CRD工法在209m2扩大断面石质围岩隧道的创新

　　摘要：结合哈大客运专线重点隧道——台山隧道这一施工实例,主要介绍了该隧道位于浅埋偏压地段，为哈大客运专线两座扩大断面隧道之一。该隧道最大开挖断面为209m2，是目前国内客运专线施工中最大的扩大断面隧道。设计Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用CRD工法施工，但由于该隧道为石质围岩，爆破对中隔壁影响很大，因此，在保证安全质量前提下,对原设计工法进行了创新，可供类似工程借鉴。
　　关键词：哈大客运专线，浅埋偏压隧道，扩大断面隧道，石质围岩隧道，CRD工法
　　
　　1概述
　　中国铁路客运专线建设正在大规模地、有序高效地推进，其中哈大铁路客运专线是时速300~350km/h客运专线之一，其纵贯东北三省，全长903.939公里。全线隧道共8座9929延长米，台山隧道就是为满足运梁车通行的需要而特殊设计的两座扩大断面隧道之一，其开挖最大面积为209m2，是目前国内客运专线施工中最大的扩大断面隧道。（法律论文网）
　　隧道位于丘陵地区，地势较陡，全长332米,为双线隧道。隧道进口处为一片树林，地表长满杂草，地形较陡，进口前为一山沟，山沟内有基岩裸露，呈青灰色碎块状，无地下水渗出。隧道岀口位于山梁上，地势较缓，地表长满杂草和树木，山梁上基岩裸露。隧道进口段位于半径为8000m的平面曲线上,纵坡为13.74%的下坡，最大埋深约46m。
　　隧道洞身岩层为石英砂岩、石灰岩、泥灰岩，泥质结构，层状构造，弱风化，岩溶裂隙极发育，呈碎石镶嵌结构，完整性差。地下水类型为基岩裂隙水及岩溶裂隙水，赋水性与透水性较强。设计Ⅳ、Ⅴ级围岩段采用CRD工法施工，进出口段拱部采用φ108大管棚配合小导管超前注浆加固地层，其它地段采用超前小导管超前注浆加固地层。防水采用“全封闭不排水”的原则。由于本隧道为目前国内最大断面铁路隧道，拟进行扩大断面浅埋隧道支护参数、断面结构和施工方法等方面的研究。
　　2优化CRD工法的原因
　　⑴由于该隧道为石质围岩，通过前期施工中均需采用爆破开挖，发现爆破对中隔壁影响很大。为了解决岩石隧道CRD法施工时，爆破对已施作的中隔壁的影响，上部开挖时的机具、设备避让问题，结合前期量测结果分析认为，原设计采用的CRD施工工法是适宜的，应继续遵守CRD工法原理进行施工，但可以对工序和局部参数作适当调整。
　　⑵确定上部开挖后，其临时仰拱施工时间。
　　⑶确定各施工工序相隔距离、施工顺序及其施工要求。
　　3优化CRD工法的依据
　　⑴哈大客专沈大施隧通01-32（1）A：导坑开挖宽度及台阶高度可根据施工机具、人员安排等进行适当调整。
　　⑵隧道洞口破碎、偏压段上部开挖已完成，根据目前施工开挖揭露的围岩情况结合前期监控量测的结果（洞口开挖段水平收敛为20mm，拱顶下沉量为15mm），为确保施工安全，落实设计意图，中国中铁一局哈大铁路客运专线项目经理部邀请哈大公司、设计、咨询、监理单位及施工单位相关专家于2008年4月26日和6月28日召开了两次专题会议，针对此大断面石质围岩隧道的实际情况经过充分讨论，进一步明确、优化了施工方法，形成优化后的CRD工法。
　　4优化后CRD工法施工工艺
　　CRD工法施工，共将隧道分为四部分，将原工法中的中隔壁采用竖直支撑，喷射混凝土厚度和工钢型号等维持原设计不变，临时仰拱统一采用水平支撑，不喷射混凝土，由原设计的工20a型钢加强为工25a型钢，纵向每侧采用2根工25a型钢通过扣件或焊接连接，将水平支撑连为整体。
　　4.1施工工序间距
　　⑴为保证上部爆破作业时，钻孔台架安全，其最短距离需20m，并作为机械装碴平台。装碴、运输机械进出导洞长度20m(坡度19%)，台阶长度共40m。即①②工序之间、③④工序之间间隔40m。
　　⑵为减少相邻作业面爆破作业干扰，隧道开挖①③工序之间、②④工序之间间隔10m。
　　⑶各工序循环开挖进尺1~2榀钢拱架。
　　⑷初期支护、临时支护之竖直支撑必须随开挖紧跟。上部水平支撑在下部施工前必须设置，其设置长度为上部施工长度减40m台阶长度。
　　⑸①③工序开挖采用光面爆破，②④工序开挖采用预裂爆破，严格控制炸药用量，采用减弱爆破方式。
　　⑹仰拱开挖2榀后及时将中隔壁竖直支撑接长，施作仰拱初期支护，钢架封闭成环。
　　⑺仰拱砼随工序②④施工而进行，距其掌子面10m。导洞施工在下部工序已完成，转到上部施工前施工，采取预裂爆破方式施工。
　　⑻隧底填充砼施做完后，根据量测结果确定是否拆除剩余的临时支撑。拆除顺序为先水平支撑，后拆除中隔壁竖直支撑。临时支撑距衬砼距离不大于12m，并视情况，采取临时支顶措施。
　　4.2施工步骤
　　①、③工序开挖支护50～80米后，架设横向支撑，再进行②、④工序开挖，仰拱封闭后进入下一循环施工。第二个循环上部通道采取在②、④工序掌子面开挖坡道，坡道在掌子面处距水平支撑的高度为②、④工序开挖高度的1/2，前进方向开挖位槽，仰拱成型地段用洞碴填筑。
　　4.4临时支护的拆除
　　中隔壁竖直支撑拆除时间根据量测结果确定，观测收敛稳定后，拆除6~8米钢架底撑，分2~3次拆完。为保证安全，拆除底节临时支撑前应检查各联接部位钢架纵向连接的情况。拆除过程及时观测，为减轻拆除底部临时钢架时拱顶受力，在上一循环过程提前凿除临时支撑中隔壁的砼，完成后施作仰拱砼。
　　临时支护在洞身主体结构初期支护施工完毕并稳定后方可拆除，每次拆除临时钢架的长度不宜超过10m。在拆除临时支护时先拆横撑，要考虑异常因素，切口要求窄小，便于迅速焊接。竖直支撑要使收敛值、下沉值及其累积值都在设计允许值内时，再进一步拆除剩余中隔壁竖向支撑。现场主要采用位移监控量测附以压力盒、应力计等来判断拆除各构件的顺序及安全度。
　　4.5仰拱施工
　　仰拱施工随②、④部开挖及时跟进，距离下台阶开挖面10米左右。
　　4.6二次衬砌施工
　　针对衬砌施工中隔墙受力状态发生变化情况，通过对监测数据分析，初期支护收敛后，及时施作二次衬砌。衬砌施工首先检查隧道断面尺寸，铺设土工布、防水板，防水板采用无损挂设，绑扎二次衬砌钢筋，安装接触网预埋件，衬砌台车模筑砼。混凝土集中拌制，搅拌车运输，泵送入模，插入式振动棒振捣。二次衬砌距离下台阶掌子面宜控制在30～50米范围。

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