相接，大里程與常平站相接，沿著朗常路及常平大道地下穿越，在GDK42+330～DK42+510段下穿寒溪河。本段區間隧道共設置8個施工豎井（部分兼電力井風井）：GDK39+265施工豎井、GDK39+800施工豎井、GDK40+458施工豎井、GDK41+369施工豎井、GDK42+190施工豎井（風井兼電力井）、GDK42+720施工豎井、GDK43+303.95施工豎井、GDK44+050施工豎井。

2.2 工程地質

GDK38+952～GDK44+577段區間隧道擬建場地地貌有寒溪河沖積平原及丘間谷地；地形起伏較大，地面高程在3.01～23.28m。擬建暗挖區間范圍內上覆第四系全新統人工堆積層、第四系全新統沖積層、第四系殘積層，下伏基巖為混合片麻巖。該場地普遍分布的全風化混合片麻巖，巖芯呈土狀，承載能力較低，抗剪強度較低，壓縮性中等，透水性差，浸水易軟化、潰散。

2.3 水文地質

GDK38+952～GDK44+577段區間隧道在里程GDK42+300穿越寒溪河，地表水主要為寒溪河水，寒溪河發源于大屏嶂的觀音髻，自黃江鎮北流經黃江、大朗、常平、橫瀝、東坑、茶山，至東城峽口入東江南支流；主流河道全長59公里，流域面積720平方公里。河水位潮汐現象顯著，強降雨及汛期時水位漲落較大。地下水根據埋藏條件可劃分為孔隙水、基巖裂隙水。基巖裂隙水主要賦存于強風化、弱風化混合片麻巖節理、裂隙中。主要補給來源為地表水的滲入補給。孔隙水主要賦存于人工堆積層、第四系全新統沖積層、殘積層及全風化混合片麻巖中，主要受大氣降水及寒溪河側向補給，隨季節變化較大。

3 變形監測

3.1 監控量測的目的

隧道開挖變形控制是隧道安全施工的重要環節，若隧道開挖時變形過大，輕者會造成侵限，影響施工進度，重者會造成塌方等重大事故，造成人員和財產的損失。因此，在隧道的開挖施工過程中，要對隧道的變形進行監控，根據監測數據來分析隧道的變形趨勢，指導隧道的安全施工。隧道的洞內變形主要包括拱頂沉降和周邊收斂：

拱頂下沉的量測目的是：監視隧道拱頂的絕對下沉量，掌握斷面的變形動態，判斷支護結構的穩定性。

凈空變化量測的目的是：根據收斂位移量、收斂速度、斷面的變形形態，判斷圍巖的穩定性、支護的設計（施工）是否妥當，確定襯砌的澆注時間。

傳統的CRD法和改進的CRD法監控量測測點及測線見圖1、圖2。

圖1 傳統的CRD法監控量測測點及測線

圖2 改進的CRD法監控量測測點及測線

3.2 監控量測

為了加快施工進度，采用改進的CRD法進行開挖。拱頂沉降現場監測報警值為80mm，或每天發展不超過5mm；位移收斂監測報警值為16mm，或每天發展不超過5mm。根據現場的圍巖條件，拱頂沉降設計預留變形量調整為100mm，現場施工再增加至150mm。

通過現場監控量測，以測得GDZK39+182斷面的數據為例，對實測數據進行整理并進行回歸分析。見表1和圖3、圖4。

表1 拱頂沉降實測值及回歸分析

7 -18.6 -21.4 -3.7 -3.9 -4.6 8 -21.6 -24.7 -4.0 -4.3 -4.8 9 -24.7 -27.1 -4.3 -4.7 -4.9 10 -27.7 -29.7 -4.0 -4.9 -5.1 11 -30.9 -32.2 -4.4 -5.3 -5.3 12 -33.3 -34.6 -4.4 -5.4 -6.1 13 -35.6 -37.2 -4.6 -5.5 -6.6 14 -38.0 -39.8 -4.6 -5.6 -7.0 15 -40.3 -42.3 -4.7 -5.7 -7.2 16 -43.1 -45.5 -4.8 -5.9 -7.6 17 -46.2 -47.1 -4.9 -6.2 -8.0 18 -48.3 -49.8 -5.1 -6.3 -8.5 19 -50.7 -51.9 -5.3 -6.5 -9.0 20 -52.9 -53.6 -5.5 -6.7 -9.3 22 -54.1 -55.6 -5.7 -7.0 -9.6 24 -56.6 -57.9 -5.8 -7.2 -10.1 26 -59.6 -61.8 -6.0 -7.5 -10.7 30 -63.1 -64.2 -6.2 -7.8 -11.4 35 -68.7 -67.2 -6.4 -8.1 -11.9 40 -72.9 -70.7 -6.7 -8.5 -12.5 60 -81.5 -74.5 -6.9 -8.9 -13.1 80 -89.3 -79.8 -7.1 -9.4 -13.5 100 -93.2 -84.3 -7.3 -9.7 -13.7 115 -96.0 -87.9 -7.4 -9.9 -13.9

圖3 拱頂沉降實測及回歸分析曲線

圖4 周邊收斂實測及回歸分析曲線

由以上圖表可以看出，在隧道開挖施工過程中，隧道洞內變形值在開始時變化很大，從圖3和圖4可以看出，洞內變形主要是在開挖后40天內變化最大，40天后變形逐漸趨于穩定。通過對實測曲線進行回歸分析可以看出，在隧道開挖80天后，洞內各測點位移速率不斷下降，可以判定d2u dt2＜ 0 ，圍巖的變形趨于平緩。可以推算，當開挖120天以后，圍巖的位移率達到90%以上，即可以施作二襯。

4 結 語

采用改進的CRD法進行隧道的暗挖施工，可以得出以下結論：

1）改進的CRD法相比傳統的CRD法工序相對較少，省時省料，方便操作，易于施工。

2）改進的CRD法下部合并后可以在一定程度上增加施工操作的空間。相對傳統的CRD法來說，較大型的施工機械可以作業。上部的渣土可以通過中間孔出渣，可以較大幅度地提高施工的進度，節省一定的人力、物力和財力。

3）改進的CRD法相較于傳統的CRD法，可以有效控制圍巖的變形，保證了隧道施工的安全性，是一種可以推廣的隧道施工工法。

[1]潘昌實，隧道力學數值方法，北京:中國鐵道出版社，1995.

[2]孫鈞，地下工程設計理論與實踐，上海科學技術出版社，2006.

[3]席俊杰，李德武.紙坊隧道三臺階與兩臺階開挖數值模擬對比分析.隧道建設學報，第30卷第2期，2010年4月