陕西兵器建设监理咨询有限公司 陕西省西安市 710000
摘要：文章对地铁施工在遇到老黄土、古土壤地质条件下，采用CRD法施工时，对该方法中的各个工序局部进行了优化，通过优化在现有的CRD法施工中，提高了施工过程的安全性及可靠性。
关键词：不良地质；CRD法施工；工序优化；安全性、可靠性；
1 引言
随着近年来地体建设的持续推进，暗挖施工各种方法在不断的应用及改进中。在遇到不同地质情况下各工法的适用需要得到持续改进及优化，此文在对该工法优化后能够有具体的有针对性的提高在不良地质条件施工中的安全及可靠性，为以后遇到该地质情况施工时提供参考。本文主要是在西安地铁施工采用CRD法时，遇到地质条件为古土壤、老黄土时，无地下水或地下水位降至施工允许条件下，对采用该工法进行了局部优化，对优化后工法的优缺点进行了论述，对后期线路类似施工提出针对性建议，确保暗挖施工的安全可靠性。
2 工程概况及地质水文条件说明
2.1工程概况
暗挖万东区间位于市政主干道道路下埋深约10~19m，左线长792.339m，右线长792.26m。线路正上方道路两侧为居民楼与商业街，暗挖隧道正上方分部着各类管线（雨水管道、污水管道、电缆沟、通讯管线、给水管道、天然气管道等），暗挖隧道采用浅埋暗挖法施工。开挖断面轮廓9m（宽）*9.22m（高）。初期支护采用喷混凝土、钢筋网、格栅钢架及注浆小导管；超前注浆小导管采用Φ42普通水煤气管,壁厚3.5mm，L=3m，环向间距0.40m,纵向间距1.5m，外插角10°~30°左右，拱部150°范围环向布设，注水泥砂浆。喷混凝土：C25早强混凝土，厚300mm，全断面支护。每榀钢架间距0.5m。钢筋网：全断面设双层钢筋网150mm*150mm，环纵向筋均为1m。施工过程中，每侧拱脚（墙脚）均设2根锁脚锚管，锁脚锚管采用Φ42mm钢管,L=3.5m。临时支撑采用工20型钢，接头采用连接板螺栓连接。如下图所示
2.2水文情况说明
场地内地下潜水稳定水位埋深26.6m，相应高程为401.01-403.7m。竖井底标设计高为405.499m，区间底板设计水位标高为404.78-409.302m，施工区域为水位线以上，故不涉及降水施工。
2.3地质情况说明
暗挖段地貌单元内地层为：地表分布有厚薄不均的全新统人工填土（Q/4ml/）；其下为上更新统风积（Q/3eol/）新黄土及残积（Q/3el/）古土壤；再下为中更新统风积（Q/2eol/）老黄土及残积（Q/2el/）古土壤及冲积（Q/2al/）粉质黏土、砂层等。暗挖正线均位于古土壤与老黄土地层中，地质情况潮湿无渗水，地下水位位于隧道底2m范围以下，地质情况稳定。
3 CRD法施工及工序优化
3.1浅埋暗挖CRD法施工
该暗挖隧道采用CRD法施工时，共分为四个导洞，施工顺序为1#导洞完成开挖预留核心土后进行初期支护，2#导洞完成开挖后进行初期支护，3#导洞完成开挖预留核心土后进行初期支护，4#导洞完成开挖后进行初期支护，各导洞开挖布局1#导洞与2#导洞掌子面纵向距离保持在5-7m，3#导洞与4#导洞掌子面纵向距离保持在5-7m，上下台阶在左右洞体施工时，前后错开距离不应小于15m。如下图所示。（备注：1号导洞与4号导洞或2号导洞与3号导洞掌子面纵向距离不应小于15m）
3.2施工期间遇到的问题
1）锁角锚管施工时由于核心土与初支一侧、核心土与临时竖撑一侧距离过小，影响锁角锚管打设。
2）1#、3#临时竖撑距与核心土位置喷射混凝土影响，因距离过近无法实施，后续施工临时横撑时进行补喷。
3）2#、4#开挖掌子面过高且顶部临时横撑外露过多，失陷性黄土地区围岩软弱自稳能力较差，掌子面存在失稳问题。
3.3 CRD工法优化
针对施工中出现的问题，工法进行了以下调整。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
1）1#、3#之间的临时竖撑采取两次施工，在拱顶以下2m位置设置连接接头，待施工临时横撑时对1#、3#之间的临时竖撑进行二次连接。
2）2#、4#土方开挖局部采用台阶法施工，消除不稳定土体。
优化后工法图与实物图所示
4 CRD法施工优化前后优缺点比较及论述
4.1 CRD施工优化前不足之处的分析论述
