地铁浅埋暗挖隧道crd法施工技术_secret.doc

地铁浅埋暗挖隧道CRD法施工技术一、前言目前，我们国家有10个城市正在修建地铁，包括北京、天津、上海、南京、广州、xx等，已通车里程约256km；正在规划地铁工程的城市有约25个，正在深化设计的约有38条线路。xx地铁线路区间大部分为地下浅埋。浅埋的区间隧道，部分采用盾构法施工；部分采用矿山法暗挖，矿山法施工运用“新奥法”基本原理，采用锚喷初期支护，充分利用围岩的自承能力，以保证隧道的施工安全。地铁浅埋暗挖隧道CRD法施工为矿山法中的一种施工方法，在城市中采用此种施工方法，在保证施工地表不陷、不坍的前提下，做到不扰民，维护了市容和街面上正常的交通秩序。xx地铁一期工程xx土建工程包括世界之窗站及站后折返线，是1号线延长段的临时终点站，也是1、2号线的换乘站。站后折返区间，位于世界之窗站以西，线路沿深南路布设。折返线右线（北线）长109m，兼作临时存车线，并预留1号线与规划2号线联络线接口的土建工程；左线长191.257m，左右线平行，线间距15.2m。为土质隧道、围岩类别低，基本属、类围岩，且埋深浅，区间隧道埋深6.010.0m。区间隧道主要穿过海冲击砾砂、海冲击粘土地层，隧道底板位于砾质粘性土地层上。地下水位埋深0.857.40m，高程3.088.36m，站后折返区间隧道CK17+360+399段为双线大断面，由于断面大，开挖及支护施工难度大，根据设计及现状要求，采用CRD法施工。二、 CRD法施工特点及适用范围1、特点（1）地铁浅埋隧道采用CRD法施工，很好的解决了大断面隧道开挖的安全性问题，且结构简单，安全可靠，拆装方便、灵活，经济效益显著。（2）该法是在借鉴新奥法的某些理论基础上，在xx地铁工程施工中总结出来的一整套完善的地铁隧道修建理论和操作方法。与新奥法的不同之处在于，它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下，隧道埋深小于或等于隧道直径，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。2、适用范围（1）它是适合于城市地区松散土介质围岩条件下的浅埋隧道，以很小的地表沉降修筑隧道的技术方法。它的突出优势在于不影响城市交通，无污染、无噪声，而且适合于各种尺寸与断面形式的隧道洞室。（2）适用于V-VI级围岩地层，开挖断面在40120m2的隧道。（3）由于该施工方法在有水条件的地层中可广泛运用，加之国内丰富的劳动力资源，在北京、广州、xx、南京等地的地铁区间隧道修建中得到推广，已成功建成许多各具特点的地铁区间隧道，而且在大跨度车站的修筑中也有有相当的应用。此外，该方法也广泛应用于浅埋地下车库、过街人行道和城市道路隧道等工程的修筑。这项技术的采用，结束了我国城市修建地铁大开挖的历史，开创了我国在大城市松软地层内修建地铁的新途径，同时标志着我国地铁建设已达到国际水平。三、CRD法施工工艺原理地铁隧道浅埋暗挖CRD法施工是一项边开挖边浇注的施工技术。其原理是：就是把整个隧道大断面分成左右上下四个小断面施工,每一小断面单独掘进，最后形成一个大的隧道,且利用土层在开挖过程中短时间的自稳能力，采用网状支护形式，即中间为“十”字形，周边为鸡蛋形网状喷锚支护体系，使围岩或土层表面形成密贴型薄壁支护结构，且用中隔壁及中隔板承担部分受力。该方法主要适用于粘性土层、砂层、砂卵层等地质。由于浅埋暗挖CRD法省去了许多明挖法施工需要的报批、拆迁、掘路等程序，现在xx地铁被施工单位普遍采纳。