隧道CRD法施工指导性施工工法

1、隧道CRD法施工指导性施工工法1前言CRD又称交叉中隔法，在软弱围岩大跨隧道中，先开挖隧道一侧的一或 二部分，施作部分中隔壁和横隔板，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成 横隔板施工；然后再开挖最先施工一侧的最后部分，并延长中隔壁，最后开 挖剩余部分的施工方法。主要应该于W级围岩浅埋、偏压地段以及V级围岩 段的施工。2工法特点CRD法施工是大跨度、软弱围岩隧道分部开挖、钢架支撑、仰拱先行施 工方法的一种。CRD法一般上下分3层、左右两侧共6部施工。先开挖隧道 一侧的上、中层开挖及支护，施工横竖中隔壁；待喷射混凝土达到设计强度 等级的70%后，进行另一侧的上、中层开挖及支护，施作横中隔壁；最后开

2、挖左右侧底部，完成初期支护和中隔壁，形成带有竖向中隔壁和2层横向中隔壁的网格状支护系统。最后，拆除中隔壁，施作仰拱、拱墙衬砌和填充。 CRD法的每部开挖均形成环形封闭支护体系。其优、缺点为：优点：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。缺点：拆除中隔壁时风险较大；工序繁杂，施工速度较慢3适用范围项目V级偏压V级浅埋V级深埋W级偏压W级浅埋W级深埋双线高速铁路200 350km/h适用适用可选可选可选适用4工艺原理CRD法又称交叉中隔壁法，即在隧道断面中部设置竖横中隔壁，将断

3、面 分块，达到减小开挖跨度和降低开挖高度的效果。 进行分部开挖，分块成环, 化大为小，步步封闭，环环相扣形成全断面初期支护封闭结构的施工方法。 同时在施工中，加强监控测量，依靠测量数据指导支护施工。5工艺流程及操作要点5.1 CRD法施工工艺流程图5-1CRD法施工工艺流程图5.2 施工要点5.2.1 施工准备5.2.1.1 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。5.2.1.2 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。5.2.2 超前小导管施工小导管采

4、用 42的无缝钢管，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 10mm勺注浆孔，以 便钢管进入底层后对围岩空隙注浆。注入纯水泥浆时，水泥浆水灰比胃1:0.5 1:1.25，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。注浆采用PF-40A型注浆，注浆压力0.4-0.6MPa。图5-2超前小导管施工工艺流程图523 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、

5、 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。超 前地质预报工作流程图见图5-3。图5-3超前地质预报工作流程图524 CRD法洞身开挖施工步序：CRC法施工共将隧道分为六部分，具体划分为见图5-4图5-4 CRD法施工工序横断面系统径向锚杆42超前小导管0/3约横撑 /r锁脚锚杆L=4m2约467 Xill22定位锚杆（L=2n）522定位锚杆（L=2n）1横撑 临时钢架乡V 述道/ 札I42超前小导管（L=3.5m） 线j05.2.4.1 开挖部（ 1）利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁及导坑侧壁42

6、小导管超前支护。（2）开挖部，（3）喷混凝土封闭掌子面。（4）施作部导坑周边的初 期支护和临时支护，即初喷 4cm 厚混凝土，铺设钢筋网，架立 I20b 型钢钢 架和 I18 临时钢架，并设锁脚锚杆，安设 I18 横撑。（ 5）钻设径向锚杆后复 喷混凝土至设计厚度。5.2.4.2 开挖部（1）在滞后部一段距离后，开挖部。（2）喷混凝土封闭掌子面。（3）导坑周边部分初喷4cm厚混凝土，铺设钢筋网，（4）接长型钢钢架和118临时钢架，并设锁脚锚杆，根据实际地址情况，必要时安设I18横撑，（5）钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。步骤及工序同 1步骤及工序同 25.2.4.3 开挖部并施作导坑周边的

