CN103114856A - 既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其保留既有隧道中隔墙结构不拆除，先后分步拆除左右侧既有衬砌结构、分步开挖围岩，并及时施工隧道衬砌支护结构。其采用“先支撑后拆除”的施工方法，在既有隧道内先设置临时支护结构，对既有隧道结构形成预防护，以代替后期需拆除的既有隧道拱部结构来承担水平荷载，竖向荷载则利用围岩的承载能力和超前大管棚、超前小导管来承担，从而实现隧道结构受力的有效转换，防止中隔墙发生过大的侧向位移或倾斜，确保工程安全。其对既有连拱隧道实行原位拓宽改造，既有隧道中隔墙是新建隧道结构中不可分割的一部分，实现了新旧隧道结构之间零间距拓宽改造，减小了隧道总宽度，解决用地困难问题。

Description

既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法

技术领域

本发明涉及隧道工程领域，具体涉及一种既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法。

背景技术

连拱隧道因为占地面积较小，比较适用于用地比较困难的情况。对既有连拱隧道进行拓宽改造的方法一般采用在既有隧道外侧新建隧道，主要方法有两种：一种是在既有隧道一侧新建一座隧道，其行车道宽度与既有隧道相同；另一种是在既有隧道两侧各新建一座隧道，两座新建隧道的行车道总宽度与既有隧道相同。由于在新旧隧道之间需要保持一定的安全距离，这两种方法实施起来比较容易，但是需要占用大量的用地面积，不适合用地比较困难的情况，尤其是不适用于周围房屋密集和拆迁量大的城市连拱隧道的拓宽改造工程。

在既有连拱隧道原位进行拓宽改造的技术要求比较高。目前，已建成的连拱隧道的型式主要有整体式中隔墙连拱隧道和复合式中隔墙连拱隧道，这两种型式的连拱隧道均须在中隔墙结构顶部预埋连接钢板或钢筋接驳器，以实现中隔墙与两侧隧道拱部的初期支护或二次衬砌之间的刚性连接，中隔墙与两侧隧道共同组成了一个整体结构，其力学状态非常复杂。一旦中隔墙结构丧失承载能力，隧道支护结构的受力体系将失去平衡并发生隧道坍塌，因此，中隔墙是连拱隧道中连接两侧隧道结构的最关键的受力结构。连拱隧道的结构拆除时必须将中隔墙结构作为重点保护对象，必须充分利用中隔墙的支撑作用进行隧道结构受力的有效转换，以确保隧道支护结构的力学平衡和变形稳定。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的问题作出改进，即本发明要解决的技术问题是提供一种占地面积较小的既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，施工中保留既有隧道中隔墙结构不拆除，分步拆除既有隧道左右侧的既有衬砌结构、分步开挖围岩，并及时施工衬砌支护结构。

为了解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，包括以下步骤：

（1）施工位于既有隧道左右两侧的先行洞和后行洞超前大管棚；

（2）施工先行洞的既有洞内的临时支护，以形成对既有隧道结构的预防护；

（3）施工先行洞的距离既有中隔墙较远一侧的侧壁导坑：施工超前小导管，以形成超前大管棚和超前小导管的联合超前支护；分步开挖围岩，并及时施作初期支护、临时支护和位于拱脚的锁脚锚杆；

（4）施工先行洞的距离既有中隔墙较近一侧的侧壁导坑：施工超前小导管，以形成超前大管棚和超前小导管的联合超前支护；分别拆除既有隧道拱部的二次衬砌和初期支护，开挖侧壁导坑上部的围岩，并及时施作初期支护、临时支护和位于拱脚的锁脚锚杆；之后拆除侧壁导坑下部的路面、隧底填充、仰拱二次衬砌和初期支护，同时开挖侧壁导坑下部的围岩，并及时施作初期支护和临时支护；

（5）施工先行洞的的中导坑：在超前大管棚的防护下，分步开挖围岩，并分别拆除既有隧道边墙的初期支护和二次衬砌结构，及时施工拱部、仰拱初期支护和临时支护；

（6）施工先行洞的二次衬砌：拆除洞内临时支护，铺设防水层，浇筑二次衬砌混凝土；

（7）施工后行洞：在先行洞的二次衬砌浇筑施工完并达到设计强度后，开始后行洞的拓宽改造施工，后行洞的施工方法与先行洞相同。

进一步的，在步骤（2）中，根据既有连拱隧道的结构现状和围岩偏压状态的情况，选择结构现状较差或洞内病害较严重的一侧的隧道作为先行施工的先行洞。

进一步的，在步骤（4）中，在拆除既有隧道拱部的二次衬砌之前，沿隧道纵向开挖、清除拱部衬砌背后的围岩松散体；在拆除既有隧道拱部的二次衬砌之后，既有隧道结构不得侵入新建隧道结构范围以内，且不得妨碍新建隧道结构的施工。

