摘 要：本文以廣珠貨運(yùn)鐵路江門隧道淺埋暗挖段為工程實(shí)踐依托，在簡(jiǎn)要介紹隧道地質(zhì)條件及周邊環(huán)境的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)對(duì)花崗巖殘積土中淺埋雙線隧道修建的關(guān)鍵施工控制技術(shù)進(jìn)行了總結(jié)。長(zhǎng)期的實(shí)踐表明：花崗巖殘積土遇水崩解、軟化、隨水流失的工程特性，會(huì)給穿行該地層的淺埋隧道帶來(lái)初期支護(hù)受力不均、內(nèi)力增大、洞室及地表嚴(yán)重變形、塌方頻繁的工程問(wèn)題；解決上述工程問(wèn)題的關(guān)鍵是控制初期支護(hù)變形，減少花崗巖殘積土與水的接觸。本文突出了全斷面注漿配合”省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法”在施工中推廣應(yīng)用的價(jià)值，以供類似工程參考。

關(guān)鍵詞： 花崗巖殘積層；全斷面注漿；分部開挖；監(jiān)控量測(cè)

1 引言

目前鐵路建設(shè)進(jìn)入了快速發(fā)展期，鐵路隧道常常在極其復(fù)雜的條件下修建，對(duì)于淺埋、軟弱的花崗巖殘積地層條件下修建隧道，如果施工技術(shù)運(yùn)用或處理不當(dāng)，經(jīng)常會(huì)造成較大面積的坍方，由此帶來(lái)人身傷害、財(cái)產(chǎn)損失及工期延誤等是無(wú)法估量的。本文以廣珠鐵路江門隧道穿越Ⅵ級(jí)淺埋、軟弱的花崗巖殘積層為例，闡述了在復(fù)雜地質(zhì)條件下，采用合理的施工技術(shù)及施工措施，確保了隧道安全、優(yōu)質(zhì)、快速的施工完成。

2 工程概況

新建廣州至珠海鐵路工程是為充分發(fā)揮京九、滬昆線的作用，緩解南昌鐵路瓶頸制約，提高樞紐通過(guò)能力，保證路網(wǎng)通道暢通而修建的120公里時(shí)速的貨物運(yùn)輸鐵路。設(shè)計(jì)起點(diǎn)為廣州，終點(diǎn)為珠海。江門隧道為雙線鐵路隧道，全長(zhǎng)9185m，其中暗挖段全長(zhǎng)4685m，明挖段全長(zhǎng)4500m，為廣珠鐵路的重點(diǎn)工程和控制性工程。

DK111+735～DK112+470暗挖段穿行于丘陵地區(qū)坡麓地帶，地形較平坦。隧道覆蓋層多為第四系松散堆積層與全風(fēng)化層，埋深約10～17m，洞身位于全風(fēng)化花崗巖殘積層中，巖質(zhì)較疏松，遇水易崩解呈砂土狀，設(shè)計(jì)為Ⅵ級(jí)圍巖。地下水以第四系孔隙潛水為主，受降水影響較大。隧址周邊環(huán)境復(fù)雜、敏感，里程DK112+320～112+340段下穿城市干道，里程DK111+735～DK112+320段下穿圭峰山國(guó)家公園紅星俱樂(lè)部、圭峰游樂(lè)場(chǎng)、卡丁車俱樂(lè)部。

3 關(guān)鍵施工控制技術(shù)

3.1 “省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法”

CRD工法（Cross Diaphragm）即“交叉中隔壁工法”，其工藝原理是：就是把整個(gè)隧道大斷面“化整為零”，分割成6個(gè)上下左右斷面施工，每一小斷面單獨(dú)掘進(jìn)，最后形成一個(gè)大的隧道斷面。采用CRD工法時(shí)，因洞室空間狹小，施工作業(yè)空間受到很大限制，一般僅適合人工開挖，不利于機(jī)械作業(yè)，嚴(yán)重制約工期。而江門隧道為全線的控制性工程，最為關(guān)鍵的指標(biāo)就是工期，該工程的實(shí)施進(jìn)展直接影響和制約全線的開通目標(biāo)，因此，其工期意義重大。為了在確保安全的前提下順利推進(jìn)，針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)施工情況，根據(jù)新奧法隧道施工原理，結(jié)合既往施工經(jīng)驗(yàn)，在超前地質(zhì)鉆探、監(jiān)控量測(cè)、開挖后圍巖自穩(wěn)能力觀察等多種技術(shù)保障前提下，采用了”省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法”開挖施工方案。

