002.城市大斷面隧道開挖CRD工法應用

/城市大斷面隧道開挖CＲD工法應用（隧道工）論文姓名:蔣友義單位:中鐵隧道集團二處有限公司城市大斷面隧道開挖ＣRD工法應用蔣友義(中鐵隧道集團二處有限公司，北京100055）摘要:本文通過北京地下鐵路直徑線工程實例，探討CRD施工工藝在城市大斷面隧道開挖中的應用以及過程控制標準，論述開挖過程中的主要問題及解決措施。本文將在施工工藝流程、超前小導管施工、開挖施工、支護施工等方面進行表述.著重強調施工過程中的控制以及對關鍵部位、關鍵工序所采取的技術措施。關鍵詞：單洞雙線大斷面地下鐵路CRD工法防塌限沉１工程概況本標段淺埋暗挖段ＣＲD法施工段位于北京市天寧寺橋西北角至白云觀南里10號樓東側,地面主干線蓮花池東路為北京市聯通東西的重要交通干線，隧道位于蓮花池東路北側機動車道下.與天寧寺立交橋的樁基礎凈距僅為6。97m.隧道穿過的主要巖土層為圓礫層、卵石層、粉質粘土層，屬Ⅵ級圍巖。土體穩(wěn)定性差，在地下水作用下易發(fā)生涌水、涌砂等情況。本次開挖施工范圍為DＫ6+895～DK7+０60。其中DK6+89５～DK7+025開挖凈空為12。６*10.７５4ｍ,DK7+０25~ＤK７+06０開挖凈空為11。6５2＊1０。36５m.五交化大樓位于采用ＣＲD工法施工的淺埋暗挖隧道北側,大樓與隧道的凈距為5.3８~5。５1m,隧道起止里程為DK6+9９０～ＤK7+0６0。２工程特點、重點2.１。工程特點⑴該區(qū)段施工專業(yè)性強、技術含量高，隧道穿越地質條件復雜,工期短暫,進度指標要求高，且與周邊建（構)筑物及地下管線關系縱橫交錯，施工難度大，施工風險大。⑵該區(qū)段地表環(huán)境復雜、施工對周邊環(huán)境影響大、沉降控制要求高。沿線兩側地面建筑物密集，若地層過量沉降易引起建筑物的傾斜甚至開裂。工程沿線隧道范圍內各種地下管線繁多。包括煤氣、熱力、電力、污水等大型管線，有的與隧道平行，有的與隧道交叉，施工稍有不慎就有可能引起管線破壞，造成不利的社會影響。施工過程如何保證地下管線不受隧道施工影響，保證所有地下管線的安全運行等,對隧道施工沉降控制提出了很高的要求。２.2工程重點控制沉降，保護建筑物、管線為本工程的重點⑴工程施工影響五交化大樓和地下管線。在ＣＲＤ暗挖區(qū)間破壞土體三相平衡后，地層將進行重新固結，存在必然的地表沉降,加強施工過程控制，嚴格控制地表沉降是本合同段工程施工控制的重點。⑵施工中建立以“防塌、限沉”為核心的技術控制原則。“防塌”一方面是指杜絕塌方事故發(fā)生，另一方面是指施工過程中務必把可能存在的坍方隱患降至最低?！跋蕹痢币环矫媸侵缚刂频孛娉两怠压こ淌┕ひ鸬牡乇沓两悼刂圃谝?guī)定范圍之內；另一方面是指沉降的控制除限制在地表沉降標準內，還要針對不同的環(huán)境特征建立不同的沉降控制標準，并在施工中嚴格執(zhí)行.⑶建立以“防塌、限沉”為核心的施工優(yōu)化組合，除采用正常暗挖施工程序中列明的技術措施外,穿過五交化大樓采用了地表注漿加固地基,隧道Ⅲ部布置超前深孔注漿,隧道Ⅳ部、Ⅵ部布置超前加固注漿，在Ⅲ部進行洞內環(huán)向補償性注漿等措施。⑷將回填注漿作為必需工序加以控制,施工過程及時采用擴散性好的漿液進行初支背后回填注漿、做到及時、飽滿充填，減少對土體的擾動。3主要施工工藝及施工方法３。１施工工藝流程CRD法施工段初支施工工藝流程見圖1。嚴格按照“管超前、嚴注漿、短進尺、強支護、快封閉、勤量測”的十八字方針指導施工。