CN116220701B - 一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法 - Google Patents

一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种新建隧道与既有隧道改扩建并施工方法。既有隧道左线线路中线与新建隧道左线线路中线线间距为0.6‑15.1m。根据线间距变化情况，结合施工工艺，并不断调整施工工序，将改扩建段划分为两个作业区段，0.6‑5.5m区段与5.5‑15.1m区段。在每个区段采取不同的支护施工方法。本发明有效地解决了改扩建段并线施工难题，降低了改扩建段并线施工中发生偏压、坍塌等多种安全风险。

Description

一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法
技术领域
本发明涉及建筑施工领域，具体涉及一种隧道施工方法。
背景技术
近年来，随着我国高速铁路工程的建设发展，隧道地质围岩条件越来越复杂，改扩建段施工也逐渐增多，但目前铁路客运专线双线隧道的大断面改扩建施工案例很少，没有完全成熟的施工经验可以借鉴，更缺少成熟的技术支撑，高速铁路双线大断面隧道改扩建段并线施工成为一个施工难题。
改扩建段并线施工中，每一个施工里程对应的两横断面都在变化，一般来说，既有隧道与新建隧道线间距在0.6-15.1m之间，且既有隧道与新建隧道均为双线大断面。在现有条件下，大断面改扩建段并线存在着施工难度大，拆除作业空间狭小，安全风险高，施工效率低等问题。
发明内容
本发明的目的是解决现在双线大断面隧道改扩建并线施工的安全风险问题，提供一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法提高工作效率。
本发明为解决上述问题所采用的技术方案是：
一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，当作业区段的隧道中线间距在5.5-15.1m之间时，采取如下施工方法：
S1、在既有隧道洞内拆除既有设备、轨道、水沟电缆槽与电缆线管线；
S2、对既有隧道衬砌拱墙进行径向注浆加固；
S3、待既有隧道衬砌固结后，在既有隧道内分层浇筑中隔墙，在混凝土浇筑过程中，预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管；
S4、新建隧道开挖前，对拱部144°范围内新开挖围岩进行超期支护及注浆加固处理，在所述新开挖围岩向前方设置超前小导管；
S5、在新建隧道洞内上台阶开挖并进行新建隧道初期支护，同时进行扩挖范围内既有隧道上台阶初期支护与二次衬砌拆除；
S6、开始进行新建隧道中、下台阶开挖与初期支护，同时进行既有隧道左侧中、下台阶初期支护与二次衬砌拆除；
S7、进行新建隧道仰拱初期支护施工；
S8、进行防排水结构施工，并跟进新建隧道仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工；
S9、分层回填中隔墙与既有隧道右侧拱墙之间的剩余空间，回填至拱顶，逐层夯填密实。
优选的是，所述中隔墙最底部宽度不小于2.5m，分层施作中隔墙每层高度不大于1m。
优选的是，步骤S4中，所述超前小导管规格为φ42。
优选的是，步骤S9中，分层回填中隔墙与既有隧道右侧拱墙之间的剩余空间时，每层厚度不大于0.3m。
一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，当作业区段的隧道中线间距在0.6-5.5m之间时，采取如下施工方法：
S1、在既有隧道洞内拆除既有设备、轨道、水沟电缆槽与电缆线管线；
S2、对既有隧道衬砌拱墙进行径向注浆加固；
S3、待既有隧道衬砌固结后，在既有隧道仰拱顶面安装新建隧道右侧下台阶拱架，并用喷射混凝土将拱架右侧既有隧道空间范围内喷满；
S4、既有隧道内渣土回填至上台阶，拆除扩挖范围内既有隧道上台阶初期支护及二次衬砌，同时进行新建隧道上台阶开挖与初期支护施工，并使用喷射混凝土将既有隧道右侧拱部三角区填充密实；
S5、完成上台阶初期支护拱架并喷射混凝土施工后，开始清除回填土，拆除既有隧道左侧初期支护及二次衬砌，同时进行新建隧道左侧下台阶初期支护施工；
S6、进行新建隧道仰拱初期支护施工；