“省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法”：預(yù)留核心土開挖上部并成型拱部鋼架，后開挖中下部，同時(shí)鋼架落底，并輔以臨時(shí)中支撐和上臺(tái)階臨時(shí)仰拱?！笔÷砸坏琅R時(shí)水平支撐的CRD法”是將整個(gè)隧道洞體分割成上、中、下三個(gè)斷面，就本隧道而言，上部為拱頂下約3.0m，中部為拱腳至上斷面底部約4.5m，下部為邊墻及仰拱部分約4.0m。由于開挖順序的調(diào)整和臨時(shí)橫支撐的減少，增大了洞室空間，能最大范圍的使用機(jī)械挖、裝、運(yùn)棄碴作業(yè)，從而提高施工進(jìn)度。

3.1.1 “省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法”施工步序

施工步序見圖1。

（1）左側(cè)上部開挖，架設(shè)拱部鋼架、臨時(shí)中支撐及橫支撐，施作初期支護(hù)和臨時(shí)仰拱，從而迅速使左側(cè)上部封閉成環(huán)，利于拱部鋼架受力和穩(wěn)定。

（2）左側(cè)中部開挖，架設(shè)初期支護(hù)鋼架和臨時(shí)中支撐，使之能迅速落底（一般落在堅(jiān)硬地層上），施作初期支護(hù)，以利于控制隧道的拱頂下沉和收斂變形。

（3）右側(cè)上部開挖，架設(shè)拱部鋼架，安設(shè)橫支撐，施作初期支護(hù)和臨時(shí)仰拱，使上斷面整體封閉成環(huán)。

（4）右側(cè)中部開挖，初期支護(hù)鋼架迅速落底，施作初期支護(hù)。

（5）依次開挖左側(cè)、右側(cè)下部，架設(shè)初期支護(hù)鋼架及臨時(shí)中支撐，初期支護(hù)封閉成環(huán)。

圖1 省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法工序橫斷面圖

3.1.2 “省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法”技術(shù)支持

堅(jiān)持“管超前、弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的施工原則。其主要的技術(shù)特點(diǎn)為：動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)、動(dòng)態(tài)施工的信息化施工方法，建立了一整套應(yīng)力、應(yīng)變監(jiān)測(cè)系統(tǒng)；強(qiáng)調(diào)超前支護(hù)在穩(wěn)定工作面中的作用；采用復(fù)合式襯砌技術(shù)和錨噴支護(hù)體系。

（1）管超前：針對(duì)本隧道涌水量大的特點(diǎn)，實(shí)施中配以超前帷幕注漿對(duì)隧道前方一定范圍的土體進(jìn)行全面加固，在開挖區(qū)域周邊形成隔水帷幕，以防止地下水軟化花崗巖殘積層，給隧道施工帶來(lái)較大風(fēng)險(xiǎn)。全斷面帷幕注漿采用水泥-水玻璃雙液漿，每環(huán)長(zhǎng)度18m，有效開挖長(zhǎng)度15m。

（2）弱爆破：為了減少圍巖擾動(dòng)，必須嚴(yán)格實(shí)施弱爆施工，嚴(yán)格控制爆破參數(shù)，特別是控制裝藥量。施工時(shí)盡量使用風(fēng)鎬、小型挖機(jī)開挖，必要時(shí)弱爆破開挖。

（3）短進(jìn)尺：拱部及邊墻每循環(huán)開挖進(jìn)尺控制在0.5～0.6m，以縮短開挖和支護(hù)的間隔時(shí)間。仰拱一次性開挖進(jìn)尺不大于3.0m。

（4）強(qiáng)支護(hù)：采用型鋼拱架、鋼筋網(wǎng)、錨桿及濕噴混凝土進(jìn)行初期支護(hù)，噴混凝土2～3次達(dá)到設(shè)計(jì)厚度，提供較強(qiáng)的早期支護(hù)，控制圍巖變形。

（5）早封閉：由于拱頂覆蓋層較薄，地質(zhì)條件差，開挖后如不及時(shí)封閉，極易引起開挖面失穩(wěn)坍塌，因此，開挖后，及時(shí)噴5cm厚的混凝土封閉掌子面，盡可能加快分部開挖斷面的循環(huán)時(shí)間，盡快安設(shè)拱架，噴混凝土封閉成環(huán)，防止圍巖應(yīng)力集中，引起初支較大變形或底部隆起，甚至造成坍方。

