CRD法穿越粉细砂岩隧道施工要点分析

刘学文

（中铁十六局第四工程有限公司，北京市 101400）

CRD法穿越粉细砂岩隧道施工要点分析

刘学文

（中铁十六局第四工程有限公司，北京市 101400）

在隧道软弱地层施工中，CRD法（交叉中隔壁法）是一种常用的施工方法。利用CRD法进行施工可以有效防止支护结构出现下沉和变形，防止土体出现水平位移，降低地面沉降。以马家坡隧道为例，对隧道工程地质情况进行了分析，经过研究后设计采用CRD法进行隧道的开挖施工，并对CRD法施工技术进行探讨，为类似隧道工程施工积累参考经验。

CRD法；穿越粉细砂岩；隧道；超前小导管

0 引言

CRD法是一种惯用的工程作业办法，用于山体横向贯穿的工程作业中。该作业操作时要求实现8个部分的项目，在工程作业时山体贯穿部分拆为自上至下3个部分，通道左和右两边，以及仰拱。在完成挖凿作业时，首先开展挖凿以及支持保护在山体通道底层上部和中间部位，进而开始水平垂直壁部的作业[1]。在一侧水泥使用刚韧度完成设计的标准后，便能够开始相对侧面上部和中步的开凿和支持保护，同时开始中间部分壁上的建设，上述工作完成之后操作两侧底端的挖凿作业，在完成具备2层水平中夹层和垂直夹层的交错支护结构后，移除保护措施，完成并补填拱墙、仰拱，最终，山体贯穿部分的每个作业部位必须形成一个支护结构，这个结构最终是无缺口环状。

1 工程概况

马家坡隧道位于黄土高原地区，地表高程一般2 130～2 420 m。总体地形北低南高，阶地区地形较为平缓，其它地段地形陡峻，地理环境复杂，沟谷主要呈狭窄的V型、U型，部分段落滑坡较为发育。隧道洞身需要穿越崩塌、滑坡、断层破碎带等地质段，地质稳定性差。

2 工程地质情况及施工方法

马家坡隧道1#斜井兰州方向隧道洞身地层以上第三系泥岩夹砂岩为主，多呈泥岩和砂岩互层状。根据现场开挖揭示及前期勘察资料分析，1#斜井兰州方向自DK115+202起逐渐进入上第三系富水粉细砂岩地层，随着掌子面施工推进，泥岩夹砂岩逐渐下沉，掌子面由上自下渐变为上第三系富水粉细砂岩。

上第三系特别容易产造成结构损害，它的特征就是含有大量的水粉细砂岩，微粒构造，难以形成坚固的岩石，土质削弱凝结，构造易变，遭水侵蚀或久之在空气中，因为砂质岩石繁琐的水稳性能，外加工程作业的磨损，迅速砂化，很快把隧道外部岩层坚固性降低。加之掌子面下部为泥岩夹砂岩，由于砂岩含水，泥岩相对隔水，地下水在接触带附近相对富集，有股状水，掌子面围岩软化更加严重，多呈塑性流变状态，稳定性极差。经现场四方变更会议研究，马家坡隧道1#斜井兰州方向自DK115+202起变更为Ⅵ级围岩，采用CRD六部开挖法，结合真空降水及相关注浆加固措施进行施工。

3 CRD法的施工要点

3.1 CRD工法支护措施

（1）设计形变数35 cm，拱部选取120°提前防护，采取隐性排微管，Φ42超前微导管，长2.6 m，垂直间隔1.6 m，圈状间隔0.1 m，超前灌浆选取混凝土浆。

（2）开始阶段的防护：C30射水泥总围厚33 cm，拱形部分用φ8钢筋网；总体利用工25 a钢架，间隔为1榀/0.5 m，并设置混凝土垫块和纵向槽钢托梁，钢架衔接部分每个用4枝φ42锁脚锚管，钢架中空部位衔接选用“Z”形φ22钢筋，间隔1 m。径向回填注浆：全环设φ42注浆小导管，L-1 m，间距1 m×1 m；基底处理：采用50 cm厚级配碎石换填。

