一種既有隧道拓寬施工方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種既有隧道拓寬施工方法，其采用開挖洞碴對既有隧道進(jìn)行洞內(nèi)回填加固，以便對既有隧道結(jié)構(gòu)形成有效的側(cè)向防護(hù)，利用既有隧道結(jié)構(gòu)對隧道拓寬開挖斷面所形成的分塊和徑向支護(hù)作用以及對洞內(nèi)掌子面所形成的縱向支撐作用，使既有隧道結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮類似于掌子面核心土的空間支護(hù)的效果，可有效控制圍巖變形；沿既有隧道結(jié)構(gòu)的周邊，采用上臺階弧形分步開挖、下臺階左右側(cè)跳挖馬口和仰拱分段落底的環(huán)形分步開挖的施工方法，可減小分步開挖的寬度和高度，大大降低隧道拓寬施工難度，減少或避免設(shè)置臨時支護(hù)措施。本發(fā)明還可以適合右側(cè)拓寬、左側(cè)拓寬和左右兩側(cè)拓寬的三種拓寬方式，并且在不同拓寬方式之間的工法轉(zhuǎn)換的銜接比較簡單。
【專利說明】一種既有隧道拓寬施工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及隧道工程領(lǐng)域，具體涉及一種既有隧道拓寬施工方法。

【背景技術(shù)】
[0002]將既有隧道進(jìn)行原位拓寬一般有三種方法:一種是向既有隧道的右側(cè)拓寬，將既有隧道布置在拓寬隧道的左部；另一種是向既有隧道的左側(cè)拓寬，即既有隧道位于拓寬隧道的右部；還有一種是向既有隧道的左右兩側(cè)拓寬，此時既有隧道位于拓寬隧道的中部。受既有隧道洞外建筑物分布、用地條件以及洞外接線條件等諸多因素的影響，既有隧道拓寬方法可能有多種組合，甚至可能在同一座隧道內(nèi)出現(xiàn)三種拓寬方法，不同拓寬方法之間的工法轉(zhuǎn)換的銜接比較復(fù)雜，其工期長，技術(shù)要求也比較高。
[0003]既有隧道拓寬后的隧道開挖總跨度和總高度以及開挖面積均比較大。現(xiàn)有的隧道拓寬施工技術(shù)一般是借鑒新建大跨隧道的施工技術(shù)，采用上下臺階法、CD法或CRD法等分步開挖的施工方法；由于沒有充分利用既有隧道結(jié)構(gòu)對圍巖的支護(hù)作用，現(xiàn)有的隧道拓寬施工技術(shù)往往是將既有隧道結(jié)構(gòu)和圍巖一起進(jìn)行開挖或拆除，其開挖跨度大，施工難度高。雖然，相對新建結(jié)構(gòu)而言，既有隧道結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能可能存在不同程度的弱化，但是，既有隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)仍然是一個相對穩(wěn)定的支護(hù)體系，在施工中仍然具有較好的空間支護(hù)的作用，可作為隧道拓寬施工中的臨時支護(hù)結(jié)構(gòu)予以充分利用。實際上，既有隧道的拓寬開挖范圍僅僅局限于既有隧道結(jié)構(gòu)的周邊圍巖，采用分步開挖后，其分步開挖寬度和高度均比較小，如果能夠合理利用既有隧道結(jié)構(gòu)對圍巖的支護(hù)作用，可大大降低隧道拓寬施工的難度，減少或避免設(shè)置臨時支護(hù)措施。因此，現(xiàn)有的隧道拓寬施工技術(shù)可進(jìn)一步優(yōu)化。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題作出改進(jìn)，即本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種既有隧道拓寬施工方法，其能夠方便不同拓寬方法之間的工法轉(zhuǎn)換銜接，施工中能夠合理利用既有隧道結(jié)構(gòu)對圍巖的空間支護(hù)作用，可降低隧道拓寬施工的難度。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種既有隧道拓寬施工方法，包括以下施工步驟:
1)利用開挖洞碴回填既有隧道內(nèi)的下臺階部分，形成下臺階回填層，以便對既有隧道結(jié)構(gòu)形成側(cè)向防護(hù)的作用；
