隧道crd开挖工法

隧道CRD开挖工法
一、工法特点
1、能有效的控制围岩变形和地表下沉。

2、本工法充分利用了中隔壁和临时仰拱的支撑作用，并辅以超前注浆小导管超前支护、挂网和格栅喷砼等支护手段，加之开挖对围岩扰动小，故大大的提高了施工的安全度。

3、其支护系统能很好的适应围岩的变化，与围岩形成一个整体，能充分发挥围岩的自承能力。

4、能有效应用监控量测等信息化管理方法指导施工，使整个施工过程处于受控状态。

5、本工法采用分部开挖，其超前导坑可以起到超前预报的作用。

根据现场施工实际情况，首先应进行由台阶法向CRD工法转换的过渡施工；转换段为掌子面至其后12m。

转换段按既定CRD法施作中隔壁和临时仰拱支撑，按V级加强断面支护参数进行初期支护，形成支护成环封闭；掌子面前方按CRD工法施工。

二、工艺原理
所谓“CRD”法，就是在隧道等地下工程掘进施工中，通过设置中隔壁和临时仰拱（两者交叉）将开挖断面分成4个部分，然后再根据围岩情况细分部进行开挖，此法是以新奥法的基本原理为依据，在开挖过程中尽量减少对围岩的扰动，通过超前导管、锚喷网、格栅洞壁支护系统和中隔壁、临时仰拱联结，使断面支护及早闭合，控制围岩的变形，并使之趋于稳定。

同时，建立围岩支护结构监控量测系统，
随时掌握施工过程中的动态变化，合理安排，调整施工工艺和修改设计参数，确保施工安全。

三、施工工艺
根据设计，隧道该段CRD法隧道开挖分1、3、5、7四部分进行；由于每部开挖断面较大，每部中分两台阶开挖，以防止侧壁因开挖过高而出现坍塌；每分部施作中上下台阶步距2~3m，每部开挖步距3~5m。

CRD法施工中1、3部开挖采用人工配合小型机械进行；5、7部采用人工配合小型机械施作，大型机械辅助。

图1. CRD工法施工分区图
隧道CRD法施工段隧道开挖超前支护采用注浆小导管，注浆浆液为双液浆。

隧道初期支护采用格栅钢架、喷C25砼、挂钢筋网；支护中锚杆采用中空注浆锚杆，中隔壁及临时仰拱采用I18工字钢、挂钢筋网喷C25砼支护。

CRD开挖施工工艺流程见图二，
3.1 超前注浆小导管施工
施工方法：在1部和5部开挖之前对拱部按设计施作超前小导管，
并注水泥－水玻璃双液浆。

首先用凿岩机钻孔后放入小导管，双液注浆机注浆。

施工参数：1)、选Φ42钢插管，管长5.0m ，在管段中部设梅花形Φ8出浆孔，孔距0.2m ；双液注浆一定要保证注浆效果。

小导管按图3示意制作。

2)、钢管沿开挖轮廓线布置，外插角5°～10°，间距0.4m 。

3）、注浆压力控制在0.5~1.0 Mpa 。

注浆时先采用较小压力，当压力升高至1.0 Mpa 时，停止注浆，等待几分钟后（不得长于浆液凝胶时间），当压力降低后重新注浆。

这样反复几次，直到压力不再下降为止，以达到最佳注浆效果。

当进浆量很大，压力长时间不升高，则应调整浆液浓度及配合比，缩短浆液凝胶时间。

下部中隔壁拆除 监控量测 ⑴1部导坑拱部超前小导管注浆加固
⑵1部导坑开挖上半断面、留核心土 ⑶1部上导坑拱部初期支护及左侧上导坑中隔墙临时初期支护及临时仰拱临时初期支护
⑷3部导坑拱部超小导管注浆加固
⑽7部导坑下半断面开挖 ⑸3部导坑开挖上半断面、留核心土 ⑹3部上导坑拱部初期支护及右侧上导坑临时仰拱临时支护 ⑺5部导坑下半断面开挖
⑻5部下导坑边墙初期支护、左侧下导坑中隔墙临时初期支护 ⑼5部下导坑仰拱初期支护 ⑾7部下导坑边墙初期支护 ⑿7部下导坑仰拱初期支护
图2 CRD 工法施工工艺流程
图3 CRD 工法小导管加工图
4)、双液注浆：注1:1水泥－水玻璃双液浆，注浆压力控制在0.5~1.0 Mpa 1.0 Mpa 时，停止注浆，等待几分钟后（不得长于浆液凝胶时间），当压力降低后重新注浆。

