摘要：本文以深圳市轨道交通8号线出入线单洞双线段施工为例，主要介绍了单洞双线大断面隧道的施工方法以及CRD工法的基本原理与施工工艺，并结合人员、机械配置的资源配置等方面对实际工程施工提出了合理化的施工建议，对后续的实际工作起到一定的借鉴作用。
关键词：隧道单洞双线大断面 CRD 施工
1、工程概况
出入场线左右线交汇后并行为单洞双线段隧道，里程段为WCDK2+738.047～WCDK2+808.588，单洞双线段隧道大里程方向接咽喉区明挖基坑，小里程方向接单洞单线，施工隧道断面采用双车道的马蹄形断面，隧道长约70.5m。隧道围岩类别及设计支护参数如下所示。
单洞双线初期支护形式划分表
地质资料揭示自上而下的分层为：素填土、填碎石、粉质黏土、全风化凝灰岩、强风化凝灰岩、中等风化凝灰岩、微风化凝灰岩。
下水位埋深0.93～28.60m，水位高程0.56～216.99m。场地地下水的总矿化度为110.35～443.10mg/l，为淡水。基岩裂隙水在裂隙发育的强～中风化岩或者构造碎裂带中非常发育，水量丰富，连通性较好。
2、工程重难点分析
2.1工程地质复杂
隧道靠近既有冲沟，渗水量较大。围岩地质差，岩层较软弱，自稳能力差，且开挖断面大，隧道内最大跨度为15.5m，高度达12m。若处理不当极易发生沉降及坍塌，开挖施工难度大。
2.2施工工序复杂、相互干扰较大
CRD法施工工序多，断面小，部长短，作业干扰大。在短时间内初支难以封闭成环，加之多次爆破对周围岩石的扰动较大，因此隧道的整体变形量将会较大。
3、单洞双线隧道施工技术
3.1单洞双线隧道CRD法施工工艺
单洞双线隧道采用CRD工法施工，施工步骤：首先施做1部超前小导管，注浆加固地层；开挖 1 部土体，施做1部初期支护。当1部进尺4 ～6m时，开挖2部土体，施做2部初期支护。当1、2部分超过渐变段10m、5m时，封闭掌子面。开挖并施做3部初期支护，之后拆除1、2临时横撑，随挖随拆，不得超拆。最后开挖并施做4部初期支护，拆除3、4临时横撑，随挖随拆，不得超拆。具体施工步骤如图1所示。
图1：单洞双线CRD法施工工序图
3.2单洞双线隧道主要施工工序与方法
3.2.1超前地质预报
根据不同的地质灾害等级，可能存在断裂带、隧道浅埋段等，选择方法和手段开展超前地质预报。
对超前预报初步分析成果与设计围岩不一致时，按程序及时报相关部门会商以调整修正设计，确保施工质量、安全。
3.2.2超前加固措施
（1）地表注浆
注浆工程施工范围为：WCDK2+738.047～WCDK2+808.588。
1）注浆孔布置
注浆加固范围为开挖轮廓线外4m，内1m；注浆孔布置：孔距1.5m，梅花形布置，孔深至设计图纸加固深度；注浆孔开孔直径φ110mm，终孔不小于φ50mm，注浆管采用φ48mm，壁厚3.5mm的钢花管，注浆管应埋设牢固，并有良好的止浆措施；注浆孔采用潜孔钻机钻孔，成孔后安设Φ48mm注浆管。
2）注浆材料
注浆材料采用普通水泥和SJP灌浆材料，浆液配比为水灰比=0.5～0.7，水泥：SJP灌浆材料=1:0.02~0.03，初凝时间60～120min。
3）注浆工艺流程
采用潜孔钻机全程套管跟进成孔，适用于有浅层杂填石的部位；成孔直径110毫米，钻孔垂直度小于1.0%，孔位偏差小于50毫米。 在已完成的钻孔中高压空气进行清孔，排除粗颗粒渣土。
制作注浆管时在直径48mm的钢管上按间隔35mm的距离开8-10个直径5mm的小孔，开孔范围长约5-8cm，各小孔的位置相互错开；在开小孔约10cm长的外面套上一层约3mm的橡胶膨胀圈，两端用防水胶布密封。钻孔完成后下入已制作好的注浆管。按设计规定的配合比、水灰比制备水泥浆液。一直注浆到设计所规定的压力并稳定为止。
（2）管棚
在隧道洞门管棚的中心位置，采用150mm水钻进行钻孔穿透围护结构钻孔桩形成导向孔，在孔内安装3m长导向管（φ127mm, 壁厚5mm），导向管与导向孔之间空隙采用水泥浆填实固定，以满足管棚施工需要。
根据工程地质、水文地质条件选择合理的注浆材料及浆液配比，本注浆范围属中等风化凝灰岩和块状强风化凝灰岩，采取水泥单液浆。
注浆浆液配合比为1:1（重量比），注浆前进行注浆试验，根据实际情况调整注浆参数，注浆结束后用M10水泥砂浆充填管棚，以增强管棚强度。