S7、进行防排水结构施工，并跟进新建隧道仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工。
优选的是，在所述步骤S3和所述步骤S4喷射过程中，预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管。
优选的是，所述新建隧道预埋初期支护边墙系统锚杆顶部设置弯钩，长度40cm，新建隧道预埋初期支护边墙系统锚杆布置形式按1.2m×1.0m(环×纵)设置。
优选的是，采用C25喷射混凝土将新建隧道右侧下台阶拱架右侧既有隧道空间范围内与既有隧道右侧拱部三角区填充密实。
优选的是，新建隧道开挖时采用挖机配合破碎锤进行挖掘。
优选的是，步骤S2中，对既有隧道衬砌拱墙采用4m钢花管进行径向注浆加固，其中注浆管间距为2m×2m(纵×环)。
本发明具有如下有益效果：创新完成新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，成功解决了双线大断面隧道改扩建进口端主要穿过砂质黄土段，隧道埋深浅，并且偏压严重的施工问题，有效降低了改扩建段并线施工中发生偏压、坍塌等多种安全风险；同时，通过分区段改进工艺工法，提高了改扩建施工工效，有效降低了施工成本，也保证了在0.6-5.5m改扩建区段施工时，既有隧道内施工运输车辆的正常通行。
某新建隧道穿行于低中山山体，进口端为改扩建并线施工段，长432m，最大埋深305m，最小曲线半径1400m，最大坡度4‰，新建隧道与既有隧道线间距由最大15.1m逐渐变小至0.6m，在此施工过程中，两隧道断面相互交叉重叠部分处于逐渐变化状态。传统的施工方法是：将既有隧道全部回填后，新建隧道采用暗挖法进行新建隧道开挖、支护与衬砌施工，施组计划工期预估为12个月，现场施工成本预计约为4650万元。而采用本发明方法，经估算，预计可将工期提前约80-90天，同时直接节约现场施工成本约800-1000万元，为施工项目履约创效提供了重要支撑。
附图说明
图1为本发明方法在新建隧道与既有隧道改扩建并线施工平面示意图；
图2为本发明方法在隧道中线间距在5.5-15.1m区段的流程示意图；
图3为本发明方法在隧道中线间距在0.6-5.5m区段的流程示意图；
图4为本发明方法在隧道中线间距在5.5-15.1m区段的施工工序图；
图5为本发明方法在隧道中线间距在0.6-5.5m区段的施工工序图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
为便于对本发明实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例子做进一步的解释说明。
本发明方法在新建隧道与既有隧道改扩建并线施工平面示意图如图1，其中实线表示既有隧道，虚线表示新建隧道，既有隧道与新建隧道两条线合并入一条线，两个隧道中线的线间距，在改扩建并线施工中逐渐变化而靠近。L1区段线间距为5.5-15.1m，L2区段线间距为0.6-5.5m。
实施例1
如图2及4所示，作业区段L1为隧道中线间距（即指新建隧道与既有隧道中线间距）在5.5-15.1m之间的施工区段，本发明新建隧道与既有隧道改扩建并线施工工艺包括以下步骤：
S1、既有隧道内拆除既有“四电”设备、轨道、水沟电缆槽、电缆线等管线；
S2、所述既有设备拆除完成后，对既有隧道衬砌拱墙采用4m钢花管进行径向注浆加固，注浆管间距2m×2m(纵×环)；
S3、待既有隧道衬砌固结后，在既有隧道内分层浇筑中隔墙，中隔墙形状为下宽上窄逐层渐变型，用以承受既有隧道初支与二衬拆除后的竖向剪力与新建隧道水平力；中隔墙最底部宽度为2.5m，分层施作中隔墙每层高度为1.0m；
在中隔墙混凝土浇筑过程中，预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管；新建隧道预埋初期支护边墙系统锚杆顶部设置弯钩，长度40cm；新建隧道预埋初期支护边墙系统锚杆外漏部分预留搭接长度，布置形式按1.2m×1.0m(环×纵)设置；
S4、新建隧道开挖前，对拱部144°范围内新开挖的围岩进行超期支护及注浆加固处理，在所述围岩向前方设置φ42超前小导管；
S5、在线间距较大时，以在新建隧道洞内上台阶开挖与初期支护为主，同时进行扩挖范围内既有隧道上台阶初期支护与二次衬砌拆除；拆除时，既有隧道初期支护（初支）拱架与钢筋采用电焊机切割，既有隧道初支及二次衬砌混凝土采用破碎锤进行凿除，新建隧道采用挖机配合破碎锤进行开挖。
