[12-11 16:59:19] 来源：http://www.tmgc8.com 隧道工程 阅读：3368次
摘要:CRD法在大跨度隧道浅埋地段、软弱围岩地层施工中适应性强,支护结构简单,安全可靠,国内公路、铁路隧道施工广泛采用这个方法。文章论述了青海省西久公路拉脊山隧道设计的工程实例及CRD法在工程的应用。
关键词:CRD法;高原隧道;快速掘进;开挖方法
隧道浅埋段、软弱围岩地层段的隧道开挖越来越多地采用了CRD开挖方法,如何提高隧道CRD掘进速度对保证工期、降低施工成本具有重要的意义。以下是我在青海省西久公路拉脊山隧道出口浅埋段CRD施工中进行机械设备的配置、劳动力的组织和出碴运输方面的一些施工经验供同行参考。
一、工程概况
青海省西久公路拉脊山隧道设计全长为5550米,为分离式双线隧道。隧道地处高原严寒地区,隧道进出口海拔高度均为3200米。出口浅埋地段长560米,出口地层为坡、洪积层,主要为碎石土,埋深较浅,且地下水较丰富。出口浅埋段的隧道开挖方法原设计为台阶法,后来改为CRD开挖法。CRD法施工的中隔壁临时钢架支撑采用I18钢架,临时仰拱采用I20钢架。
二、开挖方法的选择
隧道出口浅埋段原设计采用台阶法开挖,洞门边、仰坡施工过程中,坡面上出现成股状的地下水流出,在地下水的作用下坡面经常发生坍塌。后来我们采取在坡面上预留平台和在出水点处打设排水管,平台采用C20混凝土进行封闭和在平台靠坡面侧设置了排水沟,采取了这些措施后顺利完成边、仰坡的开挖与锚喷作业。洞口大管棚钻孔过程中经常出现卡钻、坍孔,成孔较难。通过对钻孔掘进情况的分析,认为隧道前方围岩土体松散,且富含地下水,原设计的台阶开挖方法存在较大的安全隐患,不适合该地层中施工。经过对几种开挖方法的比较分析确定采用CRD法开挖。
三、CRD法洞室的划分和各洞室施工顺序的安排
开始进洞时,按照图1所示组织施工,施工过程中③部边墙的初期支护表面出现混凝土剥落和混凝土表面产生裂隙的现象,及时在③部边墙底部增设了临时横撑(图2所示)。进洞时我们选择了上断面出水量较大的部位先开挖,以超前排除地下水,为后续洞室的施工创造施工条件,通过施工中,证明了我们选择的正确。在各洞室进洞的先后顺序上我们选择了与传统的CRD工法不一样的施工顺序,各洞室采取的施工顺序为①→②→③→④→⑤→⑥。传统的施工顺序:①→③→②→④→⑤→⑥。
四、各洞室间步长的控制
隧道施工各洞室之间的距离以满足上施工机械工作平台长度的要求为准尽量缩短。经过一段时间的施工,我们确定各洞室之间合理的步长控制为:①与②之间相距3～5m;①与③之间相距10～12m;②与④之间相距3～5m。⑤与⑥部与仰拱紧跟下③④部。
五、施工机械的配置
上断面①与②号洞室我们采取了人工预留核心土环向开挖的方法,因隧道地处高原地区,作业工人的劳动效率较低海拔地区有所降低,为减轻作业人员的劳动强度,核心土部分和地质条件较好的地段我们采取了机械开挖,每循环进尺控制在1.0m内。我们分别在上断面的两个洞室各配置了一台小松PC60小型挖掘机,在下断面放置一台PC200挖掘机。在工作面放置了两台湿喷机,一台供上断面使用,一台供下断面使用。洞内的施工机械配置见下表:
六、劳动力的组织
在隧道掘进中,做好劳动力的组织管理是提高隧道掘进速度和降低施工成本的关键环节。经过进洞开挖掘进一个月的摸索,我们对CRD法隧道掘进劳动力进行了合理的配置:开挖班我们成立了四个小班组,两组班组负责上断面①与②号洞室的开挖,另两个班组负责下断面③与④断面的开挖。各班组施工作业人员的合理配置见表2:
七、出碴运输
在开挖过程中,因隧道地下水较丰富,隧道围岩土体在地下水的作用下极易坍塌,开挖后初期支护与临时仰拱及时成环,临时支护成环后,上断面的出碴运输成了困难。后来出碴运输我们采取了二次倒运的方法,即将上断面的洞碴推到下断面后再由运输车辆倒运到洞外。上断面挖掘机我们使用了带铲斗的小型挖掘机,在③号掌子面的上方临时支护上打开一个出碴口,出碴口随③号洞室的掌子面向前开挖向前移。不用的出碴口采用木板进行遮盖。②号洞室出碴与①一样的方式。出碴示意图如下:www.tmgc8.com
八、临时支护钢架与初期支护钢架连接点的处理
在隧道的开挖掘进中,临时仰拱洞身初期支护拱架之间的连接设计一般采用连接板加螺栓连接,由于钢架安装误差和施工机械的碰撞,连接板连接质量很难达到要求。下断面洞室开挖后,悬空的临时仰拱上承受自身荷载和来往机械、人员荷载,连接板的安装质量不过关,易发生临时仰拱掉落的现象,存在极大地安全隐患。我们采取了开挖下断面时在临时仰拱上与洞身初期支护连接处加设牛腿。节点的处理示意图如下:
九、施工中的注意事项
(一)注意事项
1.施工中要加强施工测量的管理,保证各分部拱架的安装精度。由于是分部开挖,各分部之间的拱架连接节点控制的关键环节,在施工中发现连接节点处是受力最薄弱的地方,大多隧道变形多是从节点处开始的。所以在施工中必须加强施工测量的管理,保证各分部拱架的安装精度,保证各节点连接板能连接紧密、螺栓安装到位,连接好的拱架达到平滑园顺。
2.临时仰拱的左、右两侧与中隔壁的连接点应位于同一高度。
3.加强隧道监控量测作业,将隧道监控量测工作纳入日常的施工作业。
4.临时支护的拆除前应制定安全专项方案,在拆除过程中中应委派专职安全员在现场轮流值班,确保临时支护安全拆除。
拉脊山隧道出口560米的浅埋段,经过我们项目部管理人员和协作队伍的科学、精心组织下,采用CRD法12.5个月即安全地完成了560米浅埋段的施工掘进任务。CRD法平均月掘进进尺达到45米/月,最高掘进速度达75米/月,在施工中多次受到了业主的好评。
(二)在大跨度隧道软弱围岩浅埋地段施工桩,选择CRD开挖方法与双侧壁导坑法相比具有优点
1.开挖临时支护结构比双侧壁导坑法临时支护结构简单,可节约不少的材料,从而节约工程投入。
2.各分部洞室开挖洞身断面比双侧壁导坑开挖洞身断面大,各分部洞室的数量较少。洞室数量少有利于劳动力组织管理。开挖断面大在施工中可以充分发挥施工机械的作用,从而减轻作业工人的劳动强度和提高施工进度,降低施工成本。
3.当发现前方地质条件较好时,开挖方法转换较双侧壁导坑法容易。如在施工掘进过程中开挖方法向CD法、台阶法比双侧壁导坑法向其他开挖方法转换容易的多。
隧道浅埋段与软弱地层施工中CRD法得到了广泛应用,通过机械的合理选型配套和劳动力的科学组织,提高CRD法的掘进速度,对缩短工期和降低成本具有重大意义。
