【摘要】在西安地铁的三号线的暗挖区间隧道工程里采用了交叉中隔墙法（简称：CRD法）和台阶法的工程技术。并对围岩的变形进行了实时监测，针对监测数据进行相关处理，利用FLAC3D软件对交叉中隔墙法和台阶法进行了实况模拟，分析并研究这两种施工方法使用后的隧道围岩产生变形的规律。在对于底层条件复杂、施工要求较高、地段区域不稳定等情况，建议将交叉中隔墙法和台阶法相互配合使用，以便达到控制底层围岩稳定的作用。
【关键词】隧道施工；工程；台阶法；CRD法；地质检测；围岩变形规律
作者简介：王海洋，杨佩；中交一公局集团有限公司
doi:10.12159/j.issn.2095-6630.2020.02.1716
在我国地铁隧道工程的作业过程中，众多工程施工方法中，浅埋暗挖法是其中使用最为普遍的一种。该施工方法本质原理是通过对土层挖掘初期呈现出的短时间自稳能力的利用，再通过对相关支撑保护措施的合理应用，而形成密贴型薄壁支护结构，无需在隧道土层上进行开槽施工的一种方案。另外，使用矿山法对城市地铁隧道进行修建，开挖过程中的使用到的方法包含中壁法、台阶法等施工方法。结合差异化的施工环境以及地质情况对不同施工方案进行合理选择，在施工前期要着重对隧道断面及埋深、周围环境条件及工程要求等进行详细了解，并综合不同的挖掘方法进行综合性考虑。因为不同的施工方法存在差异性，挖掘过程中对隧道的土层和围岩会产生的影响程度与施工后的工程特点是不同的。我们可以通过对施工后的围岩与土层特点进行观察、记录数据，观察分析来探究不同施工方法在相同条件下的施工作用，为今后的隧道工程提供准确资料和相关经验。
一、交叉中隔墙法和台阶法施工工程的概述
本文以西安地铁的三号线为例，其暗挖区间隧道的断面设计结构形式分为四种情况，在针对不同情况的断面进行施工时利用交叉中隔墙法以及台阶法实施作业。施工期间详细记录相关数据，利用数据对两种施工方法进行过程模拟。通过实验对实际数据进行数据准确性的核实对比，以对比结果为依据，进行分析总结应用交叉中隔墙法和台阶法进行作业对围岩的作用。
根据西安的地理位置，可以再从地形上了解相关地质构造。该隧道工程区段通过地段岩性复杂地层以新黄土，古土壤、粉土以及细砂粗砂层为主要土层分布。位于岩层砂层下的地下水属于潜水类型稳定水位通过深埋不同的厚度，进行水位数据分析，了解在地下水对隧道施工的影响。其中素填土厚度（0.80-3.80）m，特征为粉质粘土为主，其局部掺杂少许砖块、碎石，稍湿，稍密状态；黄土状土厚度（2.00-8.70）m，特征为大孔隙发育，见虫孔及蜗牛壳碎片，可见红色氧化铁薄膜，属中压缩性土；细砂厚度为（2.59-8.49）m，特征为主要成分是长石及石英，级配不良，水位以上呈稍湿—潮湿状态，水位以下呈饱和状态，密实；新黄土厚度为（8.10-13.60）m，特征为可见针状空隙，属中压缩性土，具有湿陷性；古土壤厚度为（1.90-5.80）m，特征是土质团粒结构，较均匀，有虫孔、针孔，分布有白色钙质薄膜。
隧道在施工过程中引起的断面结构再行死伤分为四种，分别是标准断面、地裂缝设防断面、地裂缝调坡断面、人防断面。标准断面是指标准单线隧道的断面形式，与地裂缝调坡断面的形成原因都是利用台阶法进行施工导致的。地裂缝设防断面和人防段面的断面形式的形成是施工时使用交叉中隔墙法作业导致的结果。
二、交叉中隔墙法和台阶法的施工监测方案
利用数显收敛仪进行隧道围岩施工后的变形监测，检测的主要内容包含拱顶沉降量测、净空水平。依据交叉中隔墙法和台阶法的施工特色，测量主要分布位置是拱顶点位和收敛点位。因为架设临时横支撑，净空水平收敛设设置辅助线两条，在进行检测过程中，依据三角形测量原理进行检测。为了深入探索隧道利用交叉中隔墙法和台阶法对隧道围岩变形的作用，采用短台阶法对断面进行挖掘，在上断面施工的过程中保留一部分核心体质，充分发挥掌子面的三维支撑作用，保证检测过程中断面的稳定，我们将对隧道断层面分成四部分分别进行检测和试验探究，以达到对整体的围岩变形规律的掌握。