7、初期支护和临时支护，5.2.4.4 开挖部并施作导坑周边的初期支护和临时支护，524.5（ 1）在滞后于部一段距离后，开挖部。（2）隧底周边部分初 喷4cm厚混凝土。（3）接长I18临时钢架，复喷混凝土至设计厚度。（4）安 设型钢钢架之仰拱单元。524.6 开挖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。5.2.4.7 （1）根据监控量测结果分析，待初期支护收敛后，拆除 I18 临时 钢架及上部临时横撑。（2）灌注部仰拱衬砌及矮边墙。5.2.4.8 灌注仰拱填充忸部至设计高度。5.2.4.9利用衬砌模板台车一次性灌注区部衬砌（拱墙衬砌一次施作）5.2.5 开挖注意事

8、项5.2.5.1 开挖之前应根据施工图纸施做超前支护5.2.5.2 开挖进尺应控制在 0.50.75m525.3 开挖后及时施做初期支护，尽早封闭成环。525.4 施工中随时关注中隔壁下的地基稳定情况。525.5 加强施工中的监控量测工作，及时反馈信息，以调整支护参数， 及确定拆除临时支护的时间。525.6 临时支护应在全部开挖和初期支护完成，并形成全断面环形封闭，且围岩变形收敛后进行。每次拆除长度不应大于6m并立即进行仰拱施做。525.7 为了保证拆除中隔壁时的安全，可先施做仰拱、填充，然后拆除 中隔壁。5.2.6 初期支护施工5.2.6.1施工程序：开挖后初喷混凝土 系统支护施工（锚杆、钢

9、筋网、 钢架）复喷混凝土至设计厚度。526.2喷射混凝土图5-5喷射混凝土施工工艺流程图（1）喷射混凝土原材料检验合格后方能使用，严格控制拌合物的水灰 比，并经常检查速凝剂注入环的工作状况。喷射混凝土的坍落度宜控制在 813cm过大混凝土会流淌，过小容易出现堵管现象。喷射过程中应及时检 查混凝土的回弹率。喷射混凝土的回弹率：侧壁不应大于15%拱部不应大于25%（ 2）喷射混凝土拌合物的停放时间不得大于 30min。（3）必须在隧道开挖后及时进行施作。喷射混凝土厚度应预埋厚度控 制标志，严格控制喷射混凝土的厚度。（4）喷射前应仔细检查喷射面，如有松动土块应及时处理。喷射机应 布置在安全地带，并尽

10、量靠近喷射部位，便于掌机人员与喷射手联系，随时 调整工作风压。（5）喷射完成后应检查喷射混凝土与岩面粘结情况，可用锤敲击检查。 同时测量其平整度和断面。并将此断面与开挖断面对比，确认喷射砼厚度是 否满足设计和规范要求。当有空鼓、脱壳时，应及时凿除，冲洗干净进行重 喷，或采用压浆法充填。（6）在喷射侧壁下部时，需将上半断面和喷射时的回弹物清理干净， 防止将回弹物卷入下部喷层中形成“蜂窝”而降低支护强度。（7）经常检查喷射机出料弯头、输料管和管路接头，发现问题及时处 理。管路堵塞时，必须先关闭主机，然后才能进行处理。（8）喷射完成后应先关主机，再依次关闭计量泵、震动棒和风阀，然 后用清水将机内、输

11、送管路内残留物清除干净。（9）喷射混凝土冬期施工时，洞口喷射混凝土的作业场合应有防冻保 暖措施；作业区的气温和混合料进入喷射机的温度均不应低于 5 C; 在结冰 的层面上不得进行喷射混凝土作业；混凝土强度未达到6MPa前，不得受冻。（10）喷射质量检查 喷射过程中检查喷射表面是否有松动、开裂、下坠、滑移等现象，如 有及时清除重喷。 喷体达一定强度后可用锤击听声， 对空鼓脱壳处采用凿除重喷的方法 及时进行处理。 钻眼检查喷射厚度是否符合设计要求，厚度不够处补喷 及时测定回弹率，以指导下步施工。 作喷体试件进行喷射砼强度试验，以检查其强度。原材料每盘称量的允许偏差表52序号材料名称允许偏差1水泥

