ＣＲＤ法开挖在突泥涌水隧道的应用
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摘要：以昆明绕城高速公路东南段杨林隧道进口左线为背景，介绍了杨林隧道进口段在突泥、涌水复杂地质条件下所采用的ＣＲＤ法开挖施工技术。杨林隧道进口左线ＺＫ１４＋９０４位置发生多次突泥涌水，为顺利度过突涌口，采用了ＣＲＤ法开挖，ＣＲＤ法充分利用了中隔壁和临时仰拱的支撑作用，在软弱围岩中较为实用，有效地控制了隧道变形，确保了施工安全，取得了较好的处治效果；对类似地质条件的隧道施工具有借鉴意义。
关键词：隧道；ＣＲＤ法；中隔壁；临时支撑；突泥涌水
近年来我国高速公路建设迅猛发展，复杂地质条件下施工的隧道越来越多，断层破碎带、突泥、涌水、岩溶等不良地质对隧道施工提出了更高的要求，大断面隧道开挖后很容易发生变形、塌方、涌水涌泥等地质灾害，采取什么样的开挖方法能够安全通过不良地质段极其关键，昆明绕城高速公路东南段杨林隧道进口左线采用ＣＲＤ法开挖［１］，顺利度过了突涌口，有效地控制了隧道变形，对类似隧道施工提供参考。
１工程概况
昆明绕城高速公路东南段杨林隧道位于昆明市嵩明县杨林镇甸头村，是绕城高速的控制性工程，隧道按左、右线分离式设计。左线起讫桩号ＺＫ１３＋２５０～ＺＫ２２＋６８０，全长９４１０ｍ，右线起讫桩号ＹＫ１３＋２７０～ＹＫ２２＋７１２，全长９４６２ｍ，属特长隧道。隧道行车道宽度Ｗ＝３．７５ｍ×３ｍ，行车道净高Ｈ＝５ｍ，净空面积９７．２ｍ２，净空周长４０．０８ｍ。工区承揽Ｋ１３＋２５０～ＺＫ１９＋７４０，总长６４９０ｍ；右线：Ｋ１３＋２７０～Ｋ２２＋６８０，全长９４１０ｍ，本工区承揽Ｋ１３＋２７０～Ｋ１９＋７４０，总长６４７０ｍ。施工段隧道围岩级别为Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ级，其中左线Ⅲ级３１００ｍ、Ⅳ级２８４０ｍ、Ⅴ级５５０ｍ，右线Ⅲ级３１００ｍ、Ⅳ级２９２０ｍ，Ⅴ级４５０ｍ。杨林隧道进口左线明洞长２０ｍ，右线明洞长２３ｍ。在ＺＫ１７＋７００处设斜井一座，斜井长度１０５２ｍ，斜井坡度为－１１．６１５％。隧道可溶岩段预测总的正常涌水量为４３７８８．２ｍ３／ｄ，最大涌水量为５２５４５．８ｍ３／ｄ。隧道非可溶岩段预测总的正常涌水量３０３１２．１ｍ３／ｄ，总的最大涌水量为３６３７４．５ｍ３／ｄ。隧道断层破碎带预测总的正常涌水量为４１１．５ｍ３／ｄ，总的最大涌水量为１５０６０．１ｍ３／ｄ。整个隧道预测正常涌水量总计７４５１８.１ｍ３／ｄ，最大涌水量总计１０３９８０．４ｍ３／ｄ。
２突泥涌水情况
２０１８年８月３日凌晨，杨林隧道进口左线施工至ＺＫ１４＋９０４位置时，左侧拱腰及斜向前方开始出现涌泥渣，且涌出泥渣水量不断增大，发生规模性涌水突泥，涌泥水直接推至洞身ＺＫ１４＋７２０位置附近；于２０１８年８月４日中午又一次发生突涌，泥水量较大，２０ｍｉｎ内水位推进至ＺＫ１４＋５４０位置，预计突涌量约２５０００ｍ３，出水量达１０００ｍ３／ｈ左右。８月３日－１５日抽排水期间又多次发生间歇性集中突涌，泥水混合物最高淹至ＺＫ１４＋４６０位置，洞身被淹４７８ｍ，累计突涌量达３６０００ｍ３（不包括正常出水）。
３解决方案及措施
