CRD工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进_崔小鹏
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
CU I X iaopeng1 , SUN Shaofeng2 , WAN G Guanghong2 , HOU M in1
( 1. CCCC S econd H ighw ay Eng ineering Co. , L td. , X i’an 710065, Ch ina; 2. L anzhou2Chongqing R a ilw ay Co. , L td. , L anzhou 730050, Ch ina)
1)每一台阶净空不足 ,尤其上台阶 ,狭窄的空间 对人工和机械操作干扰很大 ; 2)对每一台阶的开挖 , 都会造成较大的沉降变形 ,不利用变形的控制 ; 3)受 每一台阶所必须的长度所限 ,仰拱距开挖面较远 (一 般都在 25 m 以上 ) ,不能及时封闭成环 。
2 CRD 工法的优缺
所谓 CRD 工法就是将隧道断面分部上下左右 4 个部位进行开挖 ,并通过临时支护和临时仰拱对每一 分部及时闭合成环 ,以此提高开挖面的自稳能力 ,保证 开挖过程的稳定和安全 。 2. 1 施工工序
见图 2。
图 2 交叉中隔壁 (CRD )法工序横断面图 Fig. 2 Cross2section of tunnel constructed by CRD excavation method
1)利用上一循环架立钢架施作隧道超前支护 ; 2) 开挖 1部土体 ; 3)及时施作初期支护及临时支护 ,打
1 三台阶七步开挖工法的优缺
所谓三台阶七步开挖工法就是将隧道断面分为上
中下 3个台阶 ,各台阶间保持一定距离进行开挖和支 护 ,主要是通过减小开挖断面的方法达到控制变形和 保证围岩稳定的一种开挖方法 。 1. 1 施工工序
见图 1。 1)利用上循环架立钢架施作超前支护 ; 2)弱爆破 分部开挖 1 部 ,同时每循环进尺一次 ,掌子面喷 5 cm 厚混凝土封闭 ; 3)分部施作 1部周边初期支护 ; 4)滞 后于 1部一段距离 ,弱爆破左右交错开挖 2、3部 ,喷 5 cm 厚混凝土封闭掌子面 ,施作初期支护 ; 5)滞后于 3 部一段距离 ,弱爆破左右交错开挖 4、5部 ,施作初期支 护 ; 6)分台阶开挖 6 部 ; 7)开挖 7 部 ,及时封闭初期 支护 ,施作该段内作 Ⅷ部仰拱及隧底填充 (仰拱及隧 底填充应分次施作 ) ; 8)根据监控量测资料分析 ,待初 期支护收敛后 ,利用衬砌模板台车一次性灌注 Ⅸ部二 次衬砌 (拱墙衬砌一次施作 ) 。 1. 2 优点 1 )充分利用核心土的支撑作用 ,掌子面稳定 ,易
如何选用一种开挖方法 ,皆有二者的优点而又摒 弃两者的不利方面 ,在多次对比和实践的基础上 ,对工 法进行了改进 ,即核心土加临时仰拱台阶法 。 3. 1 核心土加临时仰拱台阶法施工工序
见图 3。 1)利用上循环架立钢架施作超前支护 ; 2)弱爆破 分部开挖 1 部 ,同时每循环进尺一次 ,掌子面喷 5 cm 厚混凝土封闭 ; 3)分部施作 1部周边初期支护 ; 4)滞 后于 1部一段距离开挖 2部 (即核心土 ) ,施作临时仰 拱 ,使上台阶封闭成环 ; 5)滞后 2部适当距离后在临 时仰拱的保护下开挖 3 部 (左半幅 ) 、接长钢架 ,左侧 施作初期支护 ,并对右侧岩体喷射 5 cm 厚混凝土进行 临时封闭 ; 6) 3部施工至适当距离后逐榀拆除横撑并 开挖 4部 (右半幅 ) ,接长钢架 ,施作右侧初期支护 ; 7) 紧跟 4部开挖 5部 ,施作仰拱及仰拱填充 ; 8)利用衬砌 模板台车一次性灌注 Ⅵ部二次衬砌 (拱墙衬砌一次施 作 )。
1)利用临时仰拱的支撑 ,及时封闭成环 ,能有效 控制围岩的变形 ; 2)每一分部断面较小 ,利于隧道结 构的稳定 ,同时因其高度较大 ,又利于机械和人工作 业。 2. 3 不足之处
1)临时支撑多 ,工序繁杂 ,上道工序对下道工序 的制约较多 ,不同分部间干扰较大 ,不利于现场施作和 执行 ; 2)临时支撑耗费材料多 ,其拆除既费时又不利 于隧道的稳定 。
收稿日期 : 2010 - 01 - 13; 修回日期 : 2010 - 03 - 25 作者简介 : 崔小鹏 (1975—) ,男 , 2000年毕业于长安大学地下工程与隧道工程专业 ,本科 ,工程师 ,主要从事隧道与地下工程的施工与研究 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