12、2%2粗、细骨料 3%3水、外加剂 2%4纤维素纤维 2%525.3锚杆施工(1) 锚杆钻孔利用开挖台阶搭设简易台架施钻，按照设计间距布孔；钻孔方向尽可能垂直结构面或初喷砼表面； 锚杆孔比杆径大15mm成孔后采 用高压风清孔。(2) 孔位应按设计布置，偏差小于 10cm孔深误差士 10cm钻孔直径 应大于锚杆直径15mm(3) 钻孔本身成直线，方向沿隧道周边径向，并尽量与岩面垂直，不 得平行于岩层面打设锚杆。(4) 孔内注浆前必须进行清孔，顺锚杆孔用高压风清除孔内积水、岩 粉、碎屑等杂物，以免孔道堵塞造成锚杆插不到位。(5) 砂浆应随备随用，在砂浆初凝之前应使用完。注浆用的砂必须用 1.5m

13、m的方孔筛过筛。(6) 注浆压力控制在0.4MPa以内。注浆时将注浆管插入孔底，随着浆 液的注入逐渐拔出注浆管，直到孔口有浆液流出为止。(7) 锚杆插入长度不得小于设计长度，并加设垫板(8) 锚杆插入后不得随意敲击，三天内不准悬挂重物。图5-6锚杆施工工艺流程图525.4钢架施工隧道各部开挖完成出喷砼后，分单元及时安装钢架，利用系统锚杆及 双侧锁脚锚管固定，纵向采用钢筋连接，钢架之间铺挂钢筋网，然后复喷混 凝土到设计厚度。钢架安装前把按设计加工好各单元钢架组织试拼，检查钢 架尺寸及轮廓是否合格。在施工过程中需加强对钢架安装以后的监控测量， 必要时采取有效措施 进行加固，以防止拱顶钢架下沉。具体

14、措施如下：(1) 加强对钢架的锁脚固定措施由于采用分部开挖方法，拱部纲架安装后，钢架暂时不能全面封闭成 环，拱部钢架必须采取锁脚措施，将钢架两底脚牢固锁定，以防止钢架下沉 或两底脚回收，钢架锁脚采用两根 L=4.0m的042锁脚锚管锁定，锚杆采用 钢花管，压注水泥浆液进行锚固，如地质较差时，采用加长锁脚锚管长度和 再增设一根锁脚锚管以加强钢架的稳定。(2) 钢架基础的加固为防止钢架下沉，视地质情况，必要时在拱部钢架底脚增设连续纵梁，纵梁采用32槽钢，与钢架底脚采用焊接连接，以增加钢架底脚的承力面积。图5-7型钢钢架施工工艺流程路(3) 及时喷射混凝土进行覆盖钢架安装完成后，及时进行喷射微纤维混

15、凝土，喷射时分层、分段进行, 钢架应全部被喷射混凝土覆盖，保护层厚度不得小于40mm。(4) 防止施工过程中的碰撞和损坏机械开挖时，为防止挖掘机等大型机械队已支护好钢架进行碰撞和冲 击，造成钢架损坏，因此，开挖时，要委派专人对开挖作业进行指挥，严格 限制机械作业界限，以防止碰撞钢架。525.5挂网施工下一循环图5-8钢筋网片施工工艺流程图(1) 钢筋网使用前要除锈，在洞外分片制作好后，运输至洞内。(2) 钢筋网宜在初喷混凝土后挂设，使其与喷射混凝土形成一体，初 喷混凝土的厚度宜不小于4cm。(3) 钢筋网搭接长度应为12个网格边长。(4) 喷射混凝土时，应调整喷头与受喷面的距离、喷射角度，以减

16、少钢筋振动，降低回弹，并保证钢筋网喷射混凝土保护层厚度不小于4cm(5) 喷射时如有脱落的石块或混凝土块被钢筋网卡住时，应及时清除。 5.2.6监控测量 监控测量工作必须紧接开挖、支护作业，应按设计要求进行布点和监控,并根据现场施工情况及时调整测量项目和内容，量测数据应及时分析处理,并与工程类比法相结合，及时调整支护参数或施工决策。526.1监测项目监测项目分为必测与选测两部分，具体见下表：表5-3监控量测必测项目序号监测施工测试方法和仪器测试精度备注1洞内、外观察人工观察、地质罗盘2净空变化收敛计0.1mm一般进行水平收敛量测全站仪1mm一般进行三维多点量测3拱顶下沉水准测量，水准仪、铟钢尺