四、关键技术地铁隧道浅埋暗挖CRD法施工的核心技术被概括为18字方针：管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤量测。其主要的技术特点为：动态设计、动态施工的信息化施工方法，建立了一整套变位、应力监测系统；强调小导管超前支护在稳定工作面中的作用；研究、创新了注浆方法加固地层；采用复合式衬砌技术，并开创性地应用了钢筋网构拱架支护体系。五、施工工艺1、总体施工步骤双线隧道断面分四步进行开挖施工，先施工右上导洞超前小导管，注浆加固该拱部土体，预留核心土，人工开挖土方，手推车运碴转运至明挖车站基坑垂直提升至弃土场。右上导洞开挖达1015m后即可进行右下导洞施工；同理待右下导洞施工达1015m后进行左上导洞施工；待左上导洞施工达1015m后进行左下导洞施工；施工时，上导洞每循环开挖进尺控制在0.5m内，由测量人员控制中线水平，保证不欠挖，严格控制超挖，下导洞开挖每一循环进尺视围岩的稳定情况定为0.51.0m，下部落后于上部至少5.010.0m。开挖完后，及时安装格栅，挂网喷砼形成封闭初支，使支护尽早成环受力。2、区间隧道总体施工原则区间隧道采取“管超前，严注浆，短进尺，强支护，勤量测，早封闭”的浅埋暗挖法施工原则。A 管超前：区间隧道洞身主要穿越海冲积砾砂、海冲积粘土地层，隧道底板位于砾质粘性土地层上。在掌子面未开挖前，沿隧道拱部周边用风钻钻孔打入42、长3.5m的超前小导管并注浆预加固地层，防止隧道开挖时拱顶坍塌。 B 严注浆：隧道穿越地层拱部主要为冲积砾砂、海冲积粘土地层，部分地段拱顶上覆砂层，为改良地质提高岩层的自稳能力，喷5cm20CM厚混凝土封闭掌子面后用液压注浆机通过小导管注浆超前加固地层。C 短进尺：隧道的标准断面上部每循环开挖进尺控制在0.50.75m，人防密闭门断面和扩大隧道地段，上部每个循环开挖进尺控制在0.5m，下部循环进尺则视围岩的稳定情况定为0.5m1.0m，以缩短开挖和支护的间隔时间。D 强支护：严格遵循设计和施工规范，采用格栅钢架、钢筋网、22砂浆锚杆及湿喷混凝土进行初期支护，喷混凝土23次达到设计厚度，提供较强的早期支护，控制围岩变形。E 勤量测：量测及数据分析是对施工过程中地表下沉、拱顶下沉、周边收敛、钢格栅内力分析判断的依据，在开挖后支护完及支护后一段时间的量测进行绘图分析，判断支护后围岩变形的情况，将信息及时反馈给设计、监理工程师等，发现有异常变化时及时修改初支参数和采取特殊的施工方法。F 早封闭：由于覆盖土薄，地质条件差，开挖后如不及时封闭，极易引起开挖面失稳坍塌，因此，开挖后，及时喷5cm厚的混凝土封闭开挖面，尽可能加快分部开挖断面的循环时间，尽快安设钢架，喷混凝土封闭成环，防止围岩应力集中，引起初支较大变形或底部隆起，甚至造成坍方。3、总体施工工艺流程（1）区间隧道总体施工工艺流程详见下图：施 工 准 备采取辅助措施改变开挖步骤，顺序修改支护参数初期支护开 挖施工监控量测量测数据管理基准做 防 水 隔 离 层二 次 衬 砌结 束加强辅助施工措施修改施工方案区间隧道施工工艺流程（2）大断面CRD施工方法1）施工分部及施工顺序折返区间隧道右线CK17+360CK17+399段为双线隧道段，采用CRD法施工，开挖时预留核心土，人工开挖土方，手推车运渣转运至明挖车站基坑，垂直提升系统提升至弃土坑存放，夜间自卸汽车运至弃土场。