S6、完成上台阶10榀初期支护拱架与喷射混凝土施工后，开始分别进行新建隧道中台阶和下台阶开挖与初期支护，同时进行既有隧道左侧中、下台阶初期支护与二次衬砌拆除；
S7、进行新建隧道仰拱初期支护施工。施工时，在改扩建段始终处于“线路左侧为实（大部分）、线路右侧为虚（小部分）”的条件下，采用部分扩挖，部分回填施工；
S8、施工过程中，加强既有隧道与新建隧道监控量测，确保初期支护拱顶沉降与水平收敛累计最大变形量满足规范要求；随后进行防排水结构施工，并及时跟进新建隧道仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工；
S9、采用洞内渣土分层回填中隔墙与既有隧道右侧拱墙之间剩余空间，回填至拱顶，逐层夯填密实；分层回填既有隧道剩余空隙每层厚度为0.3m。
步骤S6中，新建隧道中台阶和下台阶开挖与初期支护，中台阶和下台阶应间隔一定步距开挖，且左右两侧要错开施工。
步骤S7中，改扩建段始终处于“线路左侧为实（大部分）、线路右侧为虚（小部分）”，利用新建隧道上台阶开挖洞渣预留核心土，并填满线路右侧空间，以形成上台阶施工作业平台。
所述新建隧道初期支护包括：I22a型钢钢架、纵向φ22连接钢筋、拱部120°范围内φ25低预应力中空锚杆（树脂卷型）、边墙φ22砂浆锚杆、φ42锁脚锚管、φ8钢筋网和C25喷射混凝土。
实施例2
如图3及5所示，隧道中线间距在0.6-5.5m之间变化时为作业区段L2，本发明施工方法包括以下步骤：
S1、既有隧道内拆除既有“四电”设备、轨道、水沟电缆槽、电缆线等管线；
S2、拆除完成后，对既有隧道衬砌拱墙采用4m钢花管进行径向注浆加固，注浆管间距2m×2m(纵×环)；
S3、待既有隧道衬砌固结后，在既有隧道仰拱顶面安装新建隧道右侧下台阶拱架，并用C25喷射混凝土将拱架右侧既有隧道空间范围内喷满；预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管；
S4、既有隧道内渣土回填至上台阶，拆除扩挖范围内既有隧道上台阶初期支护及二次衬砌，同时进行新建隧道上台阶开挖与新建隧道初期支护施工，并使用C25喷射混凝土将既有隧道右侧拱部三角区填充密实，同时预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管；新建隧道初期支护包括：I22a型钢钢架、纵向φ22连接钢筋、拱部120°范围内φ25低预应力中空锚杆（树脂卷型）、边墙φ22砂浆锚杆、φ42锁脚锚管、φ8钢筋网和C25喷射混凝土；
S5、完成上台阶10榀初期支护拱架与喷射混凝土施工后，开始清除回填土，拆除既有隧道左侧初期支护及二次衬砌，同时进行新建隧道左侧下台阶初期支护施工；
S6、进行新建隧道仰拱初期支护施工，施工时，在改扩建段始终处于“线路左侧为实（小部分）、线路右侧为虚（大部分）”的条件下，采用部分扩挖，部分回填。
S7、施工过程中，加强既有隧道与新建隧道监控量测，确保初期支护拱顶沉降与水平收敛累计最大变形量满足规范要求，随后进行防排水结构施工，并及时跟进新建隧道仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽等施工。
步骤S3和S4中，新建隧道初期支护边墙系统锚杆顶部设置弯钩，长度40cm，预埋锚杆外漏部分预留搭接长度即可，锚杆布置形式：1.2m×1.0m(环×纵)。
步骤S5中，既有隧道初支拱架与钢筋采用电焊机切割，既有隧道初支及二次衬砌混凝土采用破碎锤进行凿除，新建隧道采用挖机配合破碎锤进行开挖，严禁钻爆法施工。
步骤S6中，改扩建段始终处于“线路左侧为实（小部分）、线路右侧为虚（大部分）”，但大部分回填土需从洞外运至下台阶，以形成上台阶施工作业平台。
以上所述仅为本发明较佳的实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此。任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，均应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，当作业区段的隧道中线间距在5.5-15.1m之间时，采取如下施工方法：
步骤S1、在既有隧道洞内拆除既有设备、轨道、水沟电缆槽与电缆线管线；