进一步的，在步骤（5）或步骤（6）中，在施工二次衬砌之前、初期支护成环之后，及时对新建隧道初期支护背后进行壁后充填注浆加固，以确保新建隧道初期支护与围岩之间能够紧密接触，保证隧道围岩和支护结构处于最佳工作状态。

进一步的，在隧道施工的全过程中，加强监控量测工作，及时准确掌握施工中支护结构的工作状态，以确保支护结构体系受力的有效转换和平衡稳定，根据监控量测信息及时调整各施工工作面之间的安全距离。

进一步的，在步骤（6）中，在二次衬砌施工之前的临时支护拆除施工是在隧道围岩和支护结构的变形稳定之后进行，拆除施工中根据监控量测信息及时调整拆除施工的时间和拆除临时支护结构沿隧道纵向的长度。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：本发明对既有连拱隧道实行原位拓宽改造，既有隧道中隔墙是新建隧道结构中不可分割的一部分，实现了新旧隧道结构之间零间距拓宽改造，减小了隧道总宽度，可解决用地困难问题；本发明采用“先支撑后拆除”的施工方法，以形成对既有隧道结构预防护，代替后期需拆除的既有隧道拱部结构来承担水平荷载，竖向荷载则利用围岩的承载能力和超前大管棚、超前小导管来承担，从而实现隧道支护结构受力在拆除施工中的平稳过渡和有效转换，防止中隔墙发生过大的侧向位移或倾斜，减小了既有隧道结构的拆除施工风险，确保工程安全。

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

附图说明

图1为本发明实施例的施工示意图。

图中：1-初期支护，2-二次衬砌，3-既有隧道衬砌结构，4-临时支护，5-锁脚锚杆，6-超前大管棚，7-超前小导管，11-右洞右侧侧壁导坑上台阶，12-右洞右侧侧壁导坑中台阶，13-右洞右侧侧壁导坑下台阶，14-右洞左侧侧壁导坑上台阶，15-右洞左侧侧壁导坑下台阶，16-右洞中导坑上台阶，17-右洞中导坑中台阶，18-右洞中导坑下台阶。

具体实施方式

下面以既有右洞作为先行洞为例进行阐述，在右洞二次衬砌浇筑施工完并达到设计强度后，再进行左洞施工，左洞施工方法类比右洞。如图1所示，一种既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，包括以下步骤：

（1）施工左右两洞的超前大管棚6，以便在施工中形成超前支护。

（2）施工既有右洞内的临时支护，以形成对既有隧道结构的预防护。施工紧贴位于既有右边墙左侧的竖向临时支护4；施工两道横向临时支护4，其中一道铺设在路面上，另一道设置在距离地面约3.5米高度处，两道横向临时支护须分别顶紧左端的既有中隔墙和右端竖向临时支护4；施工两道斜向的临时支护4，两道斜向临时支护位于两道横向临时支护之间；所有支护结构之间须连接牢靠；支护结构的纵向间距与新建隧道初期支护钢拱架间距一致。

（3）施工右洞内右侧侧壁导坑：施工超前小导管7，以形成超前大管棚6和超前小导管7的联合超前支护；分步开挖围岩是分三台阶分别开挖上、中、下台阶，具体是：开挖右洞右侧侧壁导坑上台阶11，及时施作右侧初期支护1、左侧临时支护4和底部临时支护4，并施工位于左右侧拱脚的锁脚锚杆5；开挖右洞右侧侧壁导坑中台阶12，及时施作右侧初期支护1、左侧临时支护4和底部临时支护4，并施工位于左右侧拱脚的锁脚锚杆5；开挖右洞右侧侧壁导坑下台阶13，及时施作仰拱初期支护1、左侧临时支护4。

（4）施工右洞内左侧侧壁导坑：施工超前小导管7，以形成超前大管棚6和超前小导管7的联合超前支护；拆除既有隧道拱部衬砌结构3，开挖侧壁导坑上部的围岩14，并及时施作左侧初期支护1和拱脚的锁脚锚杆5、右侧临时支护4；拆除侧壁导坑下部的路面、隧底填充、仰拱二次衬砌和初期支护等既有隧道结构，同时开挖侧壁导坑下部的围岩15，并及时施作仰拱初期支护1、右侧临时支护4。

（5）施工右洞内的中导坑：在超前大管棚6的防护下，分步开挖围岩是分三台阶分别开挖上、中、下台阶，具体是：开挖右洞中导坑上台阶16，拆除位于左侧的既有隧道边墙衬砌结构3，及时施工拱部初期支护1、底部临时支护4；开挖右洞中导坑中台阶17，拆除位于左侧的既有隧道边墙衬砌结构3，及时施工底部临时支护4；开挖右洞中导坑下台阶18，拆除位于左侧的既有隧道边墙衬砌结构3，及时施作仰拱初期支护1。

