CRD法在大跨度隧道掘进中的应用摘要:结合深圳地铁工程实例,介绍暗挖大跨度区间隧道采用CRD“四步法”、“六步法”的具体施工步骤,以“分步开挖,化整为零,各自封闭成环”的原则,是合理可行的。施工后地表沉降最大仅为24mm,能最大限度地降低隧道施工对周边环境的影响。关键词:地铁大跨度隧道四步法六步法施工 深圳地铁大剧院—科学馆站区间隧道全长2290.41m(单线),为左右两条单线隧道,暗挖法施工。 洞内设置一处缩短单渡线和一处地铁2号线联络预留接口(见图1)。隧道结构类型有单孔单线、双孔双线、三孔三线,喇叭口单孔双线四种结构类型。设计开挖断面由33.75m2逐渐增大到112m2,结构形式复杂,断面变化多达11种,断面变化点有22处,断面开挖最大高度10m,最大宽度19.901m。施工方法为:单孔单线到单孔双线根据开挖断面逐渐增大,采取上、下台阶法、CRD“四步法”、CRD“六步法”开挖;双孔双线采用中洞法施工;三孔三线采用双中洞法施工。工法和施工工序转换频繁,施工难度大,技术要求高。本文介绍大跨度区间暗挖隧道施工的CRD“四步法”、CRD“六步法”。
1超前预加固 施工中,开挖前对围岩采取了预支护等辅助施工措施,一般地段在隧道拱部150°范围内采用小导管注浆加固;对流塑状黏性土地段拱部采用水平旋喷桩加固;在边墙和底部采用小导管注浆加固;掌子面采用封闭小导管注浆加固。从而确保了区间隧道掘进的施工安全。 1)小导管注浆超前预加固参数:小导管为热轧无缝钢管,外径42mm,壁厚4mm,长度3.5m,制成钢花管。环向间距为30cm,纵向间距为2.0m。施工时超前小导管紧靠开挖面的格栅钢架为支点打入,然后注浆,形成超前支护环后进行开挖,每开挖50cm后立即架立格栅钢架,喷锚支护。小导管搭接长度不小于1m,外插角采用18°。注浆浆液:一般地段采用425号普通硅酸盐水泥浆液,水灰比为0.6~1,浆液里添加2%的氯化钙;流塑状黏性土地段,采用水泥水玻璃双液浆,水泥浆与水玻璃的体积比为1：1,水灰比采用0.6~1,水玻璃浓度为35波美度,添加5%的氢氧化钙速凝剂、3%的磷酸氢二钠缓凝剂,注浆压力0.5~1.0MPa。 2)水平旋喷桩预加固及掌子面封闭注浆参数: (1)水平旋喷桩:加固长度10.5m;钻孔填充长度3.5m;循环长度4.9m;水平旋喷桩直径Φ500mm;外插角5°;环向间距开孔0.30m、终孔0.35m。 (2)掌子面注浆管采用Φ42mm;袖阀管长7m;循环加固长度4.9m;掌子面采用C20网喷混凝土封闭厚300mm;采用后退式注浆,后退长度0.6m;浆液扩散半径0.6m;注浆量0.54m/m3;注浆压力0.5~1.2MPa。 3)水平旋喷桩施工时,先用水平钻机钻孔。横向高压旋喷钻机就位时,机座要平稳,孔位误差不得大于50mm,倾角与设计误差一般不得大于0.5°。钻进过程中,在钻孔前端加设限位卡,严格控制水平旋喷加固体外插角和分叉偏差,以确保每根加固体的准确定位和加固体之间的咬合厚度。一旦发现偏斜,特别是向下偏斜,应及时纠偏。采用水泥浆回灌钻孔,然后重新开孔的方法进行纠偏。2CRD“四步法” 喇叭口单孔双线段的SK3+449~+424段、SK3+341.29~+366.29段,地质为强风化花岗岩,褐红色,中粗粒斑状结构、块状构造,属III类围岩。施工时,采用小导管超前注浆加固。2号线接口喇叭SK3+278～+303.66段地质为流塑状黏性土,褐红色、褐黄色,含水饱和、呈流塑状,为中高压缩性土,属II类围岩。施工时,采用水平旋喷桩和小导管注浆超前预加固。该三段区间隧道开挖宽度小于10m,开挖高度小于8m,采用CRD“四步法"掘进初支。 开挖施工时,各开挖部位掌子面间要错开一定的距离,一般为5~8m,以减小同步开挖相互间的影响及引起地表较大沉降。具体施工步骤见表1。
3CRD“六步法” 喇叭口单孔双线段的SK3+424~+399.145段、SK3+366.29~+391.145段,地质为强风化花岗岩,褐红色,中粗粒斑状结构、块状构造,属III类围岩。施工时,采用小导管超前注浆加固。 2号线接口喇叭SK3+238.66～+278段地质为流塑状黏性土,褐红色、褐黄色,含水饱和、呈流塑状,为中高压缩性土,属II类围岩。施工时,采用水平旋喷桩和小导管注浆超前预加固。该三段区间隧道开挖宽度大于10m,开挖高度大于8m,采用CRD“六步法”掘进初支。 具体施工步骤见表2。
4结语 1)围岩材料的结构模式采用Druber-Pnagen(D-P)模型,隧道结构与地层在开挖过程中发生非线形变形特性。计算程序采用ANSYSV5.5版分析软件。计算中土体和隧道结构采用六面体8节点实体单元。根据计算结果分析得出:通过对各部开挖施工错开距离的模拟计算,在确定的错开距离范围内,可有效地将地表沉降控制在30mm以内;因仰拱二衬施工,需拆除中隔墙和横隔墙,通过计算,一次拆除最大长度不超过8m,否则会发生较大变形。 2)大跨度区间暗挖隧道一般地段采用超前小导管注浆加固;软弱围岩地段采用水平旋喷桩,小导管注浆和掌子面封闭注浆超前预加固;洞室采用“CRD”工法,采用“分步开挖,化整为零,各自封闭成环”的原则。分步开挖、衬砌是合理可行的。施工实践表明,依据模拟计算所确定的施工参数进行施工,可使施工后地表沉降最大仅为24mm,能最大限度地降低隧道施工对周边环境的影响,有效地保证了隧道施工及周围建筑的安全。 3)新奥法施工初喷混凝土厚度一般在30cm左右,基本与二次衬砌混凝土数量不相上下。提高混凝土湿喷工艺水平极其重要,不仅关系到施工进度,更重要的是关系到施工安全。常规的方法一次喷射混凝土厚度只能达到6cm;如掺入微量硅粉,一次喷射混凝土厚度可达10cm以上。