（3）二次衬砌。采用C40钢筋混凝土，全环厚60 cm；

3.2 CRD开挖施工

3.2.1 开挖①部

（1）选取前用重复架利用架立的钢架用为隧道两侧和导坑旁壁长2.6 m的φ42小导管提前防护。

（2）向①部山体0.5 m操作挖动，在作业途中需把作业高度维持在2.6 m。

（3）在掌子面利用水泥开展喷射，喷抹层维持在5 cm。

（4）利用①部导坑旁边的前期防护和暂时支撑，摆上钢筋网，构建I25a型钢钢架和I20暂时钢架，开凿小道到小导管。

（5）用锁脚锚管和暂时仰拱，再上水泥到预留厚度33 cm。

3.2.2 开挖②部

（1）在间隔①部3～5 m间隔后，作业②部，作业距离把控在3 m。进而封锁掌子面，用水泥作业。

（2）分别在导坑的四周喷射厚度为5 cm的混凝土，然后进行钢筋网的铺设。

（3）连长型钢架和I20暂时钢架，凿微型通道向导管。

（4）开始暂时仰拱和锁脚锚杆的作业，再上33 cm厚的水泥。

3.2.3 开挖③部

（1）在滞后②部不小于5 m距离后，开挖③部。进而利用之前重复利用的钢架完成隧道长2.6 m的φ42小导管提前防护。

（2）进行③部0.5 m的开挖施工，开挖高度保持在2.6 m。

（3）在③先上5cm水泥，进而摆上钢筋网，并设立I25a型钢架完成钻径小导管作业。

（4）操作锁脚锚管和暂时仰拱，再上预设厚度33 cm的水泥。

3.2.4 开挖④部

（1）在③部后3～5 m间隔后，施工④部，作业距离保持在3.0 m，再上5 cm的水泥封闭掌子面。

（2）导坑边缘先上5 cm厚水泥，摆上钢筋网，并将钢架衔接，进而开始暂时仰拱和锁脚锚管的作业。

（3）开凿钻径在锚管后再上33 cm的水泥。

3.2.5 开挖⑤部

（1）在④部后3～5 m间隔后，对⑤部进行作业，把作业距离把控在5.2 m，再上5 cm的水泥封掌子面。

（2）安装长型钢架，进而开始缩脚锚管的作业。（3）开钻径对导管后再上厚33 cm的水泥。

3.2.6 开挖⑥部

（1）在⑤部后于3～5 m间隔后，作业⑥部，作业距离把控在5.2 m。进行掌子面混凝土的喷射，厚度控制在5 cm

（2）安装长型钢架，作为锁脚锚管。

（3）开钻径对锚管后在上厚33 cm的水泥。

3.2.7 开挖⑦、⑧部

（1）在⑥部后3 m间隔后，开始⑦、⑧通道底部作业。使用级配碎石对隧底进行换填，换填厚度为50 cm，四周使混凝土进行初喷，初喷厚度为5 cm[2]。

（2）接好钢架的仰拱部分，进而再上厚33 cm的水泥。

3.3 全断面轻型井点真空降水

由于本隧道工程粉细砂岩含水率比较高，并且砂岩泥岩接触面会大量出水。所以在通道设置位置前必须进行浸水操作，详细作业如下：

（1）台阶轻型井点降水。每个部分拱脚点垂直各安装一排Φ32PVC真空施水管，垂直间隔0.75 m/环；其中，①②③④部降水管单根长4 m，角度斜向下30°，⑤⑥部降水管单根长5 m，角度斜向下60°。

（2）掌子面超前真空降水。在离上、中台阶下50 cm的部位，在②④⑤⑥部掌子面各横向安装4 m长Φ75PVC真空施水管，间隔1m。如果降水措施达不到开挖前的降水需求，可以对各个部门降水管之间的距离调小，并提高降水措施。整体横切面轻型井部真空施水见图1。