圖1CRD法分部開挖分部圖圖２CＲＤ法初支施工工藝流程圖3。2施工方法3.２.１超前小導管安裝及注漿在土體開挖過程中,采用超前小導管注漿方法進行土體預加固。超前小導管布設在拱部，環(huán)向間距每米3根，注漿小導管后端架在已經支好的鋼格柵內，另一端深入地層。注漿后進行土體開挖。由于開挖斷面較大，地面建筑物眾多，一旦出現塌方將很難控制，后果嚴重，所以必須保證超前注漿的質量，真正起到超前加固土層的作用。嚴格按交底要求打設超前注漿管，保證打設角度、深度及間距要求，嚴格按交底要求配置漿液,嚴格控制注漿終壓，壓力達到0．5Mｐa，維持3分鐘即可結束注漿.施工中,采取專人兌漿,專人注漿，開挖時如發(fā)現注漿效果不好,要根據情況及時處理，如掛網初噴混凝土。施工程序為：制作小導管→眼孔布置→頂入小導管→注漿→注漿效果檢查.⑴注漿材料：超前加固注漿材料采用水泥-水玻璃雙液漿。⑵注漿參數：①注漿終壓：僅用噴射混凝土封閉孔口和工作面，注漿壓力不宜太高,取0.5MPa；②漿注擴散半徑(R）：0.5m;③注漿速度:與地層孔隙及連通情況、地層密實度有關,速度太快,地層吸漿慢,可能造成冒漿、漏漿等現象。因此注漿速度定為每分鐘不大于50L；④注漿量估算:每個導管注漿量為50～100Ｌ；⑶漿液配置純水泥漿液為水泥（P．O42。５)加清水按照1：1進行配置；水玻璃濃度控制為４0Be’模數2.4。⑷注漿采用由下向上隔孔注水泥－水玻璃雙液漿，采用ＦＢY—５0／７0注漿機進行注漿，試運行機器正常后即開始注漿。當注漿量達到設計要求時停止注漿.⑸注漿技術要求①導管打入后,用吹管或掏勺將管內砂石吹（掏）出,以免堵塞。②配制好的漿液，經過過濾后方可進入泵體，以防雜物堵塞管路或泵體。③注漿結束后,對注漿泵管路進行清洗,以保證下次注漿的順利進行。⑹注漿施工安全注意事項①注漿過程中，如發(fā)現注漿壓力持續(xù)上升，超過0.5ＭＰa時,應停機檢查原因.②嚴禁壓力未下降至０時拆卸空氣室、壓力表、輸漿管道、卸漿閥等。③閑雜人員不得進入作業(yè)面，以免高壓漿噴出或小導管沖出傷人。④注漿過程中，不得無故停電，如需停電,必須事先通知注漿班。3．2．2開挖“CRＤ工法"施工,分6部開挖,各部開挖采用臺階法施工。⑴開挖循環(huán)進尺為每榀格柵間距0.5０m。嚴格控制開挖進尺,拱架最大間距不超⑵嚴格控制隧道開挖的中線和水平,開挖輪廓要圓順，防止超挖，杜絕欠挖。每部上斷面開挖底板比上下斷面分界面高20～3０cｍ，防止上斷面腳板懸空而造成沉降.下臺階開挖時先挖中間后挖兩側，防止因上斷面腳板懸空時間過長,造成沉降，當超挖或土層塌方超過３0ｃm時,及時上報工程部。局部欠挖處人工修鑿,但要充分考慮施工誤差及預留變形量。⑶Ⅰ、Ⅲ部上斷面開挖時，必須預留核心土.⑷臺階長度控制在2～２。5m，在遇水開挖困難地段臺階長度適當縮短，加快每環(huán)封閉時間。⑸開挖嚴格按照Ⅰ→Ⅱ→Ⅲ→Ⅳ→Ⅴ→Ⅵ的順序執(zhí)行，下一部的開挖滯后上一部的開挖按照５m控制。表1開挖允許超挖值項目允許偏差（ｍm）允許超挖值拱部平均1０0，最大150邊墻及仰拱平均100，最大１50３。２．3格柵鋼架安裝待開挖輪廓修正合格后，及時鋪設結構外層鋼筋網片，進行格柵鋼架架立.⑴鋼拱架堆放和運輸時不得損傷和變形,安裝前先除銹。⑵開挖完成后及時安裝鋼拱架及鋼筋網片。⑶鋼拱架標高、中線凈空、垂直度、間距嚴格按交底要求控制。