暗挖隧道穿越地裂縫施工技術

石敬超（中鐵二十局集團第五工程有限公司，昆明　650200）

暗挖隧道穿越地裂縫施工技術

石敬超
（中鐵二十局集團第五工程有限公司，昆明650200）

本文結合地鐵暗挖隧道采用CRD法開挖施工穿越地裂縫過程中，著重對施工工藝和施工方法進行總結，并對施工過程中出現的問題進行詳細交待，為后續施工提供借鑒。

地裂縫；CRD法；暗挖隧道

1　工程概況

某地鐵暗挖隧道穿越地裂縫段采用CRD法施工，隧道過地裂縫區段采用適宜的柔性支護結構類型并預留一定凈空以適應其不均勻沉降的要求，采取加大斷面，預留凈空，增設特殊變形縫的辦法處理。

2　地質及水文概況

擬建地鐵隧道跨越兩個地貌單元，南段為洪積II級臺地，北段為湖積III級臺地。自上而下分述為：地層為地表分布有厚薄不均的人工填土；其下為新黃土及殘積古土壤；再下為粉質黏土、砂層等。隧道地下潛水穩定水位在地裂縫南北兩側截然不同，地裂縫南側埋深在5.60～6.80m之間。北側埋深在17.0～18.0m之間。

3　地裂縫對施工的影響

由于地裂縫的變形帶土層裂隙多、工程性質差，地鐵隧道穿越裂縫時存在很多不確定性風險，其中主要的影響如下：①地裂縫為一條狹長的透水通道，隧道通過時有可能會出現沿裂縫帶的集中滲水現象，造成隧道涌水涌砂坍塌；②地層錯位，致使地層從穩定向不穩定過渡，隧道開挖時，拱頂及邊墻易出現塌方現象。③地表的不均勻沉降會造成管線破壞。

4　施工原則

遵照勤測量、強支護、快封閉、小分部、短循環的原則進行施工，從中間將隧道斷面分為4-6個部分，自上而下進行開挖，如圖1所示。施工中需注意做好隨挖隨撐的支護工作，每進行一個部分的開挖之后，應及時將隔板施工進行完善。開挖的大致步驟為：①分次交叉開挖斷面分隔部分；②分割部分支護板隔板成型；③隧道仰拱處二次施工與底板回填；④拱墻二次施工。

5　CRD法的優勢

CRD法將大斷面隧道進行分割施工，每個部分相對獨立，并且施工過程中注重洞內支護，能夠對圍巖的沉降進行有效控制。該工法又兼具雙側壁導坑法和臺階法的特點，對穿越地裂縫施工有極強的實用效果。

6　工藝流程

施工準備→降水→打超前小導管→超前注漿→分部分臺階開挖隧道土方→掛鋼筋網→初噴混凝土→安裝鋼格柵→焊接縱向連接筋→掛鋼筋網→噴射砼→初支背后注漿→一直向前循環。

7　關鍵工序施工要點

7.1降水施工

對現場水文情況進行監測，根據監測結果計算涌水量，選擇合適的降水方法。由于地裂縫南北兩側水位差別較大，必須在地裂縫位置加強降水措施，確保隧道底部能夠實現無水施工。對于地下水補給較大，采用抽水辦法難以實現降水標準的，則需要采用旋噴樁對地裂縫注水通道進行阻斷。

7.2超前小導管注漿

根據現場情況對小導管的參數進行設計，導管設計不宜過長，以避免在打設導管時出現塌方。此外為減少塌方量可利用高壓風管進行吹孔作業，待空位就緒后直接將小導管插入其中，這樣能夠保障超前加固的效果。同時注漿的壓力需要提前進行計算和試驗，以確保漿液的滲透范圍。如在開挖時發現注漿效果不合理的，應及時找出原因進行調整。

7.3開挖

對分隔的每個部分分別進行施工，分層開挖土方，臺階的基數以及臺階高度寬度等參數，根據洞內分隔空間的大小決定。在施工過程中，基于開挖后原本土層受力情況和結構性能發生了改變，加之有地裂縫的存在，可能會造成一些意外的土層變化，因此必須提前進行前方地質監測，再開挖土方之前可將探孔開挖深度加長，從而達到預先了解地裂縫區域的地質情況，對于地質條件變化異常可能影響后續施工的，應及時采用長棚管進行超前注漿加固，也可以對地面地裂縫部分采取整體注漿的辦法，確保土層整體的穩固性。