图1 全断面轻型井点真空降水示意图

3.4 注浆加固措施

要增强外部岩层的刚韧度，减少外部岩层的漏水系数，增强围岩的稳定性，在山体贯穿的作业过程中，除了要保质保量完成施水工作以外，在开凿后还要完成灌浆夯实。该项目的主要加固方法有细管注浆、帷幕注浆和径向注浆三种。

3.4.1 超前小导管注浆

开凿通道时因为掌子面前部岩层不稳定性而造成坍塌的情况，需要利用超前小导管方可避开，为确保施工安全，利用隧道风钻机在隧道作业面外120°地方完成打眼作业，把插入角缩小在5°～10°，植入直径为φ42 mm×3.5 mm的无缝钢管，并采用灌浆固化土，让隧道顶部成为伞状保护。Φ42超前细导管，每根长2.6 m，环向间隔0.1 m，垂直方向安装长度不小于1 m[3]。利用细管灌注水泥砂浆，压力要维持在1.0～2.0 MPa，把比例维持在0.5～1.0。在现场控制所有。在围岩出水量大或者围岩破碎的情况时，如果岩体止浆效果达不到要求，还能用水泥-水玻璃，二者比例保持在1∶1～1∶0.6，水玻璃的浓度控制为35Be’。

3.4.2 径向注浆

安装径向Φ42小导管在隧道顶部墙上，每根长1 m，排列为梅花形，间距1 m，压力2.0～3.0 MPa。当初期支护已封闭段落的强度达到100%时，立即进行背后径向回填注浆施工。使用单浆液进行注浆。前期防护未封闭成环状后径向回填注浆应根据现场实际情况，使用双液浆进行初支背后空洞进行回填加固。

3.4.3 帷幕注浆

对于一些地质条件比较差、掌子面涌水涌泥、掌子面坍塌的地方需要进行帷幕注浆施工，通常利用双液浆或水泥砂完成注浆。在实际检验后确定具体情况，选取整体横切面帷幕注浆或上断面帷幕注浆，固化区域确保在作业形状外5～10 m。

4 结语

综上所述，在进行隧道工程施工过程中，使用中隔壁法（CRD）进行开挖施工后，顺利完成了软弱围岩段的施工。证明使用中隔壁法穿越粉细砂岩隧道是有效的。CRD法按照“段台阶、快封闭、多循环”的基本原则进行施工，对地层进行加固后可以使其和初支形成整体结构，可以有效抵御外部荷载。

[1]刘小军,张永兴.浅埋偏压隧道洞口段合理开挖工序及受力特征分析[J].岩石力学与工程学报,2011,30(S1):3066-3073.

[2]陈思阳,朱彦鹏,李忠,等.大断面黄土偏压隧道开挖侧向边坡稳定性影响分析[J].现代隧道技术,2014,51(1)：82-89.

[3]许文锋,张峰,陈建平.大跨度黄土隧道CRD法优化研究[J].防灾减灾工程学报,2009,29(5):572-576.

中泰两项高铁项目正式启动价值约合10亿人民币

泰国方面与中国国有企业近期签署了两项高铁项目合同，涵盖工程设计和聘用技术顾问团队，价值52亿泰铢（约合10亿元人民币）。这两项合同的签署标志着泰中高铁项目正式启动。

这两项合同是金砖峰会举行期间，在两国元首的见证下签署的。根据合同，项目一期工程是建设一条连接泰国首都曼谷和东北部呵叻府的铁路，全长250 km。该工程将于今年10月破土动工，预计2021年正式投入运营。该项目自2014年开始便一直处于筹划中，但因一些细节的谈判而一再延期。

U455.4

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1009-7716（2017）10-0157-03

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.10.048

2017-06-02

刘学文（1984-），男，北京人，工程师，从事地铁施工管理工作。