⑷拱架各節(jié)連接牢固,安設位置正確、穩(wěn)固并垂直隧道中線。⑸鋼拱架與圍巖之間的間隙用噴混凝土噴密實，禁止用石塊、木楔等填塞。⑹鋼拱架要全部被噴射混凝土覆蓋,凈保護層厚度不小于３０mｍ。施工中Ⅰ、Ⅲ部拱架的控制最為關鍵,因為Ⅰ、Ⅲ部的標高、中線凈空、垂直度誤差過大，將直接影響其余四部的控制。拱架控制實際標準：⑴中線凈空：Ⅰ、Ⅲ部為0-±10mm，其余四部為0—±20mｍ。⑵標高:0—+30mm。⑶垂直度：5‰之內.⑷拱架間距：0—＋50mm。⑸連接筋：Φ２0螺紋鋼連接筋,環(huán)向間距為1.0ｍ，內外呈梅花型布設，考慮到施工中拱架間距的實際誤差，連接筋加工３種：500mm、５５0mm、7００mm,采用直螺紋套筒連接,外露絲扣不超1扣，連接筋間距不符要求時,要及時調整。連接筋套筒連接數量不低于８0％，連接筋外露長度不低于2０ｃm,以便套筒不能正常連接時搭接焊能保證搭接長度。⑹網片：網格間距150ｍｍ＊150mm，環(huán)向采用φ8鋼筋,縱向采用φ6鋼筋，網片搭接不小于一個網格(15ｃm），綁扎時要與拱架密貼，而且要綁扎牢固。⑺連接板：連接板螺栓必須帶齊,擰緊后用電焊點焊牢固，連接板有張口的要用鋼筋幫焊牢固。⑻為防止沉降,架立格柵時,格柵下面要墊方木或加氣磚。3。２．４噴混凝土支護施工為了降低粉塵，減少回彈量,提高噴射混凝土的質量,噴射混凝土采用潮噴法。混凝土由洞外攪拌站拌合，通過豎井提升機,出渣車運至工作面，人工抱噴嘴噴射。永久性初支噴混凝土厚度為３5cm，臨時支護噴混凝土厚度為3０cm，施工工藝流程見圖3：噴混凝土作業(yè)前，檢查開挖斷面尺寸，清除所有的松動巖石，并使巖面保持一定濕度,混合料應隨拌隨噴，噴射作業(yè)分段、分片、分層，由下而上，對稱依次進行，拱部一次噴射厚度5～6cm，邊墻一次噴射厚度7~1０cm，分層噴射的間隔時間一般為15～2０mｉn.噴射混凝土時先噴射鋼拱架與基面之間的空隙.噴射作業(yè)時先供風，再上料；噴射作業(yè)結束時先停料再停機、后關風.每次噴混凝土完畢后,及時檢查厚度，若厚度不夠需進行補噴達到設計厚度，禁止將回彈料做為噴射料使用,同時嚴禁添加渣土。碎石混凝土攪拌機砂碎石混凝土攪拌機砂少量水水泥少量水水泥混合料運輸混合料運輸高壓風混凝土濕噴機高壓風混凝土濕噴機水速凝劑噴頭水速凝劑噴頭受噴面受噴面圖3潮噴混凝土工藝流程圖嚴格按照設計配合比攪拌噴射混凝土原材料；噴射混凝土結構，不得出現脫落和露筋現象；表面應平整圓順，無大的起伏凹凸。不能出現因噴射混凝土厚度過厚，造成不必要的欠挖，同時噴射混凝土厚度應滿足設計要求，保證拱架主筋凈保護層厚度。初支噴混凝土是結構防水的第一道防線，加強對其質量控制,保證噴層厚度及密實度，可以大大提高初支的防水效果。噴射混凝土前，前后榀接茬部位虛渣必須清理干凈，以保證初支厚度及前后榀拱架噴射混凝土的搭接質量。3。2.５鎖腳錨管施工在Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ部每榀拱架的上下斷面拱腳處各打設1根鎖腳錨管,規(guī)格為Φ42,長度為３.5m，注1：1純水泥漿，對防止隧道沉降有著極大作用.從DK７＋92０開始Ⅲ部北邊墻上下斷面分界處土層為80ｃm厚細砂，細砂層自穩(wěn)性極差,開挖過程中極易發(fā)生塌方，我們在施作Ⅲ部上斷面時，每榀打設兩根鎖腳錨管，同時下斷面開挖前對兩根鎖腳錨管施作超前注水泥－水玻璃雙液漿,開挖完成后立拱之前,及時對上斷面拱腳處至下50cm的區(qū)域施作掛網初噴混凝土，從而成功消除了塌方的隱患。