7.4噴射砼

砼的配制應控制好水、骨料、水泥、凝固添加劑和其他材料的比例，試驗合格后方可使用。噴射前須提前對噴射面進行清理，確保噴射后的牢固性，同時對斷面的規格進行檢查，確保斷面尺寸符合作業要求，做好作業區照明、防護工作。噴射操作作業時，應開啟速凝劑泵，然后再開鳳送料以保證凝結效果，拱部噴射時由于送料阻力變大，將風壓強度控制在較大數值，邊部及底部阻力逐漸變小，則應順序降低風壓。噴射時應由下往上噴射，采用蛇形反復向上的路徑進行作業，噴射要求一圈壓半圈，且對死角部位應加強噴射避免錯漏，在反復噴射時，須控制好兩次噴射的間隔，在確認首次噴射凝固后再進行二次噴射，噴射應保持連續均勻作業，確保材料密實度。噴射完成后，檢查砼的凝結程度，待終凝之后進行灑水養護，確保材料保持足夠的濕度。

7.5初支背后注漿

針對已塌方部分，采用反復多次注漿和混凝土灌噴的辦法進行填充作業，要求注漿及灌噴根據塌方實際情況而定，對厚度、性能進行控制，確保施工部位在施工后的穩定性，阻止病害繼續發生。施工后需加強監測，發現初次施工不足的，采取及時補救。

7.6現場監測

監測范疇包括：地面監測，對地面裂縫、下沉、土方位移、地表水情況等進行觀察；洞內監測，檢查洞內水文變化、巖土層結構和強度、斷層走向、地裂縫變化情況，在已完成施工的部位，還需檢查支護設施和防護設施的工作狀態；凈空監測，主要是對隧道空洞形狀變化的速度、規模、形勢進行觀察記錄和分析，驗看施工是否合理、是否具有安全風險和質量隱患。測量儀器須選擇精密的測量儀器，測量前后需要進行調整和比對，確保儀器功能正常。

7.7洞內支護

格柵鋼架需預先進行測量定位，確定線路中線，并進行標示，安裝時預先對斷面的規格進行檢查，其中通過地裂縫區域時可縮小格柵鋼架的架設間距，從而盡量避免對拱頂土體的擾動，對于不符合安裝的應采取挖掘處理，預留安裝空間，地質條件較硬的可以將拱腳安裝在硬質土層上，而松軟的土質則采取預墊鋼板的辦法。在曲線部分施工時，應保證安裝的方向與法線方向一致，直線安裝方向則應與中線垂直。安裝時要求格柵鋼架當平面垂直于隧道軸線，須與中線保持在20mm左右的支距，垂直偏差控制在5%左右。錨桿的布置須嚴格執行設計要求，鉆孔時，需保證孔位在一條直線上，且與周邊土體主結構平面垂直最佳，在安裝錨桿前，需對錨桿進行質量檢查，并進行清除油污和調直處理，待確認鉆孔處理干凈后再進行操作。應保證填實砂漿錨桿孔，注漿過程需有專門的技術人員監督，且由監理工程師審核批準后方可進行。待開挖支護結束后，根據監測情況，確定洞內空間相對穩定后拆除臨時支護，并及時進行二次襯砌鞏固。

7.8相關技術措施

由于地裂縫的存在可能造成施工時一些風險，因此必須對地裂縫進行探測，包括地裂縫的成因、走向、規模、深度、滲水、裂縫部分及周邊土層的結構和組成等，利用聲納、紅外線等精準設備進行探查同時做好記錄和繪圖，作為施工方案設計的原始參考。施工時拉大左右線隧道開挖步距，減少相互干擾，及時在洞內進行注漿加固土層，同時在地面鋪設鋼板，減緩車輛沖擊，加大監測頻率進行信息化施工，在對外溝通方面加強與各管線單位的聯系，做好防護工作。

8　實際施工效果

通過采用以上的這些施工措施，地裂縫帶能夠順利通過。在過地裂縫帶時，加密的降水井基本可以將水位降到隧道底部；通過打超前探孔可以了解前方掌子面的地質水文情況，為隧道施工決策提供了依據；多臺階、及時注漿、初支背后回填密實可以有效地減少塌方量，在不需要加大成本的基礎上減少了施工風險，保障了施工質量；通過加密監測頻率，及時對仰拱進行回填注漿，同時將隧道積水排出井外，有效地減少了地裂縫帶地面變形量；通過加強通風，隧道的空氣質量正常。

9　總結

綜上，CRD法在通過地裂縫施工中具有重要意義，但是由于施工時地質、技術等各種因素的影響，要保證施工質量和安全顯得較為困難，施工單位必須做好全面的管控。在今后的施工中，還會遇到各種地質條件需要適用CRD法，因此做好施工的經驗積累，從而能夠安全順利地通過地裂縫。

［1］石熊等.大斷面淺埋偏壓隧道CRD法施工工序研究［J］.現代隧道技術，2015（03）.

［2］高騰.淺埋偏壓隧道CRD法的合理開挖工序研究［J］.青海交通科技，2015（06）.

［3］高明星.隧道CRD法施工工藝［J］.建筑技術開發，2015（03）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.10.108