为确保清淤过程中的施工安全，突泥涌水段处理采取超前注浆加固堆积体及初支外围岩径向注浆固结堵水相结合方式［１］，涌渣体注浆后直接清除，同时为防止突涌口再次突涌，并根据突涌口的位置及特点及时调整清淤方式，在突涌口前后１０ｍ范围采用ＣＲＤ法开挖。
３．１ ＣＲＤ法施工原则和步骤
３．１．１ ＣＲＤ法施工原则ＣＲＤ法利用中隔壁和临时仰拱支撑将隧道断面进行分块，分部开挖，分块成环，化大为小，步步封闭，形成全断面初期支护封闭结构。ＣＲＤ工法开挖共分两台阶，四部分进行，遵循“小分块、短台阶、多循环、快封闭”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［２］。如图１所示。
３．１．２ ＣＲＤ法施工步骤ＣＲＤ法施工步骤如图２所示。（１）右侧洞上半断面开挖，施作右侧洞室２ａ、２ｃ初期支护和临时支护。（２）左侧洞上半断面开挖，施作左侧洞室２ｂ初期支护和临时支护。（３）右侧洞下半断面开挖，施作右侧洞室２ｄ仰拱初期支护和临时支护。（４）左侧洞下半断面开挖，施作左侧洞室仰拱及初期支护。（５）浇注仰拱混凝土分段拆除２ａ、２ｃ、２ｂ、２ｄ。（６）浇注拱圈及仰拱回填混凝土。（７）施作电缆沟槽和排水沟、路面工程。
３．２上台阶Ⅰ部／Ⅱ部导坑具体施工方法（１）ＺＫ１４＋８９４～ＺＫ１４＋９１４段隧道前期只施工上台阶Ⅰ部／Ⅱ部导坑，开挖高度为７．８０ｍ，施工过程中可根据施工安排调整临时仰拱位置，工字钢单元划分可随临时仰拱位置动态调整［３］。Ⅰ部导坑位于线路右侧，开挖前采用采用Φ４２×４超前注浆小导管支护中隔壁左侧渣体；中隔壁采用Ｉ１８钢架、Φ８单层钢筋网片及喷混凝土支护；临时仰拱封闭采用Ｉ１８钢架、喷射混凝土防护；具体施工工序如图３所示。（２）中隔壁超前小导管采用外径４２ｍｍ，壁厚４ｍｍ的热扎无缝管，钢管长４．５ｍ；环向间距４０ｃｍ，纵向间距３ｍ，搭接长度１．５ｍ，每循环１１根；注浆采用水泥浆液水灰比０．５∶１～０．８∶１（重量比），注浆压力为０．５～２．０ＭＰａ［４］。（３）上台阶Ⅰ／Ⅱ部导坑开挖施工①采用挖掘机及人工辅助开挖Ⅰ部，开挖进尺长度０．６ｍ，开挖后喷２～３ｃｍ厚Ｃ２０喷射混凝土封闭掌子面及左侧中隔壁。②支立中隔壁及仰拱初支Ｉ１８型钢钢架，钢架与原初支采用焊接并加设加强三角加劲撑焊接加强，中隔壁钢架底部垫以［３２槽钢提高受力效果；连接钢筋采用Φ２２钢筋，间距及设置方式同正洞初支结构。③中隔壁挂设单层Φ８＠２００ｍｍ×２００ｍｍ钢筋网，并打设长度３．０ｍ锁脚钢管（每榀拱架１根，打设角度下叉角１５°，注１∶１水泥浆），喷２２ｃｍ厚Ｃ２０混凝土，仰拱喷２０ｃｍ厚Ｃ２０混凝土。④循环开挖支护施工至１０ｍ长度。⑤Ⅱ部导坑开挖施工。其开挖和临时仰拱施工方式及要求同上，循环施工至８．０ｍ长度。
３．３突涌口处径向注浆加固（１）Ⅰ部导坑ＺＫ１４＋８９４～ＺＫ１４＋９１４开挖完成后施工Ⅱ部导坑前需要对突涌口段范围进行加固，为安全穿过ＺＫ１４＋９０４突涌口位置，在ＺＫ１４＋８９４～ＺＫ１４＋９１４段２０．０ｍ范围左侧导洞内堆积体开挖前先从右导洞临时支撑面拱部位置向左侧打设２排注浆管，对左侧洞身原初支背后围岩进行注浆加固［５］，防止导洞内堆积体开挖时初支背后的淤积物从原突涌口涌出。加固方式采用在中隔壁顶部径向设置径向Φ８９×６ｍｍ钢花管，长度２０ｍ［６］，如图４所示。（２）钢花管纵向间距０．６ｍ，环向间距２ｍ，梅花形布置。Φ８９×６ｍｍ钢花管每节长４～６ｍ，以丝扣连接而成，同一断面内接头数量不得超过总钢管数的５０％。钢花管上钻孔注浆，孔径１２ｍｍ，孔间距１５ｃｍ，尾部留不钻孔的止浆段２５０ｃｍ。注Ｃ∶Ｓ为１∶０．６双液浆，注浆压力０．５～２．０ＭＰａ［４］，如图５、图６所示。