2)開挖上臺階拱頂部分，包括開挖既有隧道拱頂圓心角范圍內(nèi)的拱頂部分圍巖、拆除該范圍內(nèi)的拱頂既有結(jié)構(gòu)，并利用拱頂部分開挖洞碴，對既有隧道內(nèi)的上臺階進(jìn)行回填，以對既有隧道結(jié)構(gòu)形成具有側(cè)向防護(hù)作用的上臺階回填層；同時，及時施作上臺階拱頂部分初期支護(hù)和鎖腳錨桿；
3)開挖上臺階左部圍巖、拆除左部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作上臺階左部初期支護(hù)和鎖腳錨桿;
4)開挖上臺階右部圍巖、拆除右部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作上臺階右部初期支護(hù)和鎖腳錨桿;
5)開挖下臺階左部圍巖、拆除左部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作下臺階左部初期支護(hù)和鎖腳錨桿;
6)開挖下臺階右部圍巖、拆除右部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作下臺階右部初期支護(hù)和鎖腳錨桿;
7)下臺階左部落底開挖，并及時施作下臺階左部落底初期支護(hù)和鎖腳錨桿；
8)下臺階右部落底開挖，并及時施作下臺階右部落底初期支護(hù)和鎖腳錨桿；
9)下臺階中部落底開挖，包括開挖下臺階中部落底圍巖、拆除底部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作下臺階中部落底初期支護(hù)；
10)澆筑施工仰拱、邊墻和拱部二次襯砌，并同步鋪設(shè)施工防水層結(jié)構(gòu)。
[0006]進(jìn)一步的，在步驟I)中，可根據(jù)既有隧道病害情況和工程需要，首先在既有隧道內(nèi)對襯砌結(jié)構(gòu)背后的病害進(jìn)行注漿加固處理，以確保工程施工安全。
[0007]進(jìn)一步的，在步驟2)、3)、4)中，可根據(jù)隧道圍巖條件情況和工程需要，首先施作超前大管棚、超前小導(dǎo)管或超前錨桿等超前預(yù)支護(hù)措施。
[0008]進(jìn)一步的，在步驟2)、3)、4)中，當(dāng)上臺階左部或上臺階右部的開挖寬度比較小、難以形成施工工作面時，可將上臺階左部或上臺階右部開挖的施工順序調(diào)整至與上臺階拱部部分開挖同步施工，即將步驟2)和步驟3)同步實施，或者將步驟2)和步驟4)同步實施。
[0009]進(jìn)一步的，在步驟2)中，可根據(jù)具體工程情況和施工要求，調(diào)整既有隧道拱頂圓心角的大小，上臺階拱頂部分開挖洞碴量應(yīng)滿足上臺階回填層的回填量要求，上臺階拱頂部分初期支護(hù)的左右側(cè)拱腳處鉛垂線應(yīng)位于下臺階左右部既有結(jié)構(gòu)的外側(cè)。
[0010]進(jìn)一步的，在步驟2)、3)、4)中，可根據(jù)隧道圍巖條件情況和施工需要，設(shè)置臨時仰拱支護(hù)措施。
[0011]進(jìn)一步的，在步驟3)、4)、5)、6)、7)、8)中，當(dāng)隧道右部的開挖寬度比左部的開挖寬度小時，則先施工右部、后施工左部，即按照4)、3)、6)、5)、8)、7)的先后順序施工。
[0012]進(jìn)一步的，在步驟3)、4)、5)、6)中，當(dāng)開挖寬度比較大、可形成施工工作面時，可首先開挖既有結(jié)構(gòu)外側(cè)的圍巖并及時施作初期支護(hù)和鎖腳錨桿，之后，再拆除既有結(jié)構(gòu)，并適時清除既有隧道內(nèi)的上、下臺階回填層。
[0013]進(jìn)一步的，在步驟3)、4)、5)、6)中，在確保上下臺階回填層對既有結(jié)構(gòu)形成有效防護(hù)、并兼顧上下臺階施工方便的前提下，及時開挖清除上下臺階回填層。
[0014]進(jìn)一步的，在步驟5)、6)、7)、8)中，當(dāng)下臺階左部落底或下臺階右部落底的開挖高度或?qū)挾缺容^小、難以形成施工工作面時，可將下臺階左部落底或下臺階右部落底的開挖施工順序調(diào)整至與下臺階左部或下臺階右部開挖同步施工，即將步驟5)和步驟7)同步實施，或者將步驟6)和步驟8)同步實施。
[0015]進(jìn)一步的，在步驟10)中，二次襯砌施工是在隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定之后進(jìn)行的，當(dāng)施工需要時，也可按二次襯砌承受相應(yīng)荷載設(shè)計而提前施工二次襯砌。