右上导洞开挖达1015m后即可进行右下导洞施工；同理待右下导洞施工达1015m后进行左上导洞施工；待左上导洞施工达1015m后进行左下导洞施工；施工时，上导洞每循环开挖进尺控制在0.5m，由测量人员控制中线水平，保证不欠挖，严格控制超挖，下导洞开挖每一循环进尺视围岩的稳定情况定为0.51.0m，下部落后于上部保持5.010.0m。开挖完后，及时安装格栅，挂网喷砼形成封闭初支。CRD法施工步骤及说明详见CRD法施工步骤图所示，CRD法施工工艺流程图详见CRD法施工工艺流程图。2）CRD法施工方法及技术措施A CRD法施工时先施工上台阶部超前小导管并注浆，小导管直径为42，环向间距为0.333cm，纵向间距为2.0m，长度为3.5m，压注水泥、水玻璃双液浆加固地层和止水。B 开挖上台阶部土体，循环进尺0.5m（其余各部进尺均为0.5m），人工开挖翻土至下台阶。C 施工部初期支护。开挖后先喷5cm厚的砼，再布设钢钎钉，铺设钢筋网并与钢钎钉焊接，架设两侧及中壁临时格栅钢架，格栅钢架底脚用锚杆定位，两次喷砼达设计厚度。D 开挖部中台阶土体，人工开挖，手推车运土出洞。E 架设部中隔板格栅钢架，然后喷射砼支护。此时部部形成一封闭环。F 开挖部土体，人工检底达到要求后，安设中隔壁支撑及仰拱格栅并喷砼，尽快形成部整体封闭结构，部下台阶落后部中台阶长度为510m。G 上台阶部超前小导管支护施工，注浆加固土体，开挖部土体（部比部落后长度保持510m。）。H 部初期支护：开挖完成后，先喷5cm厚的砼，再布设钢钎钉，铺设钢筋网，架设格栅钢架，喷砼支护部侧壁。I 开挖部土体，同部一样架设水平中隔板支撑并喷砼支护形成一封闭整体。J 部开挖同部开挖及初支（部比部落后长度保持510m）。K 该段施工过程中，适时进行初支背后注浆，以控制地表沉降。L 在施工过程中，加强监控量测，实行信息化施工，并根据监测情况，及时拆除临时格栅支撑，施作该段二次衬砌。序号图示施工步骤说明1一、右侧导坑上台阶留核心土开挖及支护1、作42的超前小导管，并注浆2、开挖部土体，留核心土3、设系统锚杆、铺钢筋网，架设侧面及中隔壁格栅4、喷砼支护2二、右侧导坑核心土体开挖及支护1、开挖部核心土体2、架设水平中隔板格栅3、喷砼支护3三、右侧导坑下台阶部土体开挖及支护1、开挖部土体2、设系统锚杆、铺钢筋网，架设侧面及中隔壁格栅3、喷砼支护4四、左侧导坑上台阶部土体开挖及支护1、施作42的超前小导管2、开挖部土体，留核心土3、布设系统锚杆、铺钢筋网，架设格栅4、喷砼支护5五、左侧导坑中台阶部土体开挖及支护1、开挖部土体2、架设水平中隔板格栅3、喷砼支护6六、左侧导坑下台阶部土体开挖及支护1、开挖部土体2、布设系统锚杆、铺钢筋网，架设格栅3、喷砼支护7七、衬砌施工1、分段拆除临时中柱、横撑2、铺设洞身防水层3、绑扎衬砌钢筋4、仰拱超前施工5、整体衬砌拱墙CRD法施工步骤图CRD 法施工工艺流程图拱部超前小导管、注浆开挖部土体部支护结构施工开挖部土体部支护结构施工开挖部土体 部支护结构施工开挖部土体部支护结构施工拆除临时中隔壁、中隔板防水层施工仰拱钢筋绑扎仰拱及填充砼施工拱墙模筑砼施工拱墙钢筋绑扎 部开挖土方及支护部开挖土方及支护4、隧道初期支护施工工艺4.1 小导管注浆（1）小导管注浆机具设备小导管注浆机具设备详见小导管注浆机具设备表见下表所述。小导管注浆机具设备表序号设 备 名 称规格型号备 注1钻 机风 钻部分较硬岩层备用2双液调速注浆泵ZTG-120/1053注浆泵UBH-34输浆胶管255闸 阀Q11SA-16Dg-256压力表0-3mpa7储浆桶自 制8配浆桶自 制9孔口封闭器自 制（2） 工艺流程施 工 准 备测 放 孔 位插 打 小 导 管喷砼封闭止浆注 浆清洗注浆机具小导管加工小导管注浆工艺流程图小导管注浆作业包括插打小导管、止浆封面、注浆三道工序。