CN111501967A - 不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法 - Google Patents

不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，包括以下步骤：S1.在路面放线确定中心沟位置；S2.快速破除路面结构层及仰拱回填体，形成中心沟沟槽；S3.将预制混凝土构件的管节卡口表面涂抹粘结剂，吊装放进中心沟沟槽内；S4.通过对接相邻两节预制混凝土构件，形成中心沟；S5.填充中心沟与中心沟沟槽壁面之间的空隙；S6.在隧道两侧的既有路侧边沟与中心沟沟槽之间，分别以一定坡度值横向开挖横向排水沟槽；S7.在横向排水沟槽内部放置横向排水管，使横向排水管一端与既有侧排水沟相连接，另一端接入中心沟的预留孔洞内；S8.对开挖路面进行恢复；本发明可以解决存在的在隧道中重新排水沟时，长时间断道施工会影响交通通行的技术问题。

Description

不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法
技术领域
本发明涉及交通隧道防排水工程技术领域，具体涉及一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法。
背景技术
公路隧道属于地下隐蔽工程，水文地质条件复杂，排水沟是隧道防排水系统的重要组成部分。最初设计阶段，排水沟的大小是根据预测涌水量的多少来确定的，但是隧道开挖后的实际涌水量往往很难准确估计，一些隧道在建设初期由于预估的地下涌水量较少，通常采用了在道路两侧设置边沟的形式来排水。这种路侧排水边沟过水断面较小，检修基本不影响行车通行，应用较为广泛。但是在实际施工中，经常遇到一些隧道尤其是岩溶地区的隧道，建成后在雨季出现涌水量剧增，导致路面涌水、漫流，甚至影响到行车交通安全。
针对上述技术问题，现有技术通常采用两种技术方案来提高排水沟的过水能力：1.改造既有排水边沟扩大排水断面；2.重新增设过水能力较大的排水沟。对于第一种方式，由于侧排边沟底部竖向距离仰拱结构层距离很小，约束了边沟加深空间，而横向上两侧边沟需要向隧道路面中间加宽，侵入到车行道以下；这种情况下只有破除隧道的左右幅路面及仰拱才能施工，势必中断整个隧道交通。同时，只是加宽水沟、不加深水沟，水沟盖板距离路面很近，不利于结构受力；另外，水沟断面过于扁平，容易堵塞，水沟的过水能力提高不明显。因此，在涌水量较大的区域，一般是选用第二种方式，即重新增设过水能力较大的排水沟。但现有技术重新增设过水能力较大的排水沟时，由于隧道结构的特殊形式，排水沟的位置一般位于仰拱路面以下，通常是采用在隧道中线位置向下深挖。这种情况下对于一些交通流量较大的隧道，如果长时间采取断道施工，会极大的影响交通通行。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，以解决现有技术中存在的在隧道中重新增设过水能力较大的排水沟时，长时间采取断道施工会影响交通行车的技术问题。
本发明采用的技术方案是，一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，包括以下步骤：
S1.在路面放线确定中心沟位置，中心沟位置设在偏离隧道中线的1-2米处；
S2.快速破除路面结构层及仰拱回填体，形成中心沟沟槽；
S3.将预制混凝土构件的管节卡口表面涂抹粘结剂，吊装放进中心沟沟槽内；
S4.通过对接相邻两节预制混凝土构件，形成中心沟；
S5.填充中心沟与中心沟沟槽壁面之间的空隙；
S6.在隧道两侧的既有路侧边沟与中心沟沟槽之间，分别以一定坡度值横向开挖第一横向排水沟槽和第二横向排水沟槽；第一横向排水沟槽和第二横向排水沟槽均为多个；
S7.在多个第一横向排水沟槽和多个第二横向排水沟槽内部，分别放置横向排水管，使横向排水管的一端与既有路侧边沟相连接，另一端接入中心沟的预留孔洞内；
S8.对开挖路面进行恢复。
进一步的，步骤S2中快速破除路面结构层及仰拱回填体的方法包括：使用矿山切割机和液压破碎锤，对路面结构层与仰拱回填体进行快速分层破除；路面结构层的破除范围比中心沟沟槽宽。
进一步的，步骤S2中快速破除路面结构层的方法具体如下：
在路面结构层布置两条导轨；
使用矿山切割机沿导轨进行切割；
使用液压破碎锤破除仰拱混凝土；
使用挖机进行清渣。
进一步的，步骤S2中快速破除仰拱回填体的方法具体如下：
在仰拱回填体表面布置两条导轨；
使用矿山切割机沿导轨进行首次切割；
使用液压破碎锤破除仰拱混凝土；
使用挖机进行清渣；