17、0.1mm4沉降缝两侧底板不 均匀沉降水准测量，水准仪、铟钢尺0.5mm沉降缝两侧底板 （或仰拱填充层面）沉降5洞口段与路基过渡 段不均匀沉降观测水准测量，水准仪、铟钢尺0.5mm洞口底板（或仰拱填充层面） 与洞口过渡段的沉降6地表下沉水准测量，水准仪、塔尺0.5mm浅埋隧道必测（H0W 2B）表5-4监控量测选测项目序号监测施工测试方法和仪器测试精度备注1地表下沉水准测量、水准仪、塔尺0.5mmHo 2B 时2隧底隆起水准测量、水准仪、钢尺0.5mm3渗水压力渗压计、频率接收仪0.01MPa4围岩内部位移多点位移计、频率接收仪0.1mm5围岩压力压力盒、频率接收仪0.01MPa6二次衬砌接触

18、压力压力盒、频率接收仪0.01MPa7钢筋受力钢筋计、频率接收仪0.01MPa8喷射混凝土压力混凝土应变计、频率接收仪9锚杆杆体应力钢筋计、频率接收仪0.01MPa10二次衬砌内应力混凝土应变计、频率接收仪11爆破振动观测爆破振动记录仪、振动器临近建筑物12围岩弹性波速度弹性波测试仪注：1、Ho-隧道埋深；B-隧道最大开挖宽度526.2 测量结果分析现场量测所取得的原始数据，不可避免的会有一定的离散性，其中包含 着测量误差。因此，应对所测数据进行一定的数学处理。 数学处理的目的是： 将同一量测的各种量测数据进行分析对比、相互印证，以确定量测数据的可 靠性；探求围岩变形或支护系统的受力随时间变化

19、的规律，判定围岩的初期 支护系统稳定状态。在取得监测数据后，及时由专业监测人员真理分析监测数据。结合围岩、 支护受力及变形情况，进行分析判断，将实测值与允许值进行比较，及时绘 制各种变形或应力时间关系曲线， 预测变形发展趋向及围岩和隧道结构的 安全状况，并将结果反馈给设计、监理、从而实现动态设计、动态施。目前，回归分析是量测数据数学处理的主要方法，通过对量测数据回归 分析预测最终位移值和各阶段的位移速率。具体方法如下：(1)将量测记录及时输入计算机系统，根据记录绘制中横断面地表下 沉曲线和洞内各测点的位移u-时间t的关系曲线，见图5-9图5-9位移U-时间的关系曲线(2) 若位移-时间关系曲线

20、如上图中b所示出现反常，表明围岩和支护 已呈不稳定状态，加强支护，必要时暂停开挖并进行施工处理。(3) 当位移-时间关系曲线如上图中a所示趋于平缓时，进行数据处理 或回归分析，从而推算最终位移值和掌握位移变化规律。(4) 各测试项目的位移速率明显收敛，围岩基本稳定，进行二次衬砌的施作。526.3 监控量测围岩稳定性的综合判别，应根据量测结果按以下方法进行。(1)按变形管理等级指导施工，见表5-5管理等级管理位移施工状态皿U V Uo/3可正常施工IIUo/3 U 2Uo/3停工，采取特殊措施后方可施工注：U为实测位移值；Uo为最大允许位移值(2) 根据位移变化速度判别净空变化速度持续大于5.0

21、mm/d时，围岩处于急剧变形状态，应加强初期支 护。水平收敛(拱脚附近)速度小于0.2mm/d,拱顶下沉速度小于0.15mm/d，围 岩基本达到稳定。在浅埋地段以及膨胀性和挤压性围岩等情况下，应采用监控量测分析判别。(3) 根据位移时状态曲线的形态来判别当围岩位移速率不断下降时(du2/d2tv 0),围岩趋于稳定状态；当围岩位移速率保持不变时(du2/d2t=0),围岩不稳定，应加强支护；当围岩位移速率不断上升时(du2/d2t0),围岩进入危险状态，必须立即停 止掘进，加强支护。围岩稳定性判别是一项很复杂的也是非常重要的工作，必须结合具体工程情况采用上述几种判别准则进行综合评判。6施工材料