三、交叉中隔墙法和台阶法对围岩变形作用分析
隧道在工程施工过程中，拱顶沉降和水平收敛是交叉中隔墙法和台阶法作用下的变形的最为直观的反映。通过观察，直观反映可以确定其隧道空间的稳定性，获得围岩变形的可靠性信息。隧道工程在利用交叉中隔墙法和台阶法的施工过程时，可在施工围岩断面部置检测位置，控制监测点，实时对各个检测位置获取数据，得到围岩的在变形过程中的详细的变化数据，为我们了解交叉中隔墙法和台阶法对围岩在变形中的作用。
在进行数据检测的同时，可以将交叉中隔墙法和台阶法的两种施工方法进行分化取样，对每次沉降量和收敛量进行记录和观测，对各测量围岩断面的测线进行回归分析，求出各自的回归精度，最高收敛量、最高收敛时间、最高沉降量以及最高沉降时间，利用相关的回归公式进行计算整理，也就是根据不同的施工方法对断层进行取样，保证两组数据的准确性，以数据为依据进行围岩变形规律的整理。通过数据的整理后，进行数据对比验证。回归线数据分析结果显示：台阶法拱顶沉降及上测线水平收敛回归线公式分别为[（u=26.197e-2.723/t），（v=14.521e-2.621/t）]，S及R值分别为[（0.122/0.956），（0.116/0.943）]；交叉中隔墙法下测线水平收敛、拱顶沉降及上测线水平收敛回归线公式分别为[（v=11.553e-3.779/t），（u=19.084e-2.453/t），（v=10.962e-2.201/t）]，S及R值分别为[（0.142/0.946），（0.192/0.957），（0.143/0.932）]。回归曲线与实际测量数据相关的准确性，可以准确的反应出围岩的拱顶沉降的变化规律。
为了提高数据的准确定概率，我们将再次使用FLA3D的软件对交叉中隔墙法和台阶法在相同地质特征下进行模拟操作，利用在模式实验中两种方法开始施工后的围岩的位移进行数据总结和分析对比，保证数据在现实操作中的可靠性。为交叉中隔墙法与台阶法在针对地质进行施工选择时的数据参考。
结语
根据实验数据的检测结果，隧道围岩的变形规律可总结为3个变化阶段：第一阶段是围岩的急速变形阶段，第二个阶段是缓和变形阶段，第三个阶段是稳定保持阶段。通过实际的数据可以看出，在利用交叉中隔墙法进行施工作业时，拱顶沉将的急速变形阶段比台阶法的急速变形阶段在持续时间上缩短了29%，并且在会提前结束缓和阶段，相比台阶法将提前26.5%的时间进入稳定阶段。交叉中隔墙法在下水平收敛的急速变形阶段的持续时间比台阶法减少38.6%，并且提前22.1%进入稳定阶段。在沉降速度上，交叉中隔墙法施工引发的拱顶沉降的总量减少26%，平均沉降速度与最大沉降速度分别减少了15.6%和32.6%的速率；水平收敛量减少了38%，平均水平的收敛速度与最大收敛速度分别减少了11.8%和18.7%的速率。
通过对比分析，交叉中隔墙法的运用能够有效地减少施工过程中对隧道围岩的影响程度，在相同地质水平的基础上，交叉中隔墙法的运用能够相比其他方法更好的控制岩层的拱顶沉降和水平收敛量。由试验数据看出在隧道围岩的施工作用中，交叉中隔墙法比台阶法能更好的控制土层围岩的变形，更好的保持围岩的自持能力，保证围岩的稳定性。并且这种优势的建立取决于在地层软弱的地质层的基础上。但是台阶法针对于交叉中隔墙法在施工过程中操作相对简单。
参考文献：
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