步骤S2、对既有隧道衬砌拱墙进行径向注浆加固；
步骤S3、待既有隧道衬砌固结后，在既有隧道内分层浇筑中隔墙，在混凝土浇筑过程中，预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管；
步骤S4、新建隧道开挖前，对拱部144°范围内新开挖围岩进行超期支护及注浆加固处理，在所述新开挖围岩向前方设置超前小导管；
步骤S5、在新建隧道洞内上台阶开挖并进行新建隧道初期支护，同时进行扩挖范围内既有隧道上台阶初期支护与二次衬砌拆除；
步骤S6、开始进行新建隧道中台阶、下台阶开挖与初期支护，同时进行既有隧道左侧中台阶、下台阶初期支护与二次衬砌拆除；
步骤S7、进行新建隧道仰拱初期支护施工；
步骤S8、进行防排水结构施工，并跟进新建隧道仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工；
步骤S9、分层回填中隔墙与既有隧道右侧拱墙之间的剩余空间，回填至拱顶，逐层夯填密实。
2.根据权利要求1所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，所述中隔墙最底部宽度不小于2.5m，分层施作中隔墙每层高度不大于1m。
3.根据权利要求1所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，步骤S4中，所述超前小导管规格为φ42mm。
4.根据权利要求1所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，步骤S9中，分层回填中隔墙与既有隧道右侧拱墙之间的剩余空间时，每层厚度不大于0.3m。
5.一种新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，当作业区段的隧道中线间距在0.6-5.5m之间时，采取如下施工方法：
步骤S1、在既有隧道洞内拆除既有设备、轨道、水沟电缆槽与电缆线管线；
步骤S2、对既有隧道衬砌拱墙进行径向注浆加固；
步骤S3、待既有隧道衬砌固结后，在既有隧道仰拱顶面安装新建隧道右侧下台阶拱架，并用喷射混凝土将所述新建隧道右侧下台阶拱架的右侧既有隧道空间范围内喷满；
步骤S4、既有隧道内渣土回填至上台阶，拆除扩挖范围内既有隧道上台阶初期支护及二次衬砌，同时进行新建隧道上台阶开挖与初期支护施工，并使用喷射混凝土将既有隧道右侧拱部三角区填充密实；
步骤S5、完成上台阶初期支护拱架并喷射混凝土施工后，开始清除回填土，拆除既有隧道左侧初期支护及二次衬砌，同时进行新建隧道左侧下台阶初期支护施工；
步骤S6、进行新建隧道仰拱初期支护施工；
步骤S7、进行防排水结构施工，并跟进新建隧道仰拱、仰拱填充、二次衬砌及水沟电缆槽施工。
6.根据权利要求5所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，在所述步骤S3喷射过程和所述步骤S4喷射过程中，预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆和拱架连接板位置的锁脚锚管。
7.根据权利要求1或6所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，所述预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆顶部设置弯钩，长度为40cm，所述预埋新建隧道初期支护边墙系统锚杆布置形式按环1.2m×纵1.0m设置。
8.根据权利要求5所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，采用C25喷射混凝土将所述新建隧道右侧下台阶拱架的右侧既有隧道空间范围内与所述既有隧道右侧拱部三角区填充密实。
9.根据权利要求1或5所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，新建隧道开挖时采用挖机配合破碎锤进行挖掘。
10.根据权利要求1或5所述的新建隧道与既有隧道改扩建并线施工方法，其特征在于，所述步骤S2中，对所述既有隧道衬砌拱墙采用4m钢花管进行所述径向注浆加固，其中注浆管间距为纵2m×环2m。
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