（3）超前小导管
超前小导管配合钢架使用，应用于隧道拱部120°范围内；采用φ42，壁厚3.5mm无缝钢管，长度为3m，环向间距40cm，纵向间距1.5m；注浆材料选择1:1 水泥浆，注浆压力为 0.5～1.0Mpa。
注浆机采用KBY-50/70注浆泵压注水泥浆。注浆前先喷射混凝土4cm厚封闭掌子面，形成止浆盘之后按由下至上的顺序进行注浆。当单孔注浆压力达到设计要求值，持续注浆10min且进浆速度为开始进浆速度的1/4或进浆量达到设计进浆量的80%及以上时注浆方可结束。
3.2.3爆破开挖
根据现场围岩情况，单洞双线段局部围岩较硬时采用松动爆破或者控制爆破开挖，在炮眼深度0.6～1.0m不变的情况下，采用理论计算法、工程类比法与现场试爆相结合，确定各部位炮眼钻爆参数，分配各个炮眼装药量及装药结构，通过合理布孔、控制装药量、起爆顺序等，得到设计要求的开挖轮廓面，从而减少超欠挖，减轻对围岩的破坏，达到爆后壁面圆顺、平整，缩短排查清除危岩的时间。
（1）爆破参数的选定
根据爆破理论计算公式初步拟定爆破参数，再通过现场试爆修正确定爆破参数。
四个导洞均采用浅孔松动控制。钻孔采用风动凿岩机钻孔直径D=42mm，孔深0.6-1.0m，爆破材料采用岩石硝铵炸药，工业中燃速导火索，火雷管、非电微差雷管起爆。主要爆破参数设计如下：
1）爆破的最小抵抗须朝向线路方向，爆孔沿线路平面垂直排式布置。
孔深：L=0.8.m
孔距：a=0.8m
排距：b=0.8a=0.96m
抵抗线：w=1.2m
装药长度L′=2/3L=0.54m
2）单孔装药量：
根据施工图纸提供的地质情况，该爆破为块状强风化凝灰岩，节理裂隙发育，单位炸药单耗量取k=0.2kg/m3
即单孔装药量Qi=kaw1′------(1)
其中：Qi------浅挖爆破单孔装药量 kg
K------每立方爆破炸药单耗 kg(取K=0.3kg/m3
a------爆孔孔距 m(取a=0.8m)
w------爆孔抵抗线 m(取W=1.2m)
L------爆孔深度 m(取L′=0.8m)
得Qi=0.15kg
（2）钻孔
钻孔由专业钻孔工班承担，严格按照钻爆设计图进行钻孔作业，特别是周边眼和掏槽眼位置、间距和数量，未经主管工程师许可不得随意改动。风枪手做到二定三保，即定人定位，保质保量保安全。炮眼要“准、平、齐”：“准”是指炮眼位置要准，周边眼口全部在设计轮廓线内5cm的连线上，眼底全部在设计较廓线外5cm的连线上终止，其作炮眼定位误差不超过10cm。
（3）清孔及验孔
装药前，用钢筋弯制的炮钩、高压风将炮眼内的泥浆、存水、石粉吹洗干净，防止堵塞。炮眼清理完成后，报技术员检查炮眼深度、角度、方向和炮孔内部情况。经检查合格后方可装药。
（4）装药与堵塞
分片分组按炮眼设计图确定的装药量自上而下装药，雷管“对号入座”。所有炮眼均以炮泥堵塞，不得用炸药的包装材料等代替炮泥堵塞，堵塞长度不小于30m，周边眼不小于20cm。掏槽眼、辅助眼及底眼采用反向连续装药，即将起爆药卷放在眼底第二个药卷位置上，起爆药卷和所有的药卷的聚能穴朝向眼外。周边眼采用间隔装药，即在跑眼底部先装入一个起爆药卷，然后间隔一定距离装半个药卷，在隔一定距离再装半个药卷直到预计药量装填完毕。
（5）联结起爆网络与爆破
采用复式起爆网络，以保证起爆的可靠性和准确性。联结时注意：导爆管不能打结和拉细；各炮眼雷管连接次数相同；引爆雷管用黑胶布包扎在离一簇导爆管自由端10cm以上处。网路联好后，专人负责检查。确认所有人员都已撤离至安全地点后，报告现场负责人，现场负责人下令起爆。放炮员接到起爆命令后，必须先发出爆破警号，至少等5s，方可起爆。
（6）爆破质量检查
爆破后的围岩面应圆顺平整，超挖量控制在10cm以内，不欠挖。周边炮眼痕迹应在开挖轮廓面上均匀分布，炮孔残留率：硬岩不少于80%，中硬岩不少于60%，软岩不少于50%。爆破后围岩上无粉碎岩石和明显的裂缝，并不得有浮石(岩性不好时无大浮石)，炮眼利用率80%～90%。
3.2.4初期支护
单洞双线段初期支护采用中空锚杆、钢筋网、型钢钢架、喷射混凝土联合支护。支护紧跟开挖面及时施作，尽量减少围岩暴露时间，抑制围岩变形，防止围岩在短期内松弛剥落。钢架、钢筋网和锚杆在洞外构件厂加工，人工安装钢架，挂设钢筋网，锚杆台车施作中空锚杆，湿喷机喷射混凝土。
