隧道CRD法施工指导性施工工法解析.docx

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隧道CRD法施工指导性施工工法解析

隧道CRD法施工指导性施工工法

1前言

CRD又称交叉中隔法，在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横隔板施工；然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开挖剩余部分的施工方法。

主要应该于Ⅳ级围岩浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩段的施工。

2工法特点

CRD法施工是大跨度、软弱围岩隧道分部开挖、钢架支撑、仰拱先行施工方法的一种。

CRD法一般上下分3层、左右两侧共6部施工。

先开挖隧道一侧的上、中层开挖及支护，施工横竖中隔壁；待喷射混凝土达到设计强度等级的70%后，进行另一侧的上、中层开挖及支护，施作横中隔壁；最后开挖左右侧底部，完成初期支护和中隔壁，形成带有竖向中隔壁和2层横向中隔壁的网格状支护系统。

最后，拆除中隔壁，施作仰拱、拱墙衬砌和填充。

CRD法的每部开挖均形成环形封闭支护体系。

其优、缺点为：

优点：

各部开挖及支护自上而下，步步成环，及时封闭，各分部封闭成环时间短，中隔壁能有效的阻止支护结构和收敛变形和下沉，在控制地面沉降和土体水平位移等方面优于其他工法。

缺点：

拆除中隔壁时风险较大；工序繁杂，施工速度较慢。

3适用范围

项目

V级偏压

V级浅埋

V级深埋

Ⅳ级偏压

Ⅳ级浅埋

Ⅳ级深埋

双线高速铁路

200～350km/h

适用

适用

可选

可选

可选

适用

4工艺原理

CRD法又称交叉中隔壁法，即在隧道断面中部设置竖横中隔壁，将断面分块，达到减小开挖跨度和降低开挖高度的效果。

进行分部开挖，分块成环，化大为小，步步封闭，环环相扣形成全断面初期支护封闭结构的施工方法。

同时在施工中，加强监控测量，依靠测量数据指导支护施工。

5工艺流程及操作要点

5.1CRD法施工工艺流程

图5-1CRD法施工工艺流程图

超前地质预报

测量放线

左侧上部超前支护

左侧上部开挖、出渣；施工初期支护和中隔壁

左侧中部开挖、出渣；施工初期支护和中隔壁

左侧下部开挖、出渣；施工初期支护和中隔壁

拆除中隔壁、仰拱衬砌

仰拱填充、二衬施工

下一工序

围岩监控量测

右侧上部超前支护

右侧上部开挖、出渣；施工初期支护和中隔壁

右侧中部开挖、出渣；施工初期支护和中隔壁

右侧下部开挖、出渣；施工初期支护和中隔壁

围岩监控量测

围岩监控量测

围岩监控量测

5.2施工要点

5.2.1施工准备

5.2.1.1风、水、电管线敷设、施工便道、施工现场布置，机具设备、人员配置、材料装备、修建防排水设施等。

5.2.1.2根据地质勘探资料和施工设计，详细了解工程地质和水文地质情况，制定相应的施工方法和措施，编制施工组织设计，制定施工监测计划。

5.2.2超前小导管施工

小导管采用φ42的无缝钢管，钢管前端做成尖楔状，便于打插入孔中或直接打入，在管身前部2.0m范围内按梅花形布置，钻φ10mm的注浆孔，以便钢管进入底层后对围岩空隙注浆。

注入纯水泥浆时，水泥浆水灰比为1:

0.5～1:

1.25，水泥浆由稀到浓逐渐变换，即先注稀浆，然后逐级变浓。

为注浆后尽快开挖，选用普通水泥或早强水泥并掺入一定量的水玻璃溶液，以缩短初凝、终凝时间。

注浆采用PF-40A型注浆，注浆压力0.4-0.6MPa。

图5-2超前小导管施工工艺流程图

浆液选择

配比试验

注浆参数

地质调查

现场试验

效果检查

钻孔打小导管

注浆设计

施工准备

择

安装型钢钢架

安孔口止浆塞

连接止浆管

注浆

开挖

浆液配置

设备准备

管材加工

材料准备

机具准备

制定施工方案进入施工

5.2.3超前地质预报

隧道施工通过超前地质预测预报，可主动获取地质信息，及时发现异常情况。

预报开挖面前方不良地段的位置、规模和性质，为优化、完善设计、制定科学、合理的施工方法提供地质信息依据。

为施工提前做好准备，及早制定预案，采取相应的技术和安全措施，以保证施工的正常、安全进行。

超前地质预报工作流程图见图5-3。

图5-3超前地质预报工作流程图

施工准备

制定预报方案

地质分析

预报分级

研究地质资料

深孔水平钻探法

中长距离预报

地质综合判断

短距离预报

加深炮孔探测

红外探测

地质雷达探测

地质预报报告

隧道施工

施工建议

地质素描

项目技术决策

预报验证反馈

下循环预报

异常段

长距离预报

正常段

异常段

地质综合判断

超前水平钻探

物探法

5.2.4CRD法洞身开挖施工步序：

CRD法施工共将隧道分为六部分，具体划分为见图5-4

图5-4CRD法施工工序横断面

5.2.4.1开挖①部

（1）利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁42小导管超前支护。

（2）开挖①部，（3）喷混凝土封闭掌子面。

（4）施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，架立I20b型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑。

（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

5.2.4.2开挖②部

（1）在滞后①部一段距离后，开挖②部。

（2）喷混凝土封闭掌子面。

（3）导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，（4）接长型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，根据实际地址情况，必要时安设I18横撑，（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。