挖法的核心土保护和台阶流程 ,又引用了 CRD 工法的 临时仰拱及时封闭工艺 ,通过核心土和临时仰拱保证 了开挖断面的安全和稳定 ,避免了多次拆除钢架和喷
射混凝土的浪费以及多次接拱脚造成的突变下沉等不 利因素 ,同时也利于现场的操作和执行 ,易被工人接受 和推广 。
4 结语
核心土加临时仰拱台阶法
(下转 178页 )
133
设钢架锁脚锚杆 ,安设横撑 ; 4) 1 部施工至适当距离 后 ,开挖 2部 ,接长钢架 ,施作初期支护及临时支护 ; 5)滞后适当距离如上步骤 ,开挖 3、4 部土体 ,施作初 期支护及临时支护 ,使之封闭成环 ; 6 ) 4 部施工至适 当距离后 ,开挖 5部 ,接长钢架 ,施作初期支护及临时 支护 ; 7)滞后适当距离 ,开挖 6 部土体 ,施作初期支 护 ,使之封闭成环 ; 8)分段拆除临底部侧壁临时支护 , 拆除长度根据监控量测结果分析后确定 ,一次拆除长 度不大于 10 m ,施作 Ⅶ部仰拱二次衬砌及隧底填充 ; 9)分段拆除剩余临时支护 ; 10)利用衬砌模板台车一 次性灌注 Ⅷ部二次衬砌 (拱墙衬砌一次施作 ) 。 2. 2 优点
隧道建设 , 2009, 29 (增刊 2) : 13 - 17. [ 4 ] 吴发展. 鹰嘴岩特长隧道安全管理 [ J ]. 隧道建设 , 2009,
29 (增刊 2) : 196 - 198. [ 5 ] 上海隧道工程股份有限公司. 地下工程施工与风险防范
技术 [M ]. 上海 :同济大学出版社 , 2007. [ 6 ] 黄宏伟. 隧道及地下工程建设中的风险管理研究进展
(1. 中交第二公路工程局有限公司 , 西安 710065; 2. 兰渝铁路有限责任公司 , 兰州 730050)
摘要 : 就三台阶七步开挖工法及 CRD 工法的优缺进行分析和对比 ,并在 2种工法的基础上做综合评价并改进 ,提出核心土加临时
仰拱台阶法的新施工思路和方法 ,以求对隧道开挖工法进行补充和完善 。
3 综合分析及改进
CRD 工法虽 能 够 有 效 控 制 围 岩 的 变 形 和 保 证 隧
道的稳定 ,但由于 CRD 工法支撑和拆除都比较繁琐 , 大多施工人员不愿采用 ,常常用三台阶七步开挖工法 代替 。对于一般 Ⅴ级围岩来说 ,三台阶七步开挖工法 是最简洁快速的施工方法 ,但如遇到破碎软弱围岩需 及时封闭时 ,由于其多次扰动拱脚和不能及时封闭成 环 ,便容易造成大的沉降和收敛 ,影响工程的安全 。
关键词 : CRD法 ; 三台阶七步开挖法 ; 核心土加临时仰拱台阶法
中图分类号 : U 455. 4
文献标志码 : B
文章编号 : 1672 - 741X (2010) 02 - 0131 - 03
Biblioteka Baidu
Com par ison and Con tra st between CRD Excava tion M ethod and 32bench 72step Excava tion M ethod and The ir O ptim iza tion
第
30卷 第 2期 2010年 4月
隧道建设
Vol. 30 No. 2
Tunne l C ons truc tion
Ap r. 2010
CRD 工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进
崔小鹏 1 , 孙韶峰 2 , 王广宏 2 , 侯敏 1
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
178
隧道建设 第 30卷
理对策探讨 [ J ]. 隧道建设 , 2009, 29 (增刊 2) : 7 - 12. [ 3 ] 李红军 ,刘成禹. 象山特长隧道施工风险因素分析 [ J ].
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 2期 崔小鹏 , 等 : CRD 工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进
132
隧道建设 第 30卷
图 1 三台阶七步开挖法横断面 Fig. 1 Cross2section of tunnel constructed by 32bench 72step excavation method
于控制大的坍塌 ; 2)分台阶作业 ,工序简洁 ,开挖 、支 护 、拱架加工等不同工班间易于配合和形成流水作业 。 1. 3 不足之处
[ J ]. 地下空间与工程学报 , 2006 (1) : 13 - 20.