使用矿山切割机沿导轨进行再次切割；
用液压破碎锤再次破除仰拱混凝土；
使用挖机进行再次清渣。
进一步的，使用矿山切割机沿导轨进行再次切割时，切割后中心沟沟槽底部比中心沟预设放置高度低3-5cm，3-5cm的空间采用细石混凝土找平。
进一步的，中心沟沟槽的形状包括正方形沟槽。
进一步的，步骤S6中一定坡度值为4％-6％。
进一步的，步骤S6中开挖第一横向排水沟槽和第二横向排水沟槽的方法具体如下：
使用石材切割机切割出两条横缝；
使用液压破碎锤破除仰拱混凝土；
使用挖机进行清渣。
进一步的，步骤S8中对开挖路面进行恢复的方法具体如下：
在中心沟表面铺设自粘式防水卷材；
使用现浇钢筋混凝土面板铺设形成新的路面结构层；
使用沥青铺设路面面层。
进一步的，预制混凝土构件的管节四个角设置倒角，管节首尾端头设置内外卡口，卡口的方向与隧道纵坡方向保持一致。
由上述技术方案可知，本发明的有益技术效果如下：
1.排水沟位置设置偏离隧道中线1-2m，对隧道的一个行车方向只占用一个车道施工，另外的车道可继续通行；隧道的另一个行车方向完全不影响。这样在施工的全过程中可以实现不中断交通通行。
2.采用大型矿山切割机配合破碎锤分层破除路面及仰拱填充体，实现快速仰拱破除，不会对周边结构物造成损害。
3.中心沟采用管节状的预制钢筋混凝土构件，可以提前预制，不占用隧道内的施工工期，便于快速施工。预制混凝土构件的管节四个角设置倒角以增强结构受力。管节首尾端头设置内外卡口，卡口的方向与隧道纵坡方向保持一致；可以增强节段间的接缝的防水效果。
4.新增的中心沟采用正方形沟槽，断面型式，排水能力强。横向排水沟槽的坡度为4％-6％，优选为5％；通过横向排水管将既有路侧边沟的水导入中心沟，提高了整个隧道排水系统的排水能力。
5.在对路面进行恢复时，恢复的路面结构层比中心沟宽，提高了路面结构强度，对路面起到了更好的保护效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。
图1为新增中心沟断面图。
图2为横向排水管平面布置图。
图3为第一种预制混凝土构件的剖面图。
图4为第二种预制混凝土构件的剖面图。
图5为预制钢筋混凝土构件平面布置图。
图6为中心沟纵向立面图。
附图标记:
1-隧道中线，2-左幅行车道，3-右幅行车道，4-既有路侧边沟，5-中心沟沟槽，6-中心沟，7-路面结构层，8-仰拱回填体，9-第一横向排水沟槽，10-第二横向排水沟槽，61-倒角，62-吊环，63-预留孔洞，64-预制混凝土构件管节，641-前一节预制混凝土构件管节，642-后一节预制混凝土构件管节，643-卡口。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明技术方案的实施例进行详细的描述。以下实施例仅用于更加清楚地说明本发明的技术方案，因此只作为示例，而不能以此来限制本发明的保护范围。
需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。
实施例1
如图1所示，本发明提供一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，包括以下步骤：
S1.在路面放线确定中心沟6位置，中心沟6位置设在偏离隧道中线1的1-2米处；
S2.快速破除路面结构层7及仰拱回填体8，形成中心沟沟槽5；
S3.将预制混凝土构件的管节卡口表面涂抹粘结剂，吊装放进中心沟沟槽5内；
S4.通过对接相邻两节预制混凝土构件，形成中心沟6；
S5.填充中心沟6与中心沟沟槽5壁面之间的空隙；
S6.在隧道两侧的既有路侧边沟4与中心沟沟槽5之间，分别以一定坡度值横向开挖第一横向排水沟槽9和第二横向排水沟槽10；第一横向排水沟槽9和第二横向排水沟槽10均为多个；
S7.在多个第一横向排水沟槽9和多个第二横向排水沟槽10内部，分别放置横向排水管，使横向排水管的一端与既有路侧边沟4相连接，另一端接入中心沟6的预留孔洞内；
S8.对开挖路面进行恢复。
以下对实施例1的施工方案进行详细说明，具体按以下步骤进行：
1.在路面放线确定中心沟位置
如图1所示，隧道仰拱为反拱圆弧结构，仰拱结构与路面之间为仰拱回填体8。路面中线即将隧道分为左幅行车道2和右幅行车道3的所在位置，基本与隧道轴线相近，在此处位置的埋深最大；所以在此处增设排水沟较为合适，这样可利用空间最大。现场路面放线确定中心沟6的位置，中心沟6位置设在偏离隧道中线1的1-2米处，由于偏离隧道中线1，在施工过程中，可以在一幅车道下开挖施工，另外一幅车道保证通行，不中断交通实现半幅行车。在本实施例中，以中心沟6位置设在隧道的左幅行车道2一侧举例说明。