[0016]進(jìn)一步的，在隧道施工的全過程中，須根據(jù)監(jiān)控量測信息，及時調(diào)整各施工工作面之間的安全距離，以及各施工順序之間的施工時間。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果:本發(fā)明采用開挖洞碴對既有隧道進(jìn)行洞內(nèi)回填加固，以便對既有隧道結(jié)構(gòu)形成有效的側(cè)向防護(hù)，并利用既有隧道結(jié)構(gòu)對隧道拓寬開挖斷面所形成的分塊和徑向支護(hù)作用以及對洞內(nèi)掌子面所形成的縱向支撐作用，使既有隧道結(jié)構(gòu)能夠發(fā)揮類似于掌子面核心土的空間支護(hù)的效果，可有效控制圍巖變形；沿既有隧道結(jié)構(gòu)的周邊，采用上臺階弧形分步開挖、下臺階左右側(cè)跳挖馬口和仰拱分段落底的環(huán)形分步開挖的施工方法，可減小分步開挖的寬度和高度，大大降低隧道拓寬施工難度，減少或避免設(shè)置臨時支護(hù)措施。本發(fā)明還可以適合右側(cè)拓寬、左側(cè)拓寬和左右兩側(cè)拓寬的三種拓寬方式，并且在不同拓寬方式之間的工法轉(zhuǎn)換的銜接比較簡單。
[0018]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1為本發(fā)明實施例的施工方法示意圖。
[0020]圖中:1_下臺階回填層，2-拱頂部分，2a_拱頂既有結(jié)構(gòu)，3-上臺階回填層，4_上臺階左部，4a-上臺階左部既有結(jié)構(gòu),5-上臺階右部,5a-上臺階右部既有結(jié)構(gòu),6_下臺階左部，6a_下臺階左部既有結(jié)構(gòu)，7-下臺階右部，7a_下臺階右部既有結(jié)構(gòu)，8-下臺階左部落底，9-下臺階右部落底，10-下臺階中部落底，1a-底部既有結(jié)構(gòu)，11-鎖腳錨桿，12-初期支護(hù)，13- 二次襯砌，14-既有隧道拱頂圓心角，15-既有隧道中線，16-左側(cè)拱腳處鉛垂線，17-右側(cè)拱腳處鉛垂線。

【具體實施方式】
[0021]下面以具體實施例進(jìn)行闡述，如圖1所示，一種既有隧道拓寬施工方法，包括以下步驟:
1)利用開挖洞碴回填既有隧道內(nèi)的下臺階部分，形成下臺階回填層1，以便對下臺階左部既有結(jié)構(gòu)6a和下臺階右部既有結(jié)構(gòu)7a形成側(cè)向防護(hù)的作用；
2)開挖上臺階拱頂部分2，包括開挖既有隧道拱頂圓心角14范圍內(nèi)的拱頂部分2圍巖、拆除該范圍內(nèi)的拱頂既有結(jié)構(gòu)2a，并利用拱頂部分2開挖所產(chǎn)生的洞碴，對既有隧道內(nèi)的上臺階進(jìn)行回填，以對上臺階左部既有結(jié)構(gòu)4a和上臺階右部既有結(jié)構(gòu)5a形成具有側(cè)向防護(hù)作用的上臺階回填層3 ;同時，及時施作上臺階拱頂部分2初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11 ；
3)開挖上臺階左部4圍巖、拆除左部既有結(jié)構(gòu)4a，并及時施作上臺階左部4初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11 ；
4)開挖上臺階右部5圍巖、拆除右部既有結(jié)構(gòu)5a，并及時施作上臺階右部5初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11 ；
5)開挖下臺階左部6圍巖、拆除左部既有結(jié)構(gòu)6a，并及時施作下臺階左部6初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11 ；
6)開挖下臺階右部7圍巖、拆除右部既有結(jié)構(gòu)7a，并及時施作下臺階右部7初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11 ；
7)下臺階左部落底8開挖，并及時施作下臺階左部落底8初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11；