施工工艺流程详见小导管注浆工艺流程图如下图所示。 插打小导管：采用凿岩风钻顶进小导管，偏差小于5cm，插入长度不小于管长的90%。小导管采用42无缝钢管，长度为3.5m，小导管前端加工成尖锥状，尾部为加工螺纹以便连接闸阀，管壁按梅花形布置小孔，间隔为2030cm，眼孔直径68mm，尾部置于钢架腹部并与格栅焊接，以防注浆反力使管拔出，并增加共同支护能力，管尾外侧缠麻筋成楔形状与钻孔口间隙塞紧，防注浆时浆液外流。小导管构造详见小导管加工示意图所示。小导管加工示意图 止浆封面：注浆前，小导管与掌子面接连处喷初支厚度的止浆墙，防注浆时跑浆，达不到注浆应用的效果，同时喷5cm厚的混凝土封闭工作面，以防漏浆。 注浆：采用水泥水玻璃双液注浆，注浆压力为0.51.0Mpa，在孔口设置止浆塞，注浆时先注无水孔，后注有水孔，从两端下部往拱顶方向注浆，如遇窜浆或跑浆，则间隔一孔或几孔注浆。注浆过程应有专人记录，完成后检验注浆效果，不合格者进行补注。注浆达需要强度后方可进行开挖作业。注浆设备布置详见注浆设备布置图所示：注浆设备布置图（3）小导管注浆参数的选择水泥采用普通425#水泥；水灰比1111.2；水玻璃浓度38Be，模数2.83.4水泥浆与水玻璃体积比为1110.8；凝胶时间根据需要在2分钟至30分钟； 根据初步选定的配合比，测定凝胶时间，直到满足凝胶时间要求，确定施工配合比。初始注浆压力0.5MPa，注浆终止压力0.51.0MPa；浆液扩散半径0.20.3m；（4） 注浆施工技术措施 注浆前，注浆墙及小导管外侧与钻孔之间孔隙措施要足够，保证注浆能达到要求的压力而不跑浆。 严格控制注浆配合比及凝胶时间，初选配合比后，用凝胶时间控制调整配合比，并测定凝结体的强度，选定最佳配合比。 严格控制注浆压力，终压必须达设计要求，保持稳压时间，保证浆液渗透范围。 注浆完成后要检验注浆效果。在隧道开挖后可检查注浆固结体厚度，如达不到设计要求时，在注浆时调整注浆参数，改善注浆工艺。 注浆过程中，专人记录注浆情况，并根据实际情况调整注浆压力、进度，保证注浆效果。4.2湿喷混凝土施工1) 施工工艺流程初期支护喷射混凝土采用湿喷工艺，以减少回弹及粉尘，创造良好的隧道作业环境。喷射砼采用现场拌制，由竖井串筒下料入运料车运至喷射工作面。喷射砼配合比由现场试验室根据试验选择，并经过试验验证。喷射砼施工工艺详见湿喷砼施工工艺流程图如下图所示。粗骨料细骨料水 泥水减水剂混凝土拌合站混凝土输送 湿喷机高 压 风喷 嘴速 凝 剂受喷面聚丙烯纤维湿喷砼施工工艺流程图(2) 喷射砼原材料要求 水泥采用425#的普通硅酸盐水泥，使用前作强度复查试验，其性能符合现行的水泥标准。 细骨料采用硬质、洁净的中砂或粗砂，细度模数大于2.5。 粗骨料采用坚硬而耐久的碎石或卵石，粒径不大于15mm，级配良好。若使用碱性速凝剂时，不得使用含有活性二氧化硅的石料。 水采用市政自来水。 速凝剂采用液体型速凝剂，使用前与水泥做相容性试验及水泥凝结效果试验，其初凝时间不得大于5min，终凝时间不得大于10min，拱部掺量5%，边墙及底部掺量3%。 聚丙烯微纤维为提高扩大段及密闭门段等变断面处喷射混凝土的抗裂性能，采用聚丙烯微纤维喷射混凝土，在拌合混凝土时加入聚丙烯微纤维并搅拌均匀，每立方喷射混凝土中加0.9kg聚丙烯微纤维。(3) 喷射砼技术要求 喷射砼作业前，清洗受喷面并检查断面尺寸，保证尺寸符合设计要求。