这样反复几次，直到压力不再下降为止，以达到最佳注浆效果。

5)、小导管端部应与钢架联接，和钢架与注浆小导管配合使用，以形成棚架支护体系，在拱部根据设计要求布置。

3.2 开挖及支护
1)、开挖顺序：1部先开挖，随即依次开挖3部－5部－7部；1部、3部采用人工配合小型机具开挖，架子车运土至下台；5部、7
监控量测 整体仰拱砼浇筑
中隔壁及临时仰拱拆除
二次衬砌施工
部采用人工开挖两侧边墙，中间采用装载机（挖掘机）开挖，自卸车出渣。

开挖分部见图4所示。

开挖循环进尺与设计钢架间距相同（0.5m/榀），即每次开挖进尺为0.5m。

2)、初期支护为：C25喷射砼厚30cm（II～VIII组成）；格栅钢架0.5m/榀；φ6.5钢筋网，网格间距15cm×15cm；拱墙布设系统锚杆，采用φ25中空注浆锚杆；每两榀拱架之间设纵向φ22连接筋，环向间距0.8m。

3)、施作工序
①、先开挖1部上台阶，开挖单循环0.5m；开挖后初喷3～5cm 砼，挂钢筋网，架设拱部及中隔壁钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

②、1部上台阶施工2～3m后，开挖1部下台阶，每循环进尺0.5m；开挖后初喷3～5cm砼，挂钢筋网，架设上边墙、中隔壁、及临时仰拱钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

③、1部下台阶施工2～3m后，开挖3部上台阶，每循环进尺0.5m，开挖后初喷3～5cm砼，挂钢筋网，架设下边墙、中隔壁钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

④、3部上台阶施工2～3m后，开挖3部下台阶，每循环进尺0.5m，开挖后初喷3～5cm砼，挂钢筋网，架设下边墙、中隔壁及仰拱钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

⑤、3部下台阶施工后，开挖5部上台阶，开挖后初喷3～5cm 砼，挂钢筋网，架设拱部及中隔壁钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

⑥、5部上台阶施工2～3m后，开挖5部下台阶，每循环进尺0.5m，开挖后初喷3～5cm砼，挂钢筋网，架设上边墙、中隔壁、及临时仰拱钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

⑦、5部下台阶施工2～3m后，开挖7部上台阶，每循环进尺0.5m，开挖后初喷3～5cm砼，挂钢筋网，架设下边墙、中隔壁钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

⑧、7部上台阶施工2～3m后，开挖7部下台阶，每循环进尺0.5m，开挖后初喷3～5cm砼，挂钢筋网，架设下边墙、中隔壁、仰拱钢架，施工系统及锁脚锚杆，最后复喷至设计厚度。

仰拱钢架每3m封闭一次。

图4 CRD工法施工工序示意图
4）施工注意事项
①、施工1、3、5、7部上断面时，要做好钢架锁脚导管，并注浆加固，初期支护及中隔壁钢架底部垫设砼预制块，防止出现过大收敛和沉降变形。

②、7部下台阶仰拱初期支护，每3m封闭一次，以便中心排水
管施工。

3．3 拆除中隔墙，仰拱及填充施工
7部下台阶仰拱初期支护封闭完成，超前设计仰拱6～8m后，仅靠设计仰拱端拆除底部中隔墙喷射砼及工字钢架，拆除长度5m，实际拆除时根据监控量测结果调整拆除长度，然后施工仰拱及填充。

