CRD法在大跨度隧道掘進(jìn)中的應(yīng)用摘要:結(jié)合深圳地鐵工程實(shí)例,介紹暗挖大跨度區(qū)間隧道采用CRD“四步法”、“六步法”的具體施工步驟,以“分步開(kāi)挖,化整為零,各自封閉成環(huán)”的原則,是合理可行的。施工后地表沉降最大僅為24mm,能最大限度地降低隧道施工對(duì)周邊環(huán)境的影響。關(guān)鍵詞:地鐵大跨度隧道四步法六步法施工 深圳地鐵大劇院—科學(xué)館站區(qū)間隧道全長(zhǎng)2290.41m(單線),為左右兩條單線隧道,暗挖法施工。 洞內(nèi)設(shè)置一處縮短單渡線和一處地鐵2號(hào)線聯(lián)絡(luò)預(yù)留接口(見(jiàn)圖1)。隧道結(jié)構(gòu)類(lèi)型有單孔單線、雙孔雙線、三孔三線,喇叭口單孔雙線四種結(jié)構(gòu)類(lèi)型。設(shè)計(jì)開(kāi)挖斷面由33.75m2逐漸增大到112m2,結(jié)構(gòu)形式復(fù)雜,斷面變化多達(dá)11種,斷面變化點(diǎn)有22處,斷面開(kāi)挖最大高度10m,最大寬度19.901m。施工方法為:單孔單線到單孔雙線根據(jù)開(kāi)挖斷面逐漸增大,采取上、下臺(tái)階法、CRD“四步法”、CRD“六步法”開(kāi)挖;雙孔雙線采用中洞法施工;三孔三線采用雙中洞法施工。工法和施工工序轉(zhuǎn)換頻繁,施工難度大,技術(shù)要求高。本文介紹大跨度區(qū)間暗挖隧道施工的CRD“四步法”、CRD“六步法”。1超前預(yù)加固 施工中,開(kāi)挖前對(duì)圍巖采取了預(yù)支護(hù)等輔助施工措施,一般地段在隧道拱部150°范圍內(nèi)采用小導(dǎo)管注漿加固;對(duì)流塑狀黏性土地段拱部采用水平旋噴樁加固;在邊墻和底部采用小導(dǎo)管注漿加固;掌子面采用封閉小導(dǎo)管注漿加固。從而確保了區(qū)間隧道掘進(jìn)的施工安全。 1)小導(dǎo)管注漿超前預(yù)加固參數(shù):小導(dǎo)管為熱軋無(wú)縫鋼管,外徑42mm,壁厚4mm,長(zhǎng)度3.5m,制成鋼花管。環(huán)向間距為30cm,縱向間距為2.0m。施工時(shí)超前小導(dǎo)管緊靠開(kāi)挖面的格柵鋼架為支點(diǎn)打入,然后注漿,形成超前支護(hù)環(huán)后進(jìn)行開(kāi)挖,每開(kāi)挖50cm后立即架立格柵鋼架,噴錨支護(hù)。小導(dǎo)管搭接長(zhǎng)度不小于1m,外插角采用18°。注漿漿液:一般地段采用425號(hào)普通硅酸鹽水泥漿液,水灰比為0.6~1,漿液里添加2%的氯化鈣;流塑狀黏性土地段,采用水泥水玻璃雙液漿,水泥漿與水玻璃的體積比為1：1,水灰比采用0.6~1,水玻璃濃度為35波美度,添加5%的氫氧化鈣速凝劑、3%的磷酸氫二鈉緩凝劑,注漿壓力0.5~1.0MPa。 2)水平旋噴樁預(yù)加固及掌子面封閉注漿參數(shù): (1)水平旋噴樁:加固長(zhǎng)度10.5m;鉆孔填充長(zhǎng)度3.5m;循環(huán)長(zhǎng)度4.9m;水平旋噴樁直徑Φ500mm;外插角5°;環(huán)向間距開(kāi)孔0.30m、終孔0.35m。 (2)掌子面注漿管采用Φ42mm;袖閥管長(zhǎng)7m;循環(huán)加固長(zhǎng)度4.9m;掌子面采用C20網(wǎng)噴混凝土封閉厚300mm;采用后退式注漿,后退長(zhǎng)度0.6m;漿液擴(kuò)散半徑0.6m;注漿量0.54m/m3;注漿壓力0.5~1.2MPa。 3)水平旋噴樁施工時(shí),先用水平鉆機(jī)鉆孔。橫向高壓旋噴鉆機(jī)就位時(shí),機(jī)座要平穩(wěn),孔位誤差不得大于50mm,傾角與設(shè)計(jì)誤差一般不得大于0.5°。鉆進(jìn)過(guò)程中,在鉆孔前端加設(shè)限位卡,嚴(yán)格控制水平旋噴加固體外插角和分叉偏差,以確保每根加固體的準(zhǔn)確定位和加固體之間的咬合厚度。