8)下臺階右部落底9開挖，并及時施作下臺階右部落底9初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11；
9)下臺階中部落底10開挖，包括開挖下臺階中部落底10圍巖、拆除底部既有結(jié)構(gòu)10a，并及時施作下臺階中部落底10初期支護(hù)12 ；
10)澆筑施工仰拱、邊墻和拱部二次襯砌13，并同步鋪設(shè)施工防水層結(jié)構(gòu)。
[0022]在步驟I)中，可根據(jù)既有隧道病害情況和工程需要，首先在既有隧道內(nèi)對襯砌結(jié)構(gòu)背后的病害進(jìn)行注漿加固處理，以確保工程施工安全。
[0023]在步驟2)、3)、4)中，可根據(jù)隧道圍巖條件情況和工程需要，首先施作超前大管棚、超前小導(dǎo)管或超前錨桿等超前預(yù)支護(hù)措施。
[0024]在步驟2)、3)、4)中，當(dāng)上臺階左部4或上臺階右部5的開挖寬度比較小、難以形成施工工作面時，可將上臺階左部4或上臺階右部5開挖的施工順序調(diào)整至與上臺階拱部部分2開挖同步施工，即將步驟2)和步驟3)同步實施，或者將步驟2)和步驟4)同步實施。
[0025]在步驟2)中，可根據(jù)具體工程情況和施工要求，調(diào)整既有隧道拱頂圓心角14的大小，上臺階拱頂部分2開挖洞碴量應(yīng)滿足上臺階回填層3的回填量要求，上臺階拱頂部分2初期支護(hù)12的左側(cè)拱腳鉛垂線16應(yīng)位于下臺階左部既有結(jié)構(gòu)(6a)的外側(cè)、右側(cè)拱腳處鉛垂線17應(yīng)位于下臺階右部既有結(jié)構(gòu)(7a)的外側(cè)。
[0026]在步驟2)、3)、4)中，可根據(jù)隧道圍巖條件情況和施工需要，設(shè)置臨時仰拱支護(hù)措施。
[0027]在步驟3)、4)、5)、6)、7)、8)中，當(dāng)上臺階右部5和下臺階右部7的開挖寬度比上臺階左部4和下臺階左部6的開挖寬度小時，則先施工上臺階右部5、下臺階右部7和下臺階右部落底9，后施工上臺階左部4、下臺階左部6和下臺階左部落底8，即按照4)、3)、6)、
5)、8)、7)的先后順序施工。
[0028]在步驟3)或4)或5)或6)中，當(dāng)開挖寬度比較大、可形成施工工作面時，可首先開挖既有結(jié)構(gòu)外側(cè)的上臺階左部4或上臺階右部5或下臺階左部6或下臺階右部7圍巖，并及時施作初期支護(hù)12和鎖腳錨桿11，之后，再拆除上臺階左部既有結(jié)構(gòu)(4a)或上臺階右部既有結(jié)構(gòu)(5a)或下臺階左部既有結(jié)構(gòu)(6a)或下臺階右部既有結(jié)構(gòu)(7a)，并清除上臺階回填層3或下臺階回填層I。
[0029]在步驟3)、4)、5)、6)中，在確保上臺階回填層3或下臺階回填層I對既有結(jié)構(gòu)形成有效側(cè)向防護(hù)、并兼顧上下臺階施工方便的前提下，及時開挖清除上臺階回填層3或下臺階回填層I。
[0030]在步驟5)、6)、7)、8)中，當(dāng)下臺階左部落底8或下臺階右部落底9的開挖高度或?qū)挾缺容^小、難以形成施工工作面時，可將下臺階左部落底8或下臺階右部落底9的開挖施工順序調(diào)整至與下臺階左部6或下臺階右部7開挖同步施工，即將步驟5)和步驟7)同步實施，或者將步驟6)和步驟8)同步實施。
[0031]在步驟10)中，二次襯砌13施工是在隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定之后進(jìn)行的，當(dāng)施工需要時，也可按二次襯砌13承受相應(yīng)荷載設(shè)計而提前施工二次襯砌。
[0032]在本實施例中，在隧道施工的全過程中，須根據(jù)監(jiān)控量測信息，及時調(diào)整各施工工作面之間的安全距離，以及各施工順序之間的施工時間。