按照原CRD法施工时，1#与3#导洞核心土预留为掌子面图影面积的一半，核心土预留长度3m，施工时核心土与洞体左侧初支距离过近，与临时竖撑的初支距离过近，按照锁角锚管45°打设，核心土与锁角锚管交错影响，锁角锚管无法施作，锁角锚管作为初支钢架施工的一项措施，对钢架安装完成后能够起到防治拱架下沉的重要意义，必须在拱架安装后及时完成注浆喷浆封闭初支。
再者因核心土与临时竖撑的初支距离过近，施工距离不到1m，在核心土高度范围内喷射混凝土无法作业，根据喷射混凝土的作业要求及安全性要求，喷射混凝土作业时应与喷浆面保持一定的作业距离，故在临时竖撑位置核心土高度范围内喷射混凝土无法施作，只能待施工临时横撑时对其施作，喷射混凝土不能及时封闭，将会影响到初支对土体开挖面的支撑作用。
其次在2#、4#导洞掌子面开挖后，掌子面一次高度达到约4.5m，根据黄土地区遇水极易失稳，地下潮湿状态下土体的自身稳定性不足，在Ⅳ、Ⅴ级围岩土方开挖时一次进尺不能过大，每次土方开挖不得大于一榀，掌子面高度过高且坡度小位于中心以上部位的土体容易滑塌，进行土方开挖作业时存在安全隐患。
4.2 工法优化后的优缺点分析论述
对此施工时对CRD法进行了局部优化，1#、3#之间的临时竖撑采取两次施工，在拱顶以下2m位置设置连接接头，待施工临时横撑时对1#、3#之间的临时竖撑进行二次连接。2#、4#土方开挖局部采用台阶法施工，消除不稳定土体。
通过临时竖撑增加接头，临时竖撑分成2次施工，核心土与临时支撑一侧土体免除开挖，对临时支撑一侧的土体起到了直接支撑的作用，且不开挖后能够减少对临时竖撑一侧土体的扰动，提高了核心土对掌子面土体的支撑作用，消除了1#初支拱脚位置与临时竖撑锁角锚管无法施作的困难，施作完成的钢架能够及时封闭，做到了“短循环、快封闭”的效果，保证了初支的施作安全。
但再增加接头后，临时竖撑在对3#导洞一侧的土体支撑时，接头位置将是结构应力集中的地方，特别在土体自身稳定性较差时，3#导洞一侧的土体对临时竖撑的作用力会加大，所以再增加接头后该优化适合在老黄土、古土壤或具有一定自身稳定性的地质条件下使用，或者在不良地质条件下使用时，在增加接头的位置采取加固措施。
在2#、4#土方开挖时，对掌子面位于中心以上部位的土体进行消除，改为台阶形式，台阶长度为一拼的钢架距离，在失陷性黄土地区将不稳定的部分进行消除，且开挖后外漏拱顶位置的临时横撑减少，极大的减少了土体滑塌的安全隐患，确保了在土方开挖作业是的安全。
5 优化后的工法适用范围及应用
采用CRD法预留核心土的方法，将大断面隧道分成4个相对独立的小洞室分部施工。CRD工法遵循"小分部、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。并待初期支护结构的拱顶沉降和收敛基本稳定后，自上而下拆除初期支护结构中的临时中隔壁墙及临时仰拱，再进行施工。CRD法适用开挖跨度较大，对围岩沉降变形控制严格，采用CRD法开挖，开挖的每一步都各自封闭成环，兼有台阶法和双侧壁导坑法的优点，有利于围岩稳定，保证施工安全。
该工法适用于软弱地层、地层较差、不稳定岩体的隧道暗挖施工，特别对于控制地表沉陷有很好的效果，在施工时各部封闭成环的时间短，结构受力均匀，形变小，且由于支护刚度大，施工时隧道整体下沉微弱，地层沉降量不大，而且容易控制。由于施工时化大跨为小跨，步步封闭，因此，每步开挖扰动土层的范围相对小得多，封闭时间短，结构很快就处于整体较好的受力状态。同时，临时仰拱和中隔墙也起到了增大结构刚度的作用，有效抑制了结构的变形。该法适用于较差地层，采用人工或人工配合机械开挖的IV～V级围岩和浅埋、偏压及洞口段。
6 结语
CRD法在地铁施工中应用较广，通过对该方法的局部优化，合理的组织实施，使得该工法在软弱围岩施工时具体化，对施工作业的安全及可靠性有了部分提高。
参考文献：
[1]王梦恕.北京地铁浅埋暗挖法施工[J].铁道工程学报,1988,12(4):7-12.
[2]施仲衡．地下铁道设计与施工[M]．西安：陕西科学技术出版社，1997，313—340．
论文作者:张磊
论文发表刊物:《防护工程》2018年第17期
论文发表时间:2018/10/24
标签：核心论文; 地质论文; 围岩论文; 黄土论文; 土方论文; 距离论文; 作业论文; 《防护工程》2018年第17期论文;