超大断面隧道开挖技术.doc

超大断面隧道分部开挖施工技术
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摘要随着我国高速铁路的发展，大断面隧道将成为高速铁路隧道的重要组成部分。本文从施工技术方面对哈大客运专线笔架山隧道CRD法施工进行了详细的阐述和总结，对以后同类型的隧道施工具有一定的借鉴意义。
关键词高速铁路大断面隧道CRD法施工技术
扩大断面隧道研究背景、国内外现状
随着国家对基础建设的逐步完善，我国的高速铁路建设又进入了一个新的大发展时期。由于铁路等级的提高和交通量的剧增，包括大断面在内的各类铁路隧道数量会进一步增加。
目前，国内大力发展的客运专线铁路基本上都是一次建成双线，同时考虑工程技术作业空间、内部配件空间、安全空间、救援通道以及考虑空气动力学的影响所需，客运专线铁路隧道设计内净空面积达到100m2以上。哈大客运专线设计时速达350Km/h，隧道最大开挖面积205m2，隧道断面内轮廓净面积134.66m2，开挖工序比较繁琐，施工难度较高。目前在国内，如此大断面的双线铁路隧道开挖施工是一个全新的课题，国外也很少有类似的经验可作参考（各国高速铁路隧道净空面积见下表所示）。
国家线别运营速度(km/h)断面积(m2)日本新干线240～30061～64
法国大西洋线30071北方线、东南延伸线300100地中海线350100
德国汉诺威～维尔茨堡
曼海姆～斯图加特
汉诺威～柏林
250
82科隆～法兰克福30092西班牙马德里～塞维利亚27075韩国汉城～釜山350107中国台湾台北～高雄35090本文对客运专线大断面浅埋隧道开挖技术做系统研究，以供同仁们共同商榷和探讨。
工程概况
笔架山隧道位于普兰店湾北一公里处，隧道进口里程DK67+255，出口里程DK67+600，隧道全长345m；隧道位于直线上，隧道内进口至DK67+450为16‰的上坡，DK67+450至出口为3‰的上坡，隧道最大埋深约31m。
笔架山隧道地层岩性：隧道分布古界蓟县系泥岩、砂岩，局部表覆第四系全新统坡洪积层细角砾土。地质构造：依据区域地质资料，笔架山隧道区位于新华夏构造体系钓鱼台-邓屯-李店构造带上，根据物探资料分析隧道区中部为一褶皱，其北翼岩芯极其破碎。
笔架山隧道开挖-CRD法施工
笔架山隧道开挖采用CRD法施工，CRD法源于日本，是中壁法和台阶法的综合，一般用于Ⅳ级围岩，为了更好的控制围岩变形时采用；同时由于本隧道为满足运梁车通过且为浅埋偏压隧道，故采用此方法施工。
施工初期按照原设计进行施工，但是施工进度较慢，主要原因是该隧道属于山岭隧道，开挖需要爆破作业，使得整个施工环节属于单工序作业。由此造成大量的人员、机械、设备处于闲置状态。按照全断面进行计算平均每月最多进尺30m，严重影响施工进度。
因此实际施工过程对开挖、支护体系转换等工序进行了优化。
1.原设计施工情况
隧道围岩级别为Ⅲ、Ⅳ级，全部采用Ⅳ级支护方式。全隧道为浅埋隧道，暗挖段全部采用交叉中隔壁（CRD）法施工，CRD主要施工方法是将隧道分成四个小断面洞室施工，同侧上下部施工间距不宜大于8m,同一层左右部施工间距不宜大于15m,每部开挖后及时施作临时仰拱和初期支护，使分部支护成环，开挖采用弱爆破设计，隧道洞身二次衬砌均在初期支护收敛变形趋于稳定后施作(原设计情况如下图所示)。

2.实际开挖施工情况
实际施工过程经过组织三次相关方对优化方案进行论证，初步将笔架山隧道CRD施工工法进行部分优化，最终确立CRD施工优化方案如下：
（1）中隔壁改为竖撑，通过钢型进行连接，取消喷射混凝土。临时仰拱改为水平支撑，取消喷射混凝土。
（2）②、④部开挖初期支护采取分步开挖，当开挖②部时在④部拉槽打坡道保证①、③部施工进度。
（3）仰拱施作按照先拆除不超过2.0m范围内临时支撑，初期支护封闭成环后继续拆下一段不超过2.0m的临时支护。待支护封闭达到6.0m后应立即施作衬砌仰拱砼。为保证开挖仰拱时初期支护的稳定性，在原设计原则上每脚增设2根锁脚锚管。
（4）观测收敛稳定后，拆除6～8米中隔壁底节单元，分2～3次拆完，拆除过程及时观测，完成后施作仰拱砼。
(5)隧底填充砼施作完成后，根据量测结果确定是否拆除剩余的临时支撑。
(6)为保证安全，拆除底节临时支撑前应检查每个连接部位及钢架纵向连接情况。

实际施工情况
3．优化后施工工序注意事项：
（1）为保证上部爆破作业时，钻孔台架安全，其最短施工距离控制为20m，并作为机械装碴平台。装碴、运输机械进出导洞长度20m(坡度19%)，台阶长度共40m。即①②工序之间、③④工序之间间隔40m。
（2）为减少相邻作业面爆破作业干扰，隧道开挖①③工序之间、②④工序之间间隔10m。
（3）各工序循环开挖进尺1~2榀拱架。
（4）初期支护、临时支护之中隔壁必须随开挖紧跟。上