22、与机具设备6.1施工材料施工材料所用材料的规格、性能符合设计及规范要求，并经检测合格后方可使用。其主要材料有:表6-1主要材料表序号材料名称型号规格备注1粗骨料级配碎石根据现场及试验确定2细骨料中粗砂根据现场及试验确定3水泥P.042.5根据现场及试验确定4粉煤灰H级根据现场及试验确定5外加剂根据现场及试验确定6水玻璃模数m=2.43.4根据现场及试验确定7钢筋根据现场及试验确定8纤维素纤维素纤维试验确定9中空锚杆C 2510砂浆锚杆C 2011锚杆托板150X 150X 6mm12型钢根据设计确定13无缝钢管根据设计确定14防水板PVC厚度大于2mm15无纺布400g/m216缓膨性遇水膨胀

23、P-201 (15X 18)根据设计确定17背贴式橡胶止水300X 8X R16 (300X 8X根据设计确定18中埋式钢边止水350x 8X R20根据设计确定19L-600闭孔泡沫根据设计确定20双组份聚硫密封根据设计确定214mn厚自粘式防双面自粘橡胶沥青防水根据设计确定22接触网预埋件HTA52/34-Q根据设计确定23高密度碳素管 100/ 80HDPE根据设计确定24隧道内标志由光标志根据设计确定6.2机具设备表6-2机具设备表序号设备名称规格单位数量1轴流式通风机Jan-90台12低压变压器400KvA台13高压风机20m3/mi n台34凿岩台车自制台15管棚钻机MKG-5S台

24、26风动凿岩机Y T-28台127挖掘机320型台18装载机Z5型侧翻台19自卸车10m3台410锚杆钻机MZ165台411混凝土搅拌机JZC500台112混凝土喷射机TK-961台413搅拌运输车8m3台214注浆机BW-250/50台27 质量控制7.1严格按设计、规范要求施工。7.2严格控制质量及半成品加工质量。721所有进场原材料必须经过检验，合格后准许使用。原材料的堆放 及储存应满足相关规定的要求。7.2.2混凝土严格按照配合比施工，计量误差满足规范要求，缩短运输 存放时间，随伴随用。7.2.3钢构件按1:1大样加工，加工时尽量减小热变形，加工完用模具 检验校正，焊点强度应严格把关管

25、。7.2.4 泵送混凝土应严格控制坍落度损失，严禁擅自加水，外加剂严格 计量。7.3 加强施工管理工作7.3.1 成立专门的质检小组，严肃质检程序，奖罚分明，质量不合格者 必须返工。7.3.2 做好超前地质预报工作，以指导施工。7.3.3 超前支护严格按照设计及规范要求施工。必要时可提高超前支护 参数。7.3.4 开挖按光面爆破施工，严格控制进尺，并将超挖控制在规范允许 范围之内。7.3.5 喷锚支护应严格按规范要求控制施工。7.3.6 加强监控测量，及时反馈信息，提高应变能力。8 安全措施8.1 开始施工前，必须对施工工艺中存在的危险源进行辨识并编制安全 风险管理实施方案，并制定相应的应急预案。8.2 施工机械使用、操作人员条件、检修保养、各种专业施工机具和料 具、施工用电、特殊环境中作业等应严格执行 铁路工程施工安全技术规程 （TB10401）。8.3 施工过程中必须对施工人员加强安全技术交底，特殊工种必须经考 试合格以后方能上岗。在推广技术和使用新型机械设备时，应对员工进行再 培训和安全教育；8.4 进洞人员必须戴好安全帽，洞内作业人员应佩戴防尘面具。禁止无 关人员进洞；8.5 开挖作业必须保证安全。开挖时必须减少对围岩的扰动；8.