3.4 二次衬砌施工
在施作二次衬砌前，拆除中隔墙及临时仰拱，然后铺设防水层；二次衬砌为模筑钢筋砼，采用整体定型钢模台车，配备砼输送泵灌注砼。

仰拱及填充超前5m后，二次衬砌施作一环，衬砌灌注10～20h 后进行养护。

砼强度达到规范要求强度后拆模，施作下一循环。

根据监控量测反馈的信息，确定二衬施作长度并及时施作。

3.5 监控量测
监控量测的项目及方法
1)、地质及支护状态观察。

对开挖掌子面进行观察、地质素描，对围岩及初期支护表面进行观察。

2)、拱顶下沉量测，在中隔壁的两侧即1部、5部的开挖拱顶，各设一个测点，采用水平仪测其下沉量。

3)、周边收敛量测，根据需要，在洞内拱脚、最大跨度线、边墙角等处布设水平基线，采用收敛仪量测。

4)、拆除中隔墙及临时仰拱过程拱顶下沉及周边收敛量测监控。

量测拱顶下沉、收敛全部测点均埋设在同一断面。

5)、根据规范和设计要求，制定监控量测断面间距及量测频率等量测方案。

6)、施工测量组和监控量测组负责量测、数据整理、绘制回归曲线并及时反馈至隧道专业工程师，以采取相应的技术措施。

7）、喷砼、二次衬砌、钢架支立，仰拱填充等施工工艺与台阶法施工相同。

3.6 CRD法施工关键技术及作业要点
⑴、保持各分部开挖断面和各部的纵向间距，分部开挖要严格按预定尺寸放线，开挖遵循“宁欠勿超”的原则（局部欠挖采用风稿修正），断面开挖力求圆顺，以减少出现应力集中现象。

⑵、每块小断面开挖长度3～5m，及时设置临时仰拱封闭、步步成环，尽量缩短成环时间，必要时进行掌子面喷射混凝土临时支护。

⑶、中隔壁设置为弧形临时支护，隧道左右开挖小断面底部临时仰拱保持在同一断面上，各节点的连接一定要对齐，螺栓连接牢固，并及时施作锁脚锚管。

⑷、必须保证中隔壁和临时仰拱钢架的规格数量和喷射混凝土的厚度，钢架之间纵向连接钢筋及时施作并连接牢固。

⑸、为减小支护结构对地基的压力，提高地基的承载能力，对型钢拱架的底部设置40×40×20厘米的预制垫块。

⑹、初期支护稳定后分段拆除中隔壁临时支护，拆除长度应根据变形监控量测信息和仰拱浇筑长度确定（一般为4～6m）。

但一次拆除长度不宜超过15m，并加强拆除过程监控量测。

⑺、中隔壁混凝土拆除时，要防止对初期支护系统形成大的振动和扰动。

可采用风镐由上至下逐榀拆除钢支撑之间的喷射混凝土，以及临时支护与初期支护连接部位附着在钢架上的喷射混凝土，临时钢构件采用气焊烧断。

⑻、临时支护拆除后及时施作隧道仰拱和二次衬砌。

⑼、加强对围岩的量测监控。

四、质量控制
1）、严格按设计及规范要求施工，做到规范操作。

2)、加强质量教育，提高全员质量意识。

加强和完善质量控制体系。

3)、切实做好技术交底，加强现场指导和过程控制，认真执行测量复核制。

4)、加强工序质量控制，尤其是超前支护和初期支护施作质量。

五、安全控制
1、加强安全教育，做好岗前培训，提高全体操作人员安全意识。

2、实行动态安全管理，专职安全员巡视工地。

3、严格执行交接班制度，确保各工序密切配合，顺利施工。

4、所有机电设备由专人操作、维修、保养。

5、加强上下层封闭，专人防护，同一指挥。

6、加强环境保护，严格车辆管理。

7、利用1部地质条件分析、预报前方地质情况。

8、拆除中隔壁和临时仰拱时，脚手架一定要牢固，要按先上后下、先中隔壁后临时仰拱的顺序施工，施工人员通过拆除点时要注意安全。

9、经常检查联结点的变化情况，发现隐患及时处理。