喷射砼作业区有足够的照明，作业人员佩带好作业防护用具，确保工作质量及安全。 喷射机械安装好后，砼喷射机应具有性能良好，输送连续、均匀，技术性能满足喷射砼作业要求。 上料保证连续性，校正配料的输出比。搅拌混合料采用强制式拌合机，搅拌时间不小于2min。原材料的称量误差为：水泥、速凝剂1%，砂石3%；拌和好的混合料运输时间不得超过2h；混合料应随拌随用。 操作顺序：喷射时先开液态速凝剂泵，再开风，后送料，以凝结效果好，回弹量小，表面湿润光泽为准。 喷射机的工作风压严格控制在0.30.7Mpa范围内，从拱脚到边墙脚风压由高到低，拱部的风压为0.40.6Mpa，边墙的风压为0.30.5Mpa。 严格控制喷嘴与受喷面的距离和角度。喷嘴与受喷面垂直，有钢筋时角度适当放偏，喷嘴与受喷面距离控制在1.02.0m范围以内。 喷射时自下而上，即先墙脚后墙顶，先拱脚后拱顶，避免死角，料束呈旋转轨迹运动，一圈压半圈，纵向按蛇形，每次蛇形喷射长度为23m。 喷射砼在开挖面暴露后立即进行，作业符合下列要求：A 喷射砼作业应分段分片进行。喷射作业自下而上，先喷格栅钢架与拱壁间隙部分，后喷两钢架之间部分。B 喷射砼分层进行，一次喷射厚度根据喷射部位和设计厚度而定，拱部宜为5cm-6cm，边墙为7cm-10cm，后喷层应在先喷层凝固后进行，若终凝后或间隔一小时后喷射，受喷面应用高压风水清洗干净。C 喷射作业喷头垂直受喷面，根据湿喷机性能要求，喷头距受喷面距离以1.0m-2.0m为宜。喷头运行轨迹为螺旋状，使受喷面均匀、密实。D 喷射砼作业应保持供料均匀，喷射连续。E 喷射砼终凝2h后开始洒水养护，洒水次数应以能保证砼具有足够的湿润状态为度；养护时间不得少于14d。F 喷射砼表面应密实、平整，无裂缝、脱落、漏喷、空鼓、渗漏水等现象，不平整度允许偏差为3cm。(4)保证喷射砼密实的技术措施 严格控制砼施工配合比，配合比经试验确定，砼各项指标都必须满足设计及规范要求，砼拌和用料称量精度必须符合规范要求。 严格控制原材料的质量，原材料的各项指标都必须满足要求。 喷射砼施工中确定合理的风压，保证喷料均匀、连续。同时加强对设备的保养，保证其工作性能。 喷射作业由有经验、技术熟练的喷射手操作，保证喷射砼各层之间衔接紧密。4.3 格栅钢架的施工工艺(1)格栅钢架的制作格栅钢架在钢筋加工棚设置的11制作样台上，采用冷弯制作，格栅钢架按设计分段制作，按单元拼焊后，运至现场安装。 加工做到尺寸准确，弧形圆顺；钢筋焊接（或搭接）长度满足设计要求，焊接成型时，沿钢架两侧对称进行，钢架主筋中心与轴线重合，接头处相邻两节圆心重合，连接孔位准确。格栅钢架加工应符合下列要求：A 格栅钢架的加工焊接应符合钢筋焊接规定。B 加工成型的格栅钢架应圆顺；允许偏差为：拱架矢高及弧长+20mm，架长20mm。C 格栅钢架组装后应在同一个平面内，断面尺寸允许偏差为20mm，扭曲度为20mm。 格栅钢架加工后先试拼，检查有无扭曲现象，接头连接每榀可以互换，沿隧道周边轮廓误差小于3cm。 格栅钢架单元组装，各单元主筋、加强筋、连接角钢焊接成型，单元间用螺栓连接。(2) 格栅钢架的安装安装工作内容包括定位测量、安装前的准备和安设。 定位测量首先测定出线路中线，确定高程，然后再测定其横向位置，格栅钢架设于曲线时，安设方向为该点的法线方向，安设于直线上时，安设方向垂直于线路中线。 安装前的准备工作运至现场的单元钢架分单元堆码，安设前进行断面尺寸检查，及时处理欠挖部分，保证钢架正确安设，钢架外侧