３。２.６為及時充填初支噴射混凝土與土層之間存在的空隙，Ⅰ、Ⅲ部初支結構封閉成環(huán)后應及時進行初支背后注漿，以控制初支結構變形，控制地表沉降。初支背后注漿，可以起到以下幾點作用:①充填地層空隙，防止地表下沉。②加強結構防水.③控制初支結構的沉降和收斂。初期支護的背后回填注漿漿液為1:1純水泥漿，注漿從拱腳開始向拱頂注漿,從無水向有水的注漿孔注漿,注漿過程中，要時刻注意壓力流量的變化,嚴格控制注漿終壓,每根回填注漿管必須注漿飽滿后,再進行下一根注漿的操作，做好注漿記錄，封閉段每5ｍ注漿一次。初支背后回填注漿主要施工工藝詳見圖4.圖4初支背后回填注漿施工工藝流程圖３。２．７量測樁點布置施工中為了便于加強監(jiān)測，Ⅰ、Ⅲ部每5m在拱頂布設一個沉降點，在兩側邊墻處布設一組收斂點；Ⅱ、Ⅳ、Ⅴ、Ⅵ部每隔10ｍ，在兩側邊墻處各布設一組收斂點。3．2.8初期支護參數表2初期支護參數表序號支護類型支護參數1超前注漿錨管拱部設置超前小導管，間距每米3根，每榀施作一次,注水泥-水玻璃雙液漿超前加固地層：DK6+8９5～DK6＋９４５，Φ３2,L＝1.５ｍ，DＫ6+945～DＫ7+０60,Φ25，長度２.5米（3.５米),前后榀交錯布置2超前注漿水泥－水玻璃雙液漿3格柵鋼架主筋為Φ25螺紋鋼,格柵間距為0.5０m4鋼筋網片網格間距１５0mｍ*150mm，環(huán)向采用φ8鋼筋,縱向采用φ６鋼筋,在拱墻布設５初支背后回填注漿管Φ4２,單長1.０ｍ，縱向間距５．０ｍ，環(huán)向間距1.0m6初支背后回填注漿1:１水泥漿7縱向連接筋相鄰格柵鋼架之間內外層設雙排Φ20螺紋鋼連接筋，環(huán)向間距為1。0ｍ，內外呈梅花型布設，連接筋單長5０0mm8噴射混凝土C25早強噴射混凝土（永久性初支35cｍ，臨時初支３0cm4認識與體會４.１連接筋套筒連接與焊接的比較格柵鋼架連接筋采用直螺紋套筒連接質量優(yōu)于焊接，而且連接速度快，操作簡單，多人可操作,不受施工環(huán)境的影響，對環(huán)境無污染,焊接不但費時費力,而且焊接質量一般難以達到規(guī)范要求,搭接長度一般情況下也很難保證,同時電焊作業(yè)人員屬特殊工種,必須持證上崗.４.2防塌、沉降的控制大跨度區(qū)間暗挖隧道有效控制地表沉降，盡可能的減少對周邊建筑物的影響，尤為重要。⑴嚴格控制超前小導管，并根據不同的地層進行注漿,加強超前注漿質量,切實起到超前加固土層的作用。⑵開挖過程中嚴格控制開挖進尺，減少地表下沉,嚴格控制同層、上下層開挖部分的斷面間距；及時封閉掌子面，開挖完成后及時噴射素混凝土封閉掌子面，遇到自穩(wěn)性較差的地層要增加鋪設鋼筋網,然后再噴射混凝土，防止掌子面土體變形。⑶及時施做初支背后回填注漿.⑷施工中加強監(jiān)測，適當增加洞內監(jiān)測點，增加隧道洞內及洞外的監(jiān)測頻率。正洞采用“CRD"工法“分步開挖，化整為零，各自封閉成環(huán)"，分步開挖是合理可行的，過五交化大樓時所采用的措施是正確的,施工實踐表明，依據細致的驗算所確定的施工參數進行施工,可使施工后地表沉降得到有效的控制，能最大限度地降低隧道施工對周邊環(huán)境的影響，有效地保證隧道施工及周圍建筑的安全。5結論?(1）從北京地下鐵路直徑線施工情況來看,由于隧道結構所處的地質環(huán)境（黏土、砂土、砂卵石或卵石等）差,