３．４下台阶及仰拱施工下台阶及仰拱施工。当上台阶初支达到１５．０ｍ时，停止上台作业，进行下台阶及仰拱施工，下台阶施工每循环开挖１～２榀，左右侧错开１．８～２．４ｍ，仰拱施工每循环３．０ｍ，仰拱采用６．０ｍ的Φ４２×４ｍｍ径向钢管注浆加固。Φ４２×４钢花管平面布置如图５所示，径向注浆如图７所示。
４施工控制要点
４．１开挖控制要点开挖之前严格按照施工图做中隔壁超前支护，防止侧壁围岩垮塌。开挖进尺控制在０．６ｍ／循环；开挖之后及时施作临时支护，尽早封闭成环。机械开挖时，为防止挖机等机械对已支护好钢架进行碰撞和冲击，造成钢架损坏，因此，开挖时，安排专人对开挖作业进行指挥，严格限制机械作业半径，以防止碰撞钢架。
４．２变形控制要点临时支护拆除应在全部开挖和初期支护完成，并形成全断面环形封闭，且围岩变形稳定后进行，拆除之后立即进行仰拱施作；及时按要求埋设监控量测点，加强施工中的监控量测工作，确定拆除时间［７］。横撑、竖撑与原初支拱架连接处必须焊接牢固，且采用斜三角（Ｉ１８工字钢）焊接加固。
４．３注浆控制要点注浆结束标准：单孔注浆压力达到设计终压４ＭＰａ，可结束本孔注浆；单孔注浆量与设计注浆量大致相同，结束时的进浆量２０～３０Ｌ／ｍｉｎ以下可结束注浆。初期支护背后注浆过程中，如出现原有出水位置停止出水，应立即停止注浆，从该出水位置及附近位置打孔，安装排水管泄水，打孔时位置要布置均匀，多孔试探出水位置。
４．４防排水控制要点施工过程中一定对出水进行引排，做到排堵结合。处治过程的涌水、渗水及时引排至洞外，确保洞内文明施工。４．５应急处理控制要点安排专职安全员全程跟踪，监控围岩及清理断面情况，防止在清理涌碴过程中再次突水涌泥，如有异常情况，立即撤离施工作业人员及机械；同时加强监控，确保施工安全［８］。一旦发现危险隐患，及时撤离施工人员。
５结束语
以昆明绕城高速公路东南段杨林隧道进口左线为依托工程，采用了ＣＲＤ法开挖施工，顺利地度过了突涌口，得出以下结论和建议：（１）采用ＣＲＤ法开挖施工，遵循“小分块、短台阶、多循环、快封闭”的施工原则，自上而下，分块成环，随挖随撑［９］。有效地减小了对突涌口的扰动，为下一步施工奠定基础。（２）突涌口处采用径向注浆加固措施，对左侧洞身原初支背后围岩进行了注浆加固，防止导洞内堆积体开挖时初支背后的淤积物从原突涌口涌出。保证了右侧Ｉ导洞的施工安全。
参考文献
［１］裴齐文．大断面隧道施工方法的探讨［Ｊ］．科协论坛，２００９（７）：１２－１３．
［２］苏国举．齐岳山隧道岩溶涌水治理关键技术［Ｊ］．铁道建筑技术，２０１６（８）：５０－５４．
［３］崔小鹏，孙韶峰，王广宏，等．ＣＲＤ法及三台阶七步开挖工法的对比和改进［Ｊ］．隧道建设，２０１４（４）：１３１－１３３．
［４］程强强．岩溶隧道涌水注浆加固关键技术研究［Ｊ］．建筑技术，２０１７（３）：１－５．
作者:朱国领 单位:辽宁大通公路工程有限公司