Abstract: CRD excavation method and 32bench 72step excavation method are compared, analyzed and evaluated in the paper. Furthermore, a new excavation method, i. e. , bench method w ith core soil and temporary invert is p roposed so as to enrich the tunnel excavation method. Key words: CRD excavation m ethod; 32bench 72step excavation method; bench method w ith core soil and temporary inve rt
0 引言
目前 ,随着国家铁路建设步伐的加快 ,客运专线双 线 、多线大断面隧道数量增多 ,许多大断面隧道需穿越 复杂地质山区 ,如武广客运专线 、兰渝铁路 、龙厦铁路 等 。对于软弱围岩大断面采取何种施工工法是施工中 必须优先考虑的因素之一 , Ⅴ级围岩的开挖中最常用 的 2种工法就是三台阶七步开挖工法和 CRD 工法 (也 称交叉中隔壁法 ) ,其中三台阶七步法在许多大断面 隧道中得到了成功应用 , 较好地解决了黄土隧道施工 中的 诸 多 技 术 难 题 , 如 郑 西 客 运 专 线 [ 1 - 2 ] 、离 石 隧 道 [ 3 ] 、明月山隧道 [ 4 ] 、包家山隧道 [ 5 ] 、金寨隧道 [ 6 ] 等 。 CRD 法在厦门翔安海底隧道 [ 7 - 8 ] 等工程得到成功应 用 。文献 [ 9 - 10 ]从安全性分析了 CRD 法和三台阶 法各自的适用范围和优缺点 , 2 种方法因工序不同而 各有优缺 ,如何找出一种方法能够集合两者的优点 ,而 弃除其不利因素 ,是隧道技术人员不断研究的课题 ,结 合施工实践 ,就 2种工法的优劣进行分析对比 ,取长补 短 ,并加以改进和完善 ,提出一种新的开挖方法 ,以求 达到提高施工工效的目的 。
图 3 核心土加临时仰拱台阶法工序横断面
Fig. 3 Cross2section of tunnel constructed by bench method w ith core soil and temporary invert
3. 2 核心土加临时仰拱台阶法的优点 核心土加临时仰拱台阶法既吸取了三台阶七步开
( 1. CCCC S econd H ighw ay Eng ineering Co. , L td. , X i’an 710065, Ch ina; 2. L anzhou2Chongqing R a ilw ay Co. , L td. , L anzhou 730050, Ch ina)
1)每一台阶净空不足 ,尤其上台阶 ,狭窄的空间 对人工和机械操作干扰很大 ; 2)对每一台阶的开挖 , 都会造成较大的沉降变形 ,不利用变形的控制 ; 3)受 每一台阶所必须的长度所限 ,仰拱距开挖面较远 (一 般都在 25 m 以上 ) ,不能及时封闭成环 。
2 CRD 工法的优缺
所谓 CRD 工法就是将隧道断面分部上下左右 4 个部位进行开挖 ,并通过临时支护和临时仰拱对每一 分部及时闭合成环 ,以此提高开挖面的自稳能力 ,保证 开挖过程的稳定和安全 。 2. 1 施工工序
见图 2。
图 2 交叉中隔壁 (CRD )法工序横断面图 Fig. 2 Cross2section of tunnel constructed by CRD excavation method
1)利用上一循环架立钢架施作隧道超前支护 ; 2) 开挖 1部土体 ; 3)及时施作初期支护及临时支护 ,打
1 三台阶七步开挖工法的优缺
所谓三台阶七步开挖工法就是将隧道断面分为上
中下 3个台阶 ,各台阶间保持一定距离进行开挖和支 护 ,主要是通过减小开挖断面的方法达到控制变形和 保证围岩稳定的一种开挖方法 。 1. 1 施工工序
见图 1。 1)利用上循环架立钢架施作超前支护 ; 2)弱爆破 分部开挖 1 部 ,同时每循环进尺一次 ,掌子面喷 5 cm 厚混凝土封闭 ; 3)分部施作 1部周边初期支护 ; 4)滞 后于 1部一段距离 ,弱爆破左右交错开挖 2、3部 ,喷 5 cm 厚混凝土封闭掌子面 ,施作初期支护 ; 5)滞后于 3 部一段距离 ,弱爆破左右交错开挖 4、5部 ,施作初期支 护 ; 6)分台阶开挖 6 部 ; 7)开挖 7 部 ,及时封闭初期 支护 ,施作该段内作 Ⅷ部仰拱及隧底填充 (仰拱及隧 底填充应分次施作 ) ; 8)根据监控量测资料分析 ,待初 期支护收敛后 ,利用衬砌模板台车一次性灌注 Ⅸ部二 次衬砌 (拱墙衬砌一次施作 ) 。 1. 2 优点 1 )充分利用核心土的支撑作用 ,掌子面稳定 ,易