（6）施工右洞的二次衬砌：在隧道围岩和支护结构变形稳定后，沿隧道纵向逐段拆除右洞内临时支护4，并及时施工防水层和二次衬砌2。

（7）施工左洞：在右洞二次衬砌浇筑施工完并达到设计强度后，开始既有左洞的拓宽改造施工，左洞的施工方法类比右洞。

在步骤（2）中，在实际施工过程中，应根据既有连拱隧道的结构现状和围岩偏压状态等情况，选择结构现状较差或洞内病害较严重的一侧隧道先行施工。

在步骤（4）中，在拆除既有隧道拱部的二次衬砌之前，沿隧道纵向开挖、清除拱部衬砌背后的围岩松散体；在拆除既有隧道拱部的二次衬砌之后，保留的既有隧道结构不得侵入新建隧道结构范围以内，且不得妨碍新建隧道结构的施工。

在步骤（5）或步骤（6）中，在施工二次衬砌之前、初期支护成环之后，及时对新建隧道初期支护背后进行壁后充填注浆加固，以确保新建隧道初期支护与围岩之间能够紧密接触，保证隧道围岩和支护结构处于最佳工作状态。

在隧道施工的全过程中，加强监控量测工作，及时准确掌握施工中支护结构的工作状态，以确保支护结构体系受力的有效转换和平衡稳定，根据监控量测信息及时调整各施工工作面之间的安全距离。

在步骤（6）中，在二次衬砌施工之前的临时支护拆除施工是在隧道围岩和支护结构的变形稳定之后进行，拆除施工中根据监控量测信息及时调整拆除施工的时间和拆除临时支护结构沿隧道纵向的长度。

在步骤（7）中，施工左洞时，先施工左洞内左侧侧壁导坑，再施工左洞内右侧侧壁导坑，然后施工左洞内中导坑，最后施工左洞二次衬砌。也就是说，不管是施工右洞还是左洞，均是先施工洞内距离中隔墙较远一侧的侧壁导坑，再施工洞内距离中隔墙较近一侧的侧壁导坑。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例子而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例子所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均属于本发明技术方案的范围内。

Claims (6)

1.一种既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）施工位于既有隧道左右两侧的先行洞和后行洞超前大管棚；

（2）施工先行洞的既有洞内的临时支护，以形成对既有隧道结构的预防护；

（3）施工先行洞的距离既有中隔墙较远一侧的侧壁导坑：施工超前小导管，以形成超前大管棚和超前小导管的联合超前支护；分步开挖围岩，并及时施作初期支护、临时支护和位于拱脚的锁脚锚杆；

（4）施工先行洞的距离既有中隔墙较近一侧的侧壁导坑：施工超前小导管，以形成超前大管棚和超前小导管的联合超前支护；分别拆除既有隧道拱部的二次衬砌和初期支护，开挖侧壁导坑上部的围岩，并及时施作初期支护、临时支护和位于拱脚的锁脚锚杆；之后拆除侧壁导坑下部的路面、隧底填充、仰拱二次衬砌和初期支护，同时开挖侧壁导坑下部的围岩，并及时施作初期支护和临时支护；

（5）施工先行洞的的中导坑：在超前大管棚的防护下，分步开挖围岩，并分别拆除既有隧道边墙的初期支护和二次衬砌结构，及时施工拱部、仰拱初期支护和临时支护；

（6）施工先行洞的的二次衬砌：拆除洞内临时支护，铺设防水层，浇筑二次衬砌混凝土；

（7）施工后行洞：在先行洞的二次衬砌浇筑施工完并达到设计强度后，开始后行洞的拓宽改造施工，后行洞的施工方法与先行洞相同。

2.根据权利要求1所述的既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其特征在于：在步骤（2）中，根据既有连拱隧道的结构现状和围岩偏压状态的情况，选择结构现状较差或洞内病害较严重一侧的隧道作为先行施工的先行洞。

3.根据权利要求1所述的既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其特征在于：在步骤（4）中，在拆除既有隧道拱部的二次衬砌之前，沿隧道纵向开挖、清除拱部衬砌背后的围岩松散体；在拆除既有隧道拱部的二次衬砌之后，既有隧道结构不得侵入新建隧道结构范围以内，且不得妨碍新建隧道结构的施工。

4.根据权利要求1所述的既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其特征在于：在步骤（5）或步骤（6）中，在施工二次衬砌之前、初期支护成环之后，及时对新建隧道初期支护背后进行壁后充填注浆加固，以确保新建隧道初期支护与围岩之间能够紧密接触，保证隧道围岩和支护结构处于最佳工作状态。

5.根据权利要求1所述的既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其特征在于：在隧道施工的全过程中，加强监控量测工作，及时准确掌握施工中支护结构的工作状态，以确保支护结构体系受力的有效转换和平衡稳定，根据监控量测信息及时调整各施工工作面之间的安全距离。

6.根据权利要求1或5所述的既有连拱隧道原位拓宽改造的施工方法，其特征在于：在步骤（6）中，在二次衬砌施工之前的临时支护拆除施工是在隧道围岩和支护结构的变形稳定之后进行，拆除施工中根据监控量测信息及时调整拆除施工的时间和拆除临时支护结构沿隧道纵向的长度。

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