改进的CRD工法在暗挖隧道施工中的应用

2014-12-02王俊生中铁三局集团有限公司山西太原030000

中国建材科技 2014年3期

王俊生（中铁三局集团有限公司，山西太原 030000）

1 引言

CRD法在松软围岩中施工可以有效控制围岩变形，提高施工的安全性，但是采用CRD工法施工工序较多，各工序之间相互影响，尤其是对出渣的影响最为明显，因此影响施工进度。为了提高施工进度，在保证施工安全的前提下，尝试将CRD法中的2，4部进行合并，施工过程由原来的4部变成3部，即先开挖上层两部，再开挖下层1部，这样既有利于出渣，各部之间也不会产生很大影响。本文根据现场施工过程的监控量测数据进行回归分析，同时对该工法进行数值仿真分析，综合分析该工法在松软围岩中进行暗挖施工时对围岩的变形控制以及安全性。

2 工程概况

2.1 工程概况

莞惠城际铁路，为珠三角城际轨道交通线网的一部分，正线全长99.81公里，全线地下段总长52.46公里，设计时速200公里，其中松山湖隧道长38.8公里，为城市双洞单线铁路隧道，包含明挖法、矿山法、盾构法隧道及明挖、暗挖车站。沿线经过区域工业经济发达、人口密集，受地面空间和环境限制，不可避免地紧邻建（构）筑物群甚至在其下方穿行，且埋深浅、地下水发育、地质条件复杂。

在GDK38+952～GDK44+577段区间隧道中尝试用改进的CRD法进行施工。GDK38+952～GDK44+577段区间隧道位于常平镇朗常路及常平大道，莞惠城际大朗～常平区间内，全段为矿山区间隧道，小里程与大朗站大里程明挖段隧道相接，大里程与常平站相接，沿着朗常路及常平大道地下穿越，在GDK42+330～DK42+510段下穿寒溪河。本段区间隧道共设置8个施工竖井（部分兼电力井风井）：GDK39+265施工竖井、GDK39+800施工竖井、GDK40+458施工竖井、GDK41+369施工竖井、GDK42+190施工竖井（风井兼电力井）、GDK42+720施工竖井、GDK43+303.95施工竖井、GDK44+050施工竖井。

2.2 工程地质

GDK38+952～GDK44+577段区间隧道拟建场地地貌有寒溪河冲积平原及丘间谷地；地形起伏较大，地面高程在3.01～23.28m。拟建暗挖区间范围内上覆第四系全新统人工堆积层、第四系全新统冲积层、第四系残积层，下伏基岩为混合片麻岩。该场地普遍分布的全风化混合片麻岩，岩芯呈土状，承载能力较低，抗剪强度较低，压缩性中等，透水性差，浸水易软化、溃散。

2.3 水文地质

GDK38+952～GDK44+577段区间隧道在里程GDK42+300穿越寒溪河，地表水主要为寒溪河水，寒溪河发源于大屏嶂的观音髻，自黄江镇北流经黄江、大朗、常平、横沥、东坑、茶山，至东城峡口入东江南支流；主流河道全长59公里，流域面积720平方公里。河水位潮汐现象显著，强降雨及汛期时水位涨落较大。地下水根据埋藏条件可划分为孔隙水、基岩裂隙水。基岩裂隙水主要赋存于强风化、弱风化混合片麻岩节理、裂隙中。主要补给来源为地表水的渗入补给。孔隙水主要赋存于人工堆积层、第四系全新统冲积层、残积层及全风化混合片麻岩中，主要受大气降水及寒溪河侧向补给，随季节变化较大。

3 变形监测

3.1 监控量测的目的

隧道开挖变形控制是隧道安全施工的重要环节，若隧道开挖时变形过大，轻者会造成侵限，影响施工进度，重者会造成塌方等重大事故，造成人员和财产的损失。因此，在隧道的开挖施工过程中，要对隧道的变形进行监控，根据监测数据来分析隧道的变形趋势，指导隧道的安全施工。隧道的洞内变形主要包括拱顶沉降和周边收敛：

拱顶下沉的量测目的是：监视隧道拱顶的绝对下沉量，掌握断面的变形动态，判断支护结构的稳定性。

净空变化量测的目的是：根据收敛位移量、收敛速度、断面的变形形态，判断围岩的稳定性、支护的设计（施工）是否妥当，确定衬砌的浇注时间。

传统的CRD法和改进的CRD法监控量测测点及测线见图1、图2。

图1 传统的CRD法监控量测测点及测线

图2 改进的CRD法监控量测测点及测线

3.2 监控量测

为了加快施工进度，采用改进的CRD法进行开挖。拱顶沉降现场监测报警值为80mm，或每天发展不超过5mm；位移收敛监测报警值为16mm，或每天发展不超过5mm。根据现场的围岩条件，拱顶沉降设计预留变形量调整为100mm，现场施工再增加至150mm。

通过现场监控量测，以测得GDZK39+182断面的数据为例，对实测数据进行整理并进行回归分析。见表1和图3、图4。

表1 拱顶沉降实测值及回归分析

7 -18.6 -21.4 -3.7 -3.9 -4.6 8 -21.6 -24.7 -4.0 -4.3 -4.8 9 -24.7 -27.1 -4.3 -4.7 -4.9 10 -27.7 -29.7 -4.0 -4.9 -5.1 11 -30.9 -32.2 -4.4 -5.3 -5.3 12 -33.3 -34.6 -4.4 -5.4 -6.1 13 -35.6 -37.2 -4.6 -5.5 -6.6 14 -38.0 -39.8 -4.6 -5.6 -7.0 15 -40.3 -42.3 -4.7 -5.7 -7.2 16 -43.1 -45.5 -4.8 -5.9 -7.6 17 -46.2 -47.1 -4.9 -6.2 -8.0 18 -48.3 -49.8 -5.1 -6.3 -8.5 19 -50.7 -51.9 -5.3 -6.5 -9.0 20 -52.9 -53.6 -5.5 -6.7 -9.3 22 -54.1 -55.6 -5.7 -7.0 -9.6 24 -56.6 -57.9 -5.8 -7.2 -10.1 26 -59.6 -61.8 -6.0 -7.5 -10.7 30 -63.1 -64.2 -6.2 -7.8 -11.4 35 -68.7 -67.2 -6.4 -8.1 -11.9 40 -72.9 -70.7 -6.7 -8.5 -12.5 60 -81.5 -74.5 -6.9 -8.9 -13.1 80 -89.3 -79.8 -7.1 -9.4 -13.5 100 -93.2 -84.3 -7.3 -9.7 -13.7 115 -96.0 -87.9 -7.4 -9.9 -13.9

图3 拱顶沉降实测及回归分析曲线

图4 周边收敛实测及回归分析曲线

由以上图表可以看出，在隧道开挖施工过程中，隧道洞内变形值在开始时变化很大，从图3和图4可以看出，洞内变形主要是在开挖后40天内变化最大，40天后变形逐渐趋于稳定。通过对实测曲线进行回归分析可以看出，在隧道开挖80天后，洞内各测点位移速率不断下降，可以判定d2u dt2＜ 0 ，围岩的变形趋于平缓。可以推算，当开挖120天以后，围岩的位移率达到90%以上，即可以施作二衬。