如何选用一种开挖方法 ,皆有二者的优点而又摒 弃两者的不利方面 ,在多次对比和实践的基础上 ,对工 法进行了改进 ,即核心土加临时仰拱台阶法 。 3. 1 核心土加临时仰拱台阶法施工工序
见图 3。 1)利用上循环架立钢架施作超前支护 ; 2)弱爆破 分部开挖 1 部 ,同时每循环进尺一次 ,掌子面喷 5 cm 厚混凝土封闭 ; 3)分部施作 1部周边初期支护 ; 4)滞 后于 1部一段距离开挖 2部 (即核心土 ) ,施作临时仰 拱 ,使上台阶封闭成环 ; 5)滞后 2部适当距离后在临 时仰拱的保护下开挖 3 部 (左半幅 ) 、接长钢架 ,左侧 施作初期支护 ,并对右侧岩体喷射 5 cm 厚混凝土进行 临时封闭 ; 6) 3部施工至适当距离后逐榀拆除横撑并 开挖 4部 (右半幅 ) ,接长钢架 ,施作右侧初期支护 ; 7) 紧跟 4部开挖 5部 ,施作仰拱及仰拱填充 ; 8)利用衬砌 模板台车一次性灌注 Ⅵ部二次衬砌 (拱墙衬砌一次施 作 )。
1)利用临时仰拱的支撑 ,及时封闭成环 ,能有效 控制围岩的变形 ; 2)每一分部断面较小 ,利于隧道结 构的稳定 ,同时因其高度较大 ,又利于机械和人工作 业。 2. 3 不足之处
1)临时支撑多 ,工序繁杂 ,上道工序对下道工序 的制约较多 ,不同分部间干扰较大 ,不利于现场施作和 执行 ; 2)临时支撑耗费材料多 ,其拆除既费时又不利 于隧道的稳定 。
收稿日期 : 2010 - 01 - 13; 修回日期 : 2010 - 03 - 25 作者简介 : 崔小鹏 (1975—) ,男 , 2000年毕业于长安大学地下工程与隧道工程专业 ,本科 ,工程师 ,主要从事隧道与地下工程的施工与研究 。
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
挖法的核心土保护和台阶流程 ,又引用了 CRD 工法的 临时仰拱及时封闭工艺 ,通过核心土和临时仰拱保证 了开挖断面的安全和稳定 ,避免了多次拆除钢架和喷
射混凝土的浪费以及多次接拱脚造成的突变下沉等不 利因素 ,同时也利于现场的操作和执行 ,易被工人接受 和推广 。
4 结语
核心土加临时仰拱台阶法
(下转 178页 )
133
设钢架锁脚锚杆 ,安设横撑 ; 4) 1 部施工至适当距离 后 ,开挖 2部 ,接长钢架 ,施作初期支护及临时支护 ; 5)滞后适当距离如上步骤 ,开挖 3、4 部土体 ,施作初 期支护及临时支护 ,使之封闭成环 ; 6 ) 4 部施工至适 当距离后 ,开挖 5部 ,接长钢架 ,施作初期支护及临时 支护 ; 7)滞后适当距离 ,开挖 6 部土体 ,施作初期支 护 ,使之封闭成环 ; 8)分段拆除临底部侧壁临时支护 , 拆除长度根据监控量测结果分析后确定 ,一次拆除长 度不大于 10 m ,施作 Ⅶ部仰拱二次衬砌及隧底填充 ; 9)分段拆除剩余临时支护 ; 10)利用衬砌模板台车一 次性灌注 Ⅷ部二次衬砌 (拱墙衬砌一次施作 ) 。 2. 2 优点
隧道建设 , 2009, 29 (增刊 2) : 13 - 17. [ 4 ] 吴发展. 鹰嘴岩特长隧道安全管理 [ J ]. 隧道建设 , 2009,
29 (增刊 2) : 196 - 198. [ 5 ] 上海隧道工程股份有限公司. 地下工程施工与风险防范
技术 [M ]. 上海 :同济大学出版社 , 2007. [ 6 ] 黄宏伟. 隧道及地下工程建设中的风险管理研究进展
(1. 中交第二公路工程局有限公司 , 西安 710065; 2. 兰渝铁路有限责任公司 , 兰州 730050)
摘要 : 就三台阶七步开挖工法及 CRD 工法的优缺进行分析和对比 ,并在 2种工法的基础上做综合评价并改进 ,提出核心土加临时
仰拱台阶法的新施工思路和方法 ,以求对隧道开挖工法进行补充和完善 。
3 综合分析及改进
CRD 工法虽 能 够 有 效 控 制 围 岩 的 变 形 和 保 证 隧
道的稳定 ,但由于 CRD 工法支撑和拆除都比较繁琐 , 大多施工人员不愿采用 ,常常用三台阶七步开挖工法 代替 。对于一般 Ⅴ级围岩来说 ,三台阶七步开挖工法 是最简洁快速的施工方法 ,但如遇到破碎软弱围岩需 及时封闭时 ,由于其多次扰动拱脚和不能及时封闭成 环 ,便容易造成大的沉降和收敛 ,影响工程的安全 。
