CRD法在湿陷性黄土隧道中的运用

陈加升，肖长洪

(中铁八局集团第三工程有限公司，贵州贵阳550007)

1 工程概况

新建宝鸡至兰州客运专线魏家嘴隧道位于甘肃省定西市安定区巉口镇小柏林村附近，隧道进出口里程分别为IDK957+163.05和DK960+080，全长2 946.832 m。其中进口段IDK957+163.05～IIDK957+360，共计226.832 m浅埋，埋深平均19 m。该地段洞身主要穿过<2-2> 、<2-3> 砂质黄土层(Q)，黄土结构疏松，具有中等～严重自重湿陷性。该段地层富含水，设计为V级，开挖断面158 m2。

2 开挖方法的确定

进口段原设计为V级，三台阶临时仰拱法开挖。初期支护为I 25a钢架(间距0.6 m)，锚杆、钢筋网、喷射混凝土联合支护。仰拱步距30 m，二衬步距70 m。由于实际揭示地质含水率较大，隧道上半部含水率达20 %，隧底含水率平均25 %，最高达30 %。地基承载力低，最低的只有87 kPa。施工过程中拱顶沉降量较大，超过了沉降控制值，存在较大的安全隐患。故调整施工方法为CRD法开挖，并根据含水率高、地基承载力低的具体情况，在初期支护上采取加强措施。

3 CRD法施工

隧道从IIDK957+247采用CRD法“八步法”开挖，采用上、中、下左右导坑及仰拱半幅开挖。上、中、下台阶左右导坑错开约5 m，均采用人工开挖，其中上、中台阶导坑开挖预留核心土，开挖时严禁超欠挖，每次进尺0.5 m。开挖后立即素喷一层厚约4 cm的C25混凝土，安装I 25a型钢钢架(包含临时支护I 25a型钢钢架)和铺好钢筋网。初支后，及时施作仰拱。隧底换填50 cm厚的砂夹卵石及打设长5 m的φ250的钢管桩，钢管桩内设钢筋笼；仰拱开挖每次进尺1.5 m，且封闭成环在3 d内完成；仰拱衬砌每次3.0 m，且从开挖至衬砌完成控制在7 d内。CRD法工序示意见图1，具体施工步骤见图2。

图1 CRD法工序示意

图2 CRD法工序图示意

4 初期支护的调整

(1)为防止钢拱架承载下沉，钢拱架下端应设在稳固的地层上。但由于围岩含水量很高的粉质黏土，故上、中、下台阶拱脚处增设纵向[32a槽钢，通长布置；中、下导坑两侧钢架底部增设横向宽1 m、纵向宽0.3 m的C25喷射混凝土扩大基础，并增设I 25a工字钢斜腿，在扩大基础下垫15 mm钢板，如图3所示。

(2)考虑到黄土隧道主要是下沉量大、水平收敛小，所以本隧道在中隔壁及临时横撑上与常见的CRD中隔墙和临时横撑有所不同，没有设置一定的弧度，而是横平竖直，以便增加倒用次数。同时为了保证临时支护的稳固性，在临时横支撑与中隔壁交叉处设置I 25a斜撑，如图4所示。

图3 中、下台阶扩大拱脚

图4 上、中台阶斜撑

(3)初期支护每单元钢架间增设I 25a环向连接，连接处中间设1根长4 m的φ108锁脚锚管。角度与初期支护相同，如图5所示。各部开挖初期支护钢架底部锁脚锚管由原设计2根调整为4根。

图5 初期支护纵向连接

(4)为了增加基础的承载力，仰拱基底采用φ250×6的钢管桩处理，内置钢筋笼。钢管桩长5.0 m，间距1.0 m×1.0 m，呈梅花型布置，灌注C25混凝土。

5 施工效果

通过采用CRD开挖工法，提高支护参数，加强支护措施，监控量测显示，拱顶下沉量得到了有效控制，没有出现预警的情况(图6)，保证了隧道循序渐进施工，保障了隧道安全施工，保证了施工质量、施工进度。

图6 监控量测数据

6 几点体会

(1)高含水率低承载力湿陷性黄土隧道施工，下沉量大，很难控制在预警范围内。即使采用了CRD法，也要在支护上加强，通过扩大拱脚、增加锁脚锚管等措施，才能有效控制拱顶下沉量。

(2)在湿陷性黄土隧道施工过程中 ，要严格遵守“管超前、短进尺、强支护、快封闭、勤量测 ”的施工原则，重视监控量测在隧道施工中的重要作用。施工中尽量缩短工作面到初期支护封闭成环之间的距离和施工时间，以减小隧道围岩变形 。

(3)临时支护拆除时机要根据现场监控量测结果看，仰拱施工完毕后，即可拆除临时支护，临时钢架拆除时，要逐榀割除，切忌用机械“生拉硬扯”，导致初期支护变形失稳。拆除长度以一环衬砌长度为宜。