2.快速破除路面结构层及仰拱回填体，形成中心沟沟槽
要在隧道内增设中心沟，首先需要破除路面结构层7及仰拱回填体混凝土8。施工时可以选择爆破开挖或者切割开挖。爆破开挖速度较快，但会伤及中心沟所在位置以外的隧道及仰拱结构，且爆破形状不规则。所以在本实施例中，采用大型矿山切割机配合破碎锤实现快速仰拱破除。
对于既有路面结构层7快速无损破除采取以下方法：首先在路面结构层7布置两条导轨，然后使用矿山切割机沿导轨进行一次切割，再使用液压破碎锤破除仰拱混凝土，最后使用挖机清渣。
对于既有仰拱回填体8快速无损破除采取以下方法：在仰拱回填体8的表面布置两条导轨，再使用矿山切割机沿导轨进行首次切割，使用液压破碎锤破除仰拱混凝土，使用挖机清渣；然后使用矿山切割机沿导轨再次切割，再次使用液压破碎锤破除仰拱混凝土，最后使用挖机再次清渣。
在本实施例中，选用的大型矿山切割机每小时可纵向切割50米，速度快。一般情况下，隧道路面结构层7约0.5-0.7m厚，仰拱回填体8约1-1.5m厚，需要将路面结构7与仰拱回填体8分层破除。为在路面恢复后对中心沟6进行更好的保护，路面结构层7的破除范围比中心沟沟槽5要宽。大型矿山切割机一次切割深度约0.5-1.0m，仰拱深度一般不超过2m；因此，只需2-3次分层切割即可破除至设计深度，形成规整的中心沟沟槽5。在施工过程中吗，对中心沟沟槽5进行最后一次切割时，控制切割深度使中心沟沟槽5的底部比中心沟6预设放置高度低3-5cm。通过矿山切割机进行混凝土切割，可以使形成的中心沟沟槽5壁的表面竖直、光滑平整，最终为一外形规整的正方形沟槽。中心沟沟槽5的切割宽度比预制混凝土构件宽10cm，方便吊装。
采用正方形的管状排水沟排水能力大、适用性强。目前排水沟常用的断面型式有圆形、矩形、正方形(或类正方形，该形状高度与宽度的尺寸相差不大)。由于运营隧道仰拱及路面已浇筑成型，混凝土很难做到按照圆形来破除，且圆形基座的回填处理不容易密实，同等开挖条件下圆形的过水断面利用率偏小；而矩形(如既有路侧边沟)的过水能力有限。因此，选择正方形(或类正方形)，及排水沟的竖向尺寸做到最大，横向尺寸与竖向尺寸基本保持一致，排水沟断面利用率最高，排水能力最强。
3.将预制混凝土构件的管节卡口表面涂抹粘结剂，吊装放进中心沟沟槽内
采用预制钢筋混凝土构件，预制厂批量化、标准化提前生产，预制钢筋混凝土构件的质量可控，不占用洞内施工工期，为快速安装提前做好准备。反之相比，如果采用现场现浇混凝土，则会占用场地，花费大量时间，无法做到快速施工。
将预制混凝土构件运抵现场，在预制混凝土构件的管节卡口表面涂抹粘结剂以防渗漏水，采用装载机将预制混凝土构件吊装进挖好成型的中心沟沟槽内。
4.通过对接相邻两节预制混凝土构件，形成中心沟
将相邻的两节管节状预制钢筋混凝土构件进行对接。如图3所示，在预制钢筋混凝土构件管节的四个角设置15×15mm的倒角以增强结构受力，在本实施例中，选用C35钢筋混凝土。同时如图4所示，对纵向每间隔10-20米的某一段预制钢筋混凝土构件进行特殊设计，在预制钢筋混凝土构件的两侧侧壁开直径10-20cm的预留孔洞63，方便在后续施工时将横向排水管接入中心沟6；在本实施例中，预留孔洞63为圆孔。如图5所示，预制钢筋混凝土构件为每2米一个管节，在构件顶部设置吊环62；在本实施例中，吊环62选用Φ16的尺寸，数量为4个，便于现场拼装。如图6所示，管节首尾端头设置内外卡口643，卡口643的方向与隧道纵坡方向保持一致，可以增强节段间的接缝的防水效果。
5.填充中心沟与中心沟沟槽壁面之间的空隙
使用细石混凝土密实的填充中心沟6与中心沟沟槽5壁面之间的空隙。
6.在隧道两侧的既有路侧边沟与中心沟沟槽之间，分别以一定坡度值横向开挖横向排水沟槽
在隧道两侧的既有路侧边沟4与中心沟沟槽5之间，纵向方向上每间隔10-20米横向开挖横向排水沟槽。在本实施例中，以隧道左幅的既有路侧边沟4与中心沟6之间的横向排水沟槽为第一横向排水沟槽9，以隧道右幅的既有路侧边沟4与中心沟6之间的横向排水沟槽为第二横向排水沟槽10。横向排水沟槽宽约100cm，深约0.3-0.5m，横向排水沟槽底部的坡度值为4％-6％,在本实施中优选为5％。
横向排水沟槽开挖的方法如下：首先使用小型切割机切割出两条横缝，再使用液压破碎锤破除仰拱混凝土，最后使用小型挖机清渣。
7.在横向排水沟槽内放置横向排水管，使横向排水管的一端与既有侧排水沟相连接，另一端接入中心沟的预留孔洞内
在开挖的第一横向排水沟槽9和第二横向排水沟槽10内分别放置横向排水管，使横向排水管的一端与既有路侧边沟4相接，另一端接入中心沟6的预留孔洞内。在本实施例中，横向排水管采用DN200的HDPE圆管，可以保证将既有路侧边沟4的水迅速导入中心沟6。横向排水管放置并接好后，外壁用混凝土包裹。