关键词 : CRD法 ; 三台阶七步开挖法 ; 核心土加临时仰拱台阶法
中图分类号 : U 455. 4
文献标志码 : B
文章编号 : 1672 - 741X (2010) 02 - 0131 - 03
Biblioteka Baidu
Com par ison and Con tra st between CRD Excava tion M ethod and 32bench 72step Excava tion M ethod and The ir O ptim iza tion
第
30卷 第 2期 2010年 4月
隧道建设
Vol. 30 No. 2
Tunne l C ons truc tion
Ap r. 2010
CRD 工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进
崔小鹏 1 , 孙韶峰 2 , 王广宏 2 , 侯敏 1
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
178
隧道建设 第 30卷
理对策探讨 [ J ]. 隧道建设 , 2009, 29 (增刊 2) : 7 - 12. [ 3 ] 李红军 ,刘成禹. 象山特长隧道施工风险因素分析 [ J ].
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http://www.cnki.net
第 2期 崔小鹏 , 等 : CRD 工法及三台阶七步开挖工法的对比和改进
132
隧道建设 第 30卷
图 1 三台阶七步开挖法横断面 Fig. 1 Cross2section of tunnel constructed by 32bench 72step excavation method
于控制大的坍塌 ; 2)分台阶作业 ,工序简洁 ,开挖 、支 护 、拱架加工等不同工班间易于配合和形成流水作业 。 1. 3 不足之处
[ J ]. 地下空间与工程学报 , 2006 (1) : 13 - 20.
Abstract: CRD excavation method and 32bench 72step excavation method are compared, analyzed and evaluated in the paper. Furthermore, a new excavation method, i. e. , bench method w ith core soil and temporary invert is p roposed so as to enrich the tunnel excavation method. Key words: CRD excavation m ethod; 32bench 72step excavation method; bench method w ith core soil and temporary inve rt
0 引言
目前 ,随着国家铁路建设步伐的加快 ,客运专线双 线 、多线大断面隧道数量增多 ,许多大断面隧道需穿越 复杂地质山区 ,如武广客运专线 、兰渝铁路 、龙厦铁路 等 。对于软弱围岩大断面采取何种施工工法是施工中 必须优先考虑的因素之一 , Ⅴ级围岩的开挖中最常用 的 2种工法就是三台阶七步开挖工法和 CRD 工法 (也 称交叉中隔壁法 ) ,其中三台阶七步法在许多大断面 隧道中得到了成功应用 , 较好地解决了黄土隧道施工 中的 诸 多 技 术 难 题 , 如 郑 西 客 运 专 线 [ 1 - 2 ] 、离 石 隧 道 [ 3 ] 、明月山隧道 [ 4 ] 、包家山隧道 [ 5 ] 、金寨隧道 [ 6 ] 等 。 CRD 法在厦门翔安海底隧道 [ 7 - 8 ] 等工程得到成功应 用 。文献 [ 9 - 10 ]从安全性分析了 CRD 法和三台阶 法各自的适用范围和优缺点 , 2 种方法因工序不同而 各有优缺 ,如何找出一种方法能够集合两者的优点 ,而 弃除其不利因素 ,是隧道技术人员不断研究的课题 ,结 合施工实践 ,就 2种工法的优劣进行分析对比 ,取长补 短 ,并加以改进和完善 ,提出一种新的开挖方法 ,以求 达到提高施工工效的目的 。
图 3 核心土加临时仰拱台阶法工序横断面
Fig. 3 Cross2section of tunnel constructed by bench method w ith core soil and temporary invert
3. 2 核心土加临时仰拱台阶法的优点 核心土加临时仰拱台阶法既吸取了三台阶七步开