5.2.4.3开挖③部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同1。

5.2.4.4开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，步骤及工序同2。

5.2.4.5

（1）在滞后于④部一段距离后，开挖⑤部。

（2）隧底周边部分初喷4cm厚混凝土。

（3）接长I18临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。

（4）安设型钢钢架之仰拱单元。

5.2.4.6开挖⑥部并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同5。

并使型钢钢架之封闭成环。

5.2.4.7

（1）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除I18临时钢架及上部临时横撑。

（2）灌注Ⅶ部仰拱衬砌及矮边墙。

5.2.4.8灌注仰拱填充Ⅷ部至设计高度。

5.2.4.9利用衬砌模板台车一次性灌注Ⅸ部衬砌（拱墙衬砌一次施作）

5.2.5开挖注意事项

5.2.5.1开挖之前应根据施工图纸施做超前支护。

5.2.5.2开挖进尺应控制在0.5~0.75m

5.2.5.3开挖后及时施做初期支护，尽早封闭成环。

5.2.5.4施工中随时关注中隔壁下的地基稳定情况。

5.2.5.5加强施工中的监控量测工作，及时反馈信息，以调整支护参数，及确定拆除临时支护的时间。

5.2.5.6临时支护应在全部开挖和初期支护完成，并形成全断面环形封闭，且围岩变形收敛后进行。

每次拆除长度不应大于6m，并立即进行仰拱施做。

5.2.5.7为了保证拆除中隔壁时的安全，可先施做仰拱、填充，然后拆除中隔壁。

5.2.6初期支护施工

5.2.6.1施工程序：

开挖后初喷混凝土系统支护施工（锚杆、钢筋网、钢架）复喷混凝土至设计厚度。

5.2.6.2喷射混凝土

图5-5喷射混凝土施工工艺流程图

（1）喷射混凝土原材料检验合格后方能使用，严格控制拌合物的水灰比，并经常检查速凝剂注入环的工作状况。

喷射混凝土的坍落度宜控制在8~13cm，过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。

喷射过程中应及时检查混凝土的回弹率。

喷射混凝土的回弹率：

侧壁不应大于15%，拱部不应大于25%。

（2）喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于30min。

（3）必须在隧道开挖后及时进行施作。

喷射混凝土厚度应预埋厚度控制标志，严格控制喷射混凝土的厚度。

（4）喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。

喷射机应布置在安全地带，并尽量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时调整工作风压。

（5）喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。

同时测量其平整度和断面。

并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是否满足设计和规范要求。

当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重喷，或采用压浆法充填。

（6）在喷射侧壁下部时，需将上半断面和喷射时的回弹物清理干净，防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。

（7）经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处理。

管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。

（8）喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然后用清水将机内、输送管路内残留物清除干净。

（9）喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于5°C;在结冰的层面上不得进行喷射混凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。

（10）喷射质量检查

①喷射过程中检查喷射表面是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象，如有及时清除重喷。

②喷体达一定强度后可用锤击听声，对空鼓脱壳处采用凿除重喷的方法及时进行处理。

③钻眼检查喷射厚度是否符合设计要求，厚度不够处补喷。

④及时测定回弹率，以指导下步施工。

⑤作喷体试件进行喷射砼强度试验，以检查其强度。

原材料每盘称量的允许偏差表5—2

序号

材料名称

允许偏差

1

水泥

±2%

2

粗、细骨料

±3%

3

水、外加剂

±2%

4

纤维素纤维

±2%

5.2.5.3锚杆施工

（1）锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面；锚杆孔比杆径大15mm，成孔后采用高压风清孔。

（2）孔位应按设计布置，偏差小于10cm，孔深误差±10cm；钻孔直径应大于锚杆直径15mm。

（3）钻孔本身成直线，方向沿隧道周边径向，并尽量与岩面垂直，不得平行于岩层面打设锚杆。

（4）孔内注浆前必须进行清孔，顺锚杆孔用高压风清除孔内积水、岩粉、碎屑等杂物，以免孔道堵塞造成锚杆插不到位。

（5）砂浆应随备随用，在砂浆初凝之前应使用完。

注浆用的砂必须用1.5mm的方孔筛过筛。

（6）注浆压力控制在0.4MPa以内。

注浆时将注浆管插入孔底，随着浆液的注入逐渐拔出注浆管，直到孔口有浆液流出为止。

（7）锚杆插入长度不得小于设计长度，并加设垫板。

（8）锚杆插入后不得随意敲击，三天内不准悬挂重物。

图5-6锚杆施工工艺流程图

锚杆制作

各项工前准备

锚杆孔位测量放线

锚杆钻机就位

钻孔角度定位

钻锚杆孔

锚杆孔清孔

锚杆成孔检查

注浆

插入锚杆

安装垫板

锚杆竣工验收

机械设备保养

准备注浆材料

注浆设备就位

搅拌砂浆

5.2.5.4钢架施工

隧道各部开挖完成出喷砼后，分单元及时安装钢架，利用系统锚杆及双侧锁脚锚管固定，纵向采用钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混凝土到设计厚度。

钢架安装前把按设计加工好各单元钢架组织试拼，检查钢架尺寸及轮廓是否合格。

在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控测量，必要时采取有效措施进行加固，以防止拱顶钢架下沉。

具体措施如下：

（1）加强对钢架的锁脚固定措施

由于采用分部开挖方法，拱部纲架安装后，钢架暂时不能全面封闭成环，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉或两底脚回收，钢架锁脚采用两根L=4.0m的Φ42锁脚锚管锁定，锚杆采用钢花管，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和再增设一根锁脚锚管以加强钢架的稳定。

（2）钢架基础的加固

为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连续纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。

图5-7型钢钢架施