8.对开挖路面进行恢复
为减小中心沟的结构受力，增强路面结构整体性，需要对开挖路面进行恢复。首先在中心沟的表面铺设自粘式防水卷材，使用卷材包裹中心沟的表面四周；然后使用现浇钢筋混凝土面板铺设路面结构层，再使用沥青铺设路面面层。在本实施例中，恢复路面采用与原路面结构同厚度的钢筋混凝土面板，沥青在路面铺设的厚度也与原路面保持一致。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的权利要求和说明书的范围当中。

Claims (10)

1.一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在路面放线确定中心沟(6)位置，所述中心沟(6)位置设在偏离隧道中线(1)的1-2米处；
S2.快速破除路面结构层(7)及仰拱回填体(8)，形成中心沟沟槽(5)；
S3.将预制混凝土构件的管节卡口表面涂抹粘结剂，吊装放进中心沟沟槽(5)内；
S4.通过对接相邻两节预制混凝土构件，形成中心沟(6)；
S5.填充中心沟(6)与中心沟沟槽(5)壁面之间的空隙；
S6.在隧道两侧的既有路侧边沟(4)与中心沟沟槽(5)之间，分别以一定坡度值横向开挖第一横向排水沟槽(9)和第二横向排水沟槽(10)；所述第一横向排水沟槽(9)和所述第二横向排水沟槽(10)均为多个；
S7.在多个所述第一横向排水沟槽(9)和多个所述第二横向排水沟槽(10)内部，分别放置横向排水管，使所述横向排水管的一端与既有路侧边沟(4)相连接，另一端接入中心沟(6)的预留孔洞内；
S8.对开挖路面进行恢复。
2.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于，步骤S2中所述快速破除路面结构层(7)及仰拱回填体(8)的方法包括：使用矿山切割机和液压破碎锤，对路面结构层(7)与仰拱回填体(8)进行快速分层破除；路面结构层(7)的破除范围比中心沟沟槽(5)宽。
3.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于，步骤S2中所述快速破除路面结构层(7)的方法具体如下：
在路面结构层(7)布置两条导轨；
使用矿山切割机沿导轨进行切割；
使用液压破碎锤破除仰拱混凝土；
使用挖机进行清渣。
4.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于，步骤S2中所述快速破除仰拱回填体(8)的方法具体如下：
在仰拱回填体(8)表面布置两条导轨；
使用矿山切割机沿导轨进行首次切割；
使用液压破碎锤破除仰拱混凝土；
使用挖机进行清渣；
使用矿山切割机沿导轨进行再次切割；
用液压破碎锤再次破除仰拱混凝土；
使用挖机进行再次清渣。
5.根据权利要求4所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于：所述使用矿山切割机沿导轨进行再次切割时，切割后中心沟沟槽(5)底部比中心沟(6)预设放置高度低3-5cm，所述3-5cm的空间采用细石混凝土找平。
6.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于：所述中心沟沟槽(5)的形状包括正方形沟槽。
7.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于：步骤S6中所述一定坡度值为4％-6％。
8.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于：步骤S6中所述开挖第一横向排水沟槽(9)和第二横向排水沟槽(10)的方法具体如下：
使用石材切割机切割出两条横缝；
使用液压破碎锤破除仰拱混凝土；
使用挖机进行清渣。
9.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于：步骤S8中所述对开挖路面进行恢复的方法具体如下：
在中心沟表面铺设自粘式防水卷材；
使用现浇钢筋混凝土面板铺设形成新的路面结构层；
使用沥青铺设路面面层。
10.根据权利要求1所述一种不中断交通的隧道增设中心沟方案及快速施工方法，其特征在于：所述预制混凝土构件的管节四个角设置倒角(61)，管节首尾端头设置内外卡口(643)，所述卡口的方向与隧道纵坡方向保持一致。
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