一旦發(fā)現(xiàn)偏斜,特別是向下偏斜,應(yīng)及時(shí)糾偏。采用水泥漿回灌鉆孔,然后重新開(kāi)孔的方法進(jìn)行糾偏。2CRD“四步法” 喇叭口單孔雙線段的SK3+449~+424段、SK3+341.29~+366.29段,地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,褐紅色,中粗粒斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,屬I(mǎi)II類(lèi)圍巖。施工時(shí),采用小導(dǎo)管超前注漿加固。2號(hào)線接口喇叭SK3+278～+303.66段地質(zhì)為流塑狀黏性土,褐紅色、褐黃色,含水飽和、呈流塑狀,為中高壓縮性土,屬I(mǎi)I類(lèi)圍巖。施工時(shí),采用水平旋噴樁和小導(dǎo)管注漿超前預(yù)加固。該三段區(qū)間隧道開(kāi)挖寬度小于10m,開(kāi)挖高度小于8m,采用CRD“四步法"掘進(jìn)初支。 開(kāi)挖施工時(shí),各開(kāi)挖部位掌子面間要錯(cuò)開(kāi)一定的距離,一般為5~8m,以減小同步開(kāi)挖相互間的影響及引起地表較大沉降。具體施工步驟見(jiàn)表1。3CRD“六步法” 喇叭口單孔雙線段的SK3+424~+399.145段、SK3+366.29~+391.145段,地質(zhì)為強(qiáng)風(fēng)化花崗巖,褐紅色,中粗粒斑狀結(jié)構(gòu)、塊狀構(gòu)造,屬I(mǎi)II類(lèi)圍巖。施工時(shí),采用小導(dǎo)管超前注漿加固。 2號(hào)線接口喇叭SK3+238.66～+278段地質(zhì)為流塑狀黏性土,褐紅色、褐黃色,含水飽和、呈流塑狀,為中高壓縮性土,屬I(mǎi)I類(lèi)圍巖。施工時(shí),采用水平旋噴樁和小導(dǎo)管注漿超前預(yù)加固。該三段區(qū)間隧道開(kāi)挖寬度大于10m,開(kāi)挖高度大于8m,采用CRD“六步法”掘進(jìn)初支。 具體施工步驟見(jiàn)表2。4結(jié)語(yǔ) 1)圍巖材料的結(jié)構(gòu)模式采用Druber-Pnagen(D-P)模型,隧道結(jié)構(gòu)與地層在開(kāi)挖過(guò)程中發(fā)生非線形變形特性。計(jì)算程序采用ANSYSV5.5版分析軟件。計(jì)算中土體和隧道結(jié)構(gòu)采用六面體8節(jié)點(diǎn)實(shí)體單元。根據(jù)計(jì)算結(jié)果分析得出:通過(guò)對(duì)各部開(kāi)挖施工錯(cuò)開(kāi)距離的模擬計(jì)算,在確定的錯(cuò)開(kāi)距離范圍內(nèi),可有效地將地表沉降控制在30mm以?xún)?nèi);因仰拱二襯施工,需拆除中隔墻和橫隔墻,通過(guò)計(jì)算,一次拆除最大長(zhǎng)度不超過(guò)8m,否則會(huì)發(fā)生較大變形。 2)大跨度區(qū)間暗挖隧道一般地段采用超前小導(dǎo)管注漿加固;軟弱圍巖地段采用水平旋噴樁,小導(dǎo)管注漿和掌子面封閉注漿超前預(yù)加固;洞室采用“CRD”工法,采用“分步開(kāi)挖,化整為零,各自封閉成環(huán)”的原則。分步開(kāi)挖、襯砌是合理可行的。施工實(shí)踐表明,依據(jù)模擬計(jì)算所確定的施工參數(shù)進(jìn)行施工,可使施工后地表沉降最大僅為24mm,能最大限度地降低隧道施工對(duì)周邊環(huán)境的影響,有效地保證了隧道施工及周?chē)ㄖ陌踩?3)新奧法施工初噴混凝土厚度一般在30cm左右,基本與二次襯砌混凝土數(shù)量不相上下。提高混凝土濕噴工藝水平極其重要,不僅關(guān)系到施工進(jìn)度,更重要的是關(guān)系到施工安全。常規(guī)的方法一次噴射混凝土厚度只能達(dá)到6cm;如摻入微量硅粉,一次噴射混凝土厚度可達(dá)10cm以上。