7、交叉中隔壁法施工工艺工法
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交叉中隔壁法(CRD)施工工艺工法
QB/ZTYJGYGF-SD-0107-2011
第五工程有限公司刘成峰
1 前言
1.1 工艺工法概况
交叉中隔壁法又称CRD法,是Cross Diaphragm的简称,将大断面隧道分成4个或者6个相对独立的小洞室分部施工。施工遵循“小分块、短台阶、短循环、快封闭、勤量测、强支护”的施工原则,自上而下,分块成环,随挖随撑,及时做好初期支护。交叉中隔壁法施工有利于围岩稳定,保证施工安全,目前主要运用于Ⅳ级围岩浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩段的隧道施工。
1.2 工艺原理
交叉中隔壁法施工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。
2 工艺工法特点
2.1各部开挖及支护自上而下,步步成环,及时封闭,各分部封闭成环时间短,中隔壁能有效的阻止支护结构和收敛变形和下沉,在控制地面沉降和土体水平位移等方面优于其他工法。
2.2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。
2.3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。
2.4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。
2.5交叉中隔壁法施工作业空间狭小,工序繁多,各部各道工序相互干扰比较大,无法利用大型施工机械,施工速度较慢。
3 适用范围
交叉中隔壁法主要适用Ⅳ~Ⅵ级大断面软弱围岩铁路、公路隧道。
4 主要引用标准
4.1《铁路隧道工程施工安全技术规程》(TB10304)、《铁路隧道工程施工质量验收标准》(TB10417)、《铁路隧道工程施工技术指南》(TZ204)、《铁路工程测量规范》(TB10101)、《铁路混凝土工程施工技术指南》(TZ210)、《公路隧道施工技术规范》(JTG F60)、《公路工程质量检验评定标准》(JTG F80/1)。
4.2设计图纸、合同文件。
5 施工方法
交叉中隔壁法施工时采用将大的断面划分为四个部位开挖支护,交叉中隔壁工法分部图1: 4
13
2
图1 交叉中隔壁工法施工图
开挖支护顺序:先开挖①部,①部全封闭完成8~10m 后开始开挖②部,此时①、②部同时向前开挖,在②部开挖开挖支护完成8~10m 后,再开挖③部……同样的方式开始开挖④部,这样就形成了以①-②-③-④开挖支护顺序的CRD 法开挖支护局面,四部同时施做,同时前进。
6 工艺流程及操作要点
6.1 施工工艺流程
交叉中隔壁法施工工艺流程图见图2。
6.2 操作要点
6.2.1 施工准备
1风、水、电管线敷设、施工便道、施工现场布置,机具设备、人员配置、材料装备、修建防排水设施等。
2根据地质勘探资料和施工设计,详细了解工程地质和水文地质情况,制定
相应的施工方法和措施,编制施工组织设计,制定施工监测计划。
图2 交叉中隔壁法施工工艺流程图
6.2.2 超前小导管施工
小导管一般采用无缝钢管,钢管前端做成尖楔状,便于打插入孔中或直接打入,在管身前部2.0m范围内按梅花形布置,钻φ7mm的注浆孔,以便钢管进入底层后对围岩空隙注浆。
注入纯水泥浆时,水泥浆水灰比控制在1:0.5~1:1.25之间,水泥浆由稀到浓逐渐变换,即先注稀浆,然后逐级变浓。为注浆后尽快开挖,选用普通水泥或早强水泥并掺入一定量的水玻璃溶液,以缩短初凝、终凝时间,注浆压力0.5~1.0MPa。
6.2.3 超前地质预报
隧道施工通过超前地质预测预报,可主动获取地质信息,及时发现异常情况。预报开挖面前方不良地段的位置、规模和性质,为优化、完善设计、制定科学、合理的施工方法提供地质信息依据。为施工提前做好准备,及早制定预案,采取相应的技术和安全措施,以保证施工的正常、安全进行。
6.2.4 交叉中隔壁法洞身开挖
交叉中隔壁法施工共将隧道分为六部分,具体划分为见图3.
1 ①部施工
超前支护→开挖①部→喷混凝土封闭掌子面→施作①部导坑周边的初期支护和临时支护(按设计初喷混凝土,铺设钢筋网,架立型钢钢架,设锁脚锚杆,必要时扩大钢架拱脚,安设横撑)→钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
2 ②部施工
开挖②部并施作导坑周边的初期支护和临时仰拱,步骤及工序同⑴。
3 ③部施工
开挖③部→喷混凝土封闭掌子面→初喷混凝土→接长型钢钢架和临时钢架并设锁脚锚杆→钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。
4 ④部施工
开挖④部并施作导坑周边的初期支护和临时仰拱,步骤及工序同⑶。
5 在滞后于④部一段距离后,开挖⑤部;隧底周边部分按设计初喷混凝土;接长临时钢架,复喷混凝土至设计厚度;安设仰拱型钢钢架。
6 开挖⑥部并施作导坑周边的初期支护,步骤及工序同5。并使型钢钢架之封闭成环。
采用交叉中隔壁法施工,将隧道共分四部分完成。相邻开挖导坑施工间隔为8~10m,每侧导坑采用正台阶法开挖,上下台阶长度3~5m。分部开挖后及时施作临时支护和初期支护,使分部支护成环,各部每次开挖进尺不大于1m。
6.2.5 初期支护施工
施工程序:开挖后初喷混凝土→系统支护施工(锚杆、钢筋网、钢架)→复喷混凝土至设计厚度。
1开挖完成后,检查断面并对欠挖部分进行处理,及时进行混凝土的初喷,以尽早封闭开挖面,确保施工安全,混凝土初喷厚度不小于4cm,且不大于6cm。为了保证初喷厚度,可根据现场施工情况在拱顶挂设金属网。
2 初喷完毕后进行钢支撑的架设,钢支撑纵向连接采用螺纹钢筋连接,按照设计设置钢支撑及连接钢筋的间距。
3 钢支撑施工完毕后进行钢筋网的安设,钢筋网搭接长度应为1~2个网格边长,钢筋网必须和工字钢焊接牢固。
4 安设钢拱架,每榀钢架分拱、墙两次架成,钢架的拱脚或脚底不得置于虚碴上,若是虚碴则先夯实,用混凝土找平并支垫槽钢或砼预制块,然后再架设钢拱架。
5 钢筋网施工完毕后进行复喷,复喷至设计厚度。
6 锁脚锚管要紧随钢拱架施作,锁脚小导管与拱架焊接必须牢固。
7 临时仰拱距掌子面距离要严格控制,一般为3~5m。
8 锚杆按照设计要求布设,锚杆钻眼安装时要求定位要准确,钻孔应与围岩壁面或其所在部位岩层的主要结构面垂直,钻孔深度应大于锚杆设计长度10cm。
6.2.6 监控测量
监控测量工作必须紧接开挖、支护作业,应按设计要求进行布点和监控,并根据现场施工情况及时调整测量项目和内容,量测数据应及时分析处理,并与工程类比法相结合,及时调整支护参数或施工决策。
1 监测项目
交叉中隔壁法施工主要监测项具体见下表: