隧道开挖方案比选

中铁十一局集团第一工程有限公司

宝汉高速公路坪坎至汉中（石门）段PH-10标项目经理部

二〇一四年八月五日

交叉中隔壁(CRD)与两台阶开挖方案比选

一、交叉中隔壁法（CRD法）

CRD法是在软弱围岩大跨度隧道中，先开挖隧道一侧的一或二部分，施作部分中隔壁和横撑，再开挖隧道另一侧的一或二部分，完成横撑施工的施工方法，主要应用于Ⅳ级围岩深埋软质岩、浅埋、偏压地段以及Ⅴ级围岩深埋地段的施工，Ⅴ级围岩深埋段二型衬砌仅在必要时增设。

1、CRD法施工工艺流程

CRD法施工工艺流程如图1所示。 图1 CRD法施工工艺流程图 测量放线2 、CRD法施工工序说明 超前地质预报 图4 CRD法施工工序图 CRD法施工工序如图4所示。 （1）利用上一循环架立的钢架施作隧道侧壁Ф50小导管及导坑侧左侧上部开挖、出碴 右侧上部开挖、出碴 壁Ф50小导管超前支护。 （2）机械开挖①部，人工配合整修；必要时喷5cm厚混凝土封闭右侧上部、上部中隔壁初左侧上部、上部中隔壁初围岩监控量测 掌子面；施作①部导坑周边的初期支护和临时支护，即初喷4cm厚混期支护、横支撑施工同时期支护、横支撑施工 进行右侧下部开挖、出碴 凝土，架立型钢钢架和I18临时钢架，并设锁脚锚杆，安设I18横撑；同时进行左侧下部开挖、出碴 安装径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 （3）在滞后于①部一段距离后，机械开挖②部，人工配合整修，右侧下部初期支护,必要左侧下部初期支护,必要必要时喷5cm厚混凝土封闭掌子面，导坑周边部分初喷4cm厚混凝围岩监控量测 时架设底部横撑 时架设底部横撑 土，接长型钢钢架和I18临时钢架，安装锁脚锚杆，安设I18横撑，钻设径向锚杆后复喷混凝土至设计厚度。 基底加固 （4）在滞后于②部一段距离后，机械开挖③部，人工配合整修，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同①部。 拆除底部临时横撑，底部开挖、出碴，接长临时钢架 （5）在滞后于③部一段距离后，机械开挖④部，人工配合整修，并施作导坑周边的初期支护，步骤及工序同②部。 （6）在滞后于④部一段距离后，机械开挖⑤部，人工配合整修；仰拱初期支护 围岩监控量测 隧底周边部分初喷4cm厚混凝土；接长Ⅰ18临时钢架，复喷混凝土拆除临时钢架、仰拱衬砌 至设计厚度。拆除下部横撑，安设型钢钢架仰拱单元，使之封闭成环。

（7）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。 仰拱填充施工 （8）利用仰拱栈桥灌筑○Ⅵ部边墙基础与仰拱混凝土。 下一工序 （9）灌筑仰拱填充○Ⅶ部至设计高度。 （10）利用衬砌模板台车一次性灌注○Ⅷ部衬砌（拱墙衬砌一次施

左侧拱部超前支护 右侧拱部超前支护 作）。 二、两台阶法

1.开挖、支护顺序说明

（1）拱部超前小导管注浆预支护。 （2）上台阶开挖。

（Ⅲ）上台阶初期支护（安装钢拱架、挂网、安装锚杆、喷射混凝土）。

（4）下台阶开挖。

（Ⅴ）下台阶初期支护（安装钢拱架、挂网、安装锚杆、喷射混凝土）。

（Ⅵ）浇筑仰拱。

（Ⅶ）敷设土工布和防水板，采用模板台车全断面一次抹筑二次衬砌混凝土。（图中阿拉伯数字代表开挖部序，罗马数字代表支护施工顺序）。

三、CRD与两台阶开挖方法比选

在保证安全施工的前提下，两种开挖方法的比选应从爆破难度、施工时间、后期初期支护、二衬施工等方面进行选择。

根据围岩等级划分的标准（BQ）,对岩体的单轴抗压强度及岩体的裂隙程度进行实验获得结果后，可将Ⅴ级围岩转做Ⅳ级进行施工。

1.爆破难度

由前面的叙述可知，对于CRD开挖来说，简而言之是将隧道的断面划分四个部分，各个部分按照“先支护，后开挖，快封闭，勤量测”的施工方法进行施工。对于两台阶开挖方法，明显增加了其开挖断面的宽度。对于隧道爆破来说，两台阶施工增加了炮眼利用率，而断面的宽度过小会降低楔形掏槽眼的爆破效果，从而增加了爆破成本，而对于隧道来说，违背了“向开挖要效益”的遵旨。

2.施工时间

根据《隧道施工技术规范》JTGF60-2001的要求，CRD施工首

先应在开挖喷射混凝土强度达到设计要求后再进行另一侧开挖，且左右量测导坑开挖工作面的纵向距离不宜小于50米：台阶法施工时，下台阶在上台阶喷射混凝土强度达到设计强度的70%后即可开挖。因此台阶法施工大大节约了时间成本，从而提高了经济效益。

3.初期支护及二衬

下表是对CRD开挖和台阶法开挖初期支护及二衬每延米工程量进行简单的比较：

超前支护 Ⅴ级石质浅埋及Ⅵ级二型初支二衬工程量对比 名称 规格 单位 数量 备注 φ50*5 钢管 m 52.6 Ⅴ级浅埋 注浆 水泥浆 m3 2.1 Ⅵ级二型 超前锚杆 φ22 m m3 m kg kg kg 付 m3 m3 m3 m kg kg kg 付 m3 m3 m kg kg kg 付 156.5 158.8 118 2531.2 326 52.1 73.9 9.7 16.4 148.7 103.25 694.1 94.8 52.1 24 8.2 13.7 17.5 993.7 72.5 12.4 43.1 开挖 早强锚杆砂浆锚杆 φ22 钢拱架 I22b 连接板 300*250*15 Ⅴ级浅埋 锚杆垫板 150*150*10 螺栓螺母 M70 初支喷射砼 二衬 初期支护 及二衬 开挖 早强锚杆砂浆锚杆 φ22 钢拱架 I18 连接板 250*230*15 Ⅵ级二型 锚杆垫板 150*150*10 螺栓螺母 AM22*70 初支喷射砼 二衬 早强锚杆砂浆锚杆 φ22 钢拱架 I18 导洞 Ⅴ级浅埋 连接板 250*230*15 锚杆垫板 150*150*10 螺栓螺母 AM22*70 初支喷射砼 Ⅵ级二型 m3 5.9 由上表可知，Ⅵ级二型导洞无临时支撑，相对于开挖方量、早强砂浆锚杆、钢拱架、锚杆垫板、螺栓螺母、初支喷射砼方量以及二衬施工砼方量Ⅵ级二型均明显优于Ⅴ级浅埋。

综上所述，在保证隧道安全施工的前提下，Ⅵ级二型明显优于Ⅴ级浅埋。