单洞双线段采用I22工字钢钢架加强支护，钢架纵向间距0.5m，相邻钢架采用Φ22钢筋连接，环向间距1m。拱架台阶处设置L=3.5m锁脚锚杆,拱架各单元间由M20螺栓连接，边墙底部垫槽钢(方木)。每榀钢架加工完成后放在水泥地面上试拼，周边拼装允许误差为±3cm，平面翘曲小于2cm。钢架在开挖或初喷混凝土后及时架设。
3.2.5临时支撑拆除及仰拱施工工序
临时支撑拆除顺序为由洞口向开挖面进行，G-5断面首次拆除3.5m临时支撑，然后施做3.0m仰拱衬砌及填充，达到强度后立即采用台车台架加小钢模施作2.8m拱墙衬砌。第二次、第三次拆除4.5m临时支撑，然后施做4.5m仰拱衬砌及填充，达到强度后立即采用台车台架加小钢模施作4.1m拱墙衬砌。第四次拆除4.5m临时支撑，然后施做4.5m仰拱衬砌及填充，达到强度后立即采用台车台架加小钢模施作5.1m拱墙衬砌。此后进入F-5断面施工，F-5断面每次拆除6m临时支撑，并施做5.5m仰拱衬砌及回填，连续施作两模仰拱后，立即施作10m二衬,以此类推至施工完成单洞双线段仰拱及衬砌。
拆除临时钢架前，进行监控量测，取得拆除前的初始数据。在整个拆除过程中，对隧道拱顶下沉采取不间断观测，以保证隧道的安全。变形稳定后分析监控量测结果，确定隧道初期支护的稳定性。
3.2.6防水及二衬施做
隧道防排水采用“防、截、排、堵相结合，因地制宜，综合治理”的原则，采取切实可靠的计划、施工措施，达到防水可靠、经济合理的目的。隧道二次衬砌采用全包防水，柔性防水隔离层由350g/m2土工布及1.5mm厚PVC防水板组成。防水板的铺设应超前混凝土施工，超前距离为5～20m，并设临时挡板防止机械损伤和电火花灼伤防水板。另外在铺设防水板之前，对初期支护的渗漏水情况进行检查，采用埋管引排，局部注浆等措施进行处理。
二衬采用综合台车进行施工，综合台车是一个集土工布安装、固定，防水板安装、固定、焊接、钢筋绑扎的作业台车，满足本工程施工需要。
4、单洞双线隧道施工中的注意要点
控制超欠挖是确保工程质量的主要措施，控制好超欠挖可以保证开挖轮廓圆顺平整，减轻了应力集中现象，避免局部塌落，并为喷锚支护创造良好的条件。
富水地段严格采取综合地质预报预测手段，全面掌握前方地质状况。对存在涌水风险的隧道，尽量顺坡施工，提前进行探测。反坡施工地段备足抽水设备，降低涌水风险后果。
洞口及洞口段暗洞施工时应弱爆破、短开挖，尽量减少扰动周边围岩，施工过程中同时加强爆破振动等监控量测。
地质素描、物探、超前钻探方法是软弱围岩超前预报的主要手段。在断层地带，要加强超前预测，长短结合，必须摸清前方的地质情况，特别是地下水的情况，严禁在未探明的情况下盲目开挖。高风险隧道必须进行超前预报的专项处理，是非常重要的。
加强监控量测，实行信息化施工；加强掌子面的预支护和预加固（如超前管棚、超前预注浆等）；初期支护加强；采用分部开挖短进尺，及时封闭成环；对于浑水以堵为主，清水根据情况堵排结合。
5、结语
望基湖停车场出入线单洞双线段采用CRD法施工，在确保安全、质量前提下，快速完成施工，离不开合理的施工方案与施工管理。在大断面双线隧道施工中必须严格执行“管超前、端进尺、强支护、早封闭、严制水、勤量测、快成环、紧衬砌”的方针和贯彻“安全第一，稳重求快”的隧道施工理念。对现场作业人员要加强技术交底，做到以工序质量来确保工程质量。在“查明地质、吃透设计、掌握规范”的前提下，充分利用CRD工法的优点和长处，从而降低施工成本，确保安全施工。
参考文献：
1、《地下铁道工程施工及验收规范》GB50229-1999(2003)
2、《城市轨道交通工程安全控制技术规范》（GB/T50839-2013）
3、《岩土锚杆与喷射混凝土支护工程技术规范》（GB50086-2015）
4、《铁路隧道超前地质预报技术指南》（铁建设[2008]105）
5、客运专线铁路隧道工程施工技术指南【s】TZ214-2005
论文作者:陈云辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第30期
论文发表时间:2018/11/14
标签：隧道论文; 炮眼论文; 注浆论文; 围岩论文; 超前论文; 钻孔论文; 钢架论文; 《基层建设》2018年第30期论文;