（6）勤量測(cè)：量測(cè)及數(shù)據(jù)分析是對(duì)施工過(guò)程中地表下沉、拱頂下沉、周邊收斂分析判斷的依據(jù)，對(duì)開挖后及初期支護(hù)后一段時(shí)間內(nèi)的量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行回歸分析，判斷圍巖變形的情況，將信息及時(shí)反饋，發(fā)現(xiàn)有異常變化時(shí)及時(shí)通知參建各方研究。

3.2監(jiān)控量測(cè)

3.2.1監(jiān)控量測(cè)的基本情況

（1）監(jiān)控量測(cè)目的：根據(jù)新奧法的基本原理，在隧道施工中對(duì)圍巖實(shí)時(shí)監(jiān)控量測(cè)其目的在于掌握圍巖的動(dòng)態(tài)，對(duì)圍巖穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)；為確定支護(hù)形式、支護(hù)參數(shù)和支護(hù)時(shí)間提供依據(jù)；了解支護(hù)結(jié)構(gòu)的受力大小和應(yīng)力分布；評(píng)價(jià)支護(hù)結(jié)構(gòu)的合理性和安全性，為施工提供指導(dǎo)，以確保施工運(yùn)營(yíng)的安全并防止地表下沉。

（2）監(jiān)控量測(cè)項(xiàng)目：監(jiān)控量測(cè)分為必測(cè)項(xiàng)目和選測(cè)項(xiàng)目?jī)深?。江門隧道必測(cè)項(xiàng)目主要包括洞內(nèi)、外觀察；拱頂沉降；淺埋地段地表下沉；水平收斂等內(nèi)容。

3.2.2監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

選取DK111+854、DK111+869、DK111+874三個(gè)典型斷面，對(duì)拱頂沉降、水平收斂進(jìn)行分析，沉降變形曲線見圖2，收斂變形曲線見圖3。

圖2 沉降變形曲線圖 圖3 收斂變形曲線圖

3.2.2監(jiān)測(cè)結(jié)果分析

（1）拱頂沉降最大達(dá)315mm，沉降量較大；收斂最大22mm，相對(duì)較小。從施工記錄結(jié)合沉降數(shù)據(jù)分析可以得出：隧道在進(jìn)行中下部洞室開挖過(guò)程中，拱頂沉降明顯增大，對(duì)應(yīng)位置初期支護(hù)完成后，沉降量迅速減小，在仰拱施工完成后，變形基本穩(wěn)定。因此，在隧道施工時(shí)，每部位施工均應(yīng)快速封閉，針對(duì)整體隧道應(yīng)及時(shí)施作仰拱，封閉成環(huán)，加強(qiáng)鎖腳錨管強(qiáng)度，加強(qiáng)施工組織管理，盡量減小施工帶來(lái)的影響。

（2）隧底（5、6洞室）施工時(shí)，相對(duì)其他部位，變形速率增大最為明顯，且持續(xù)時(shí)間最長(zhǎng)。由此判斷，在軟弱圍巖隧道中，隧底施工，是對(duì)圍巖撓動(dòng)最大的，施工安全風(fēng)險(xiǎn)最高。因此，隧道在軟弱圍巖中，應(yīng)特別加強(qiáng)隧底施工的安全防護(hù)措施，加強(qiáng)施工組織，快速封閉，盡量減小對(duì)圍巖的撓動(dòng)。

4 體會(huì)與結(jié)論

（1）花崗巖殘積層粘性比較大，地下水主要以裂隙水為主，通過(guò)地面及洞內(nèi)降水尚不能達(dá)到疏干掌子面的目的，配合采用全斷面雙液注漿的方案，能有效地封堵了圍巖中的裂隙，為安全施工提供了有力保證。

（2）江門隧道施工中采用了省略一道臨時(shí)水平支撐的CRD法+全斷面注漿+降水，通過(guò)工法優(yōu)化，適當(dāng)擴(kuò)大了洞室面積，充分發(fā)揮了機(jī)械化施工的潛力，確保了施工進(jìn)度。

（3）淺埋、軟弱的花崗巖殘積層中修建雙線隧道必須堅(jiān)持“工序不等人，人等工序”的施工理念，同時(shí)要體現(xiàn)一個(gè)“快”字，實(shí)踐中隧道3m仰拱從開挖到初支封閉成環(huán)只有10小時(shí)，大大提高了施工安全系數(shù)。

5 結(jié)束語(yǔ)

江門隧道施工中運(yùn)用“改良CRD法”，確保了施工質(zhì)量，加快了施工工期，有效的控制了周邊環(huán)境的影響，具有推廣應(yīng)用的價(jià)值，以供類似工程參考。

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