交叉中隔壁法施工工艺工法

1 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 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 1 3 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 3 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。 施工准备 超前地质预报 上半部超前支护 左（右）上部导坑开挖 左（右）上部导坑支护并 设临时仰拱 左（右）下部导坑开挖 左（右）下部导坑支护 右（左）上部导坑开挖 右（左）上部导坑支护并 设临时仰拱 右（左）下部导坑开挖 右（左）下部导坑支护 拆除中隔壁临时支护 仰拱浇筑、回填混凝土 监控量测 下一循环施工 4 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. 图 3 交叉中隔壁法施工工序横断面 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 隧 道 中 心 线 临时钢架 横撑 横撑 系统径向锚杆（L=4m） Φ42超前小导管（L=3.5m） Φ42超前小导管（L=3.5m） 约 4 0 0 约 6 0 0 Φ22定位锚杆（L=2m） Φ22定位锚杆（L=2m） 1 2 3 4 5 6 锁脚锚杆L=4m 5 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