[0033]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例子而已，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，任何未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例子所做的任何簡單修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于，包括以下步驟: 1)利用開挖洞碴回填既有隧道內(nèi)的下臺階部分，形成下臺階回填層，以便對既有隧道結(jié)構(gòu)形成側(cè)向防護(hù)的作用； 2)開挖上臺階拱頂部分，包括開挖既有隧道拱頂圓心角范圍內(nèi)的拱頂部分圍巖、拆除該范圍內(nèi)的拱頂既有結(jié)構(gòu)，并利用拱頂部分開挖洞碴，對既有隧道內(nèi)的上臺階進(jìn)行回填，以對既有隧道結(jié)構(gòu)形成具有側(cè)向防護(hù)作用的上臺階回填層；同時，及時施作上臺階拱頂部分初期支護(hù)和鎖腳錨桿； 3)開挖上臺階左部圍巖、拆除左部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作上臺階左部初期支護(hù)和鎖腳錨桿; 4)開挖上臺階右部圍巖、拆除右部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作上臺階右部初期支護(hù)和鎖腳錨桿; 5)開挖下臺階左部圍巖、拆除左部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作下臺階左部初期支護(hù)和鎖腳錨桿; 6)開挖下臺階右部圍巖、拆除右部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作下臺階右部初期支護(hù)和鎖腳錨桿; 7)下臺階左部落底開挖，并及時施作下臺階左部落底初期支護(hù)和鎖腳錨桿； 8)下臺階右部落底開挖，并及時施作下臺階右部落底初期支護(hù)和鎖腳錨桿； 9)下臺階中部落底開挖，包括開挖下臺階中部落底圍巖、拆除底部既有結(jié)構(gòu)，并及時施作下臺階中部落底初期支護(hù)； 10)澆筑施工仰拱、邊墻和拱部二次襯砌，并同步鋪設(shè)施工防水層結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟I)中，可根據(jù)既有隧道病害情況和工程需要，首先在既有隧道內(nèi)對襯砌結(jié)構(gòu)背后的病害進(jìn)行注漿加固處理，以確保工程施工安全，在步驟2)、3)、4)中，可根據(jù)隧道圍巖條件情況和工程需要，首先施作超前大管棚、超前小導(dǎo)管或超前錨桿等超前預(yù)支護(hù)措施。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟2)、3)、4)中，當(dāng)上臺階左部或上臺階右部的開挖寬度比較小、難以形成施工工作面時，可將上臺階左部或上臺階右部開挖的施工順序調(diào)整至與上臺階拱部部分開挖同步施工，即將步驟2)和步驟3)同步實施，或者將步驟2)和步驟4)同步實施。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟2)中，可根據(jù)具體工程情況和施工要求，調(diào)整既有隧道拱頂圓心角的大小，上臺階拱頂部分開挖洞碴量應(yīng)滿足上臺階回填層的回填量要求，上臺階拱頂部分初期支護(hù)的左右側(cè)拱腳處鉛垂線應(yīng)位于下臺階左右部既有結(jié)構(gòu)的外側(cè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟2)、3)、4)中，可根據(jù)隧道圍巖條件情況和施工需要，設(shè)置臨時仰拱支護(hù)措施。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟3)、4)、5)、6)、7)、8)中，當(dāng)隧道右部的開挖寬度比左部的開挖寬度小時，則先施工右部、后施工左部，即按照4)、3)、6)、5)、8)、7)的先后順序施工。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟3)、4)、5)、6)中，當(dāng)開挖寬度比較大、可形成施工工作面時，可首先開挖既有結(jié)構(gòu)外側(cè)的圍巖并及時施作初期支護(hù)和鎖腳錨桿，之后，再拆除既有結(jié)構(gòu)，并適時清除既有隧道內(nèi)的上、下臺階回填層，在步驟3)、4)、5)、6)中，在確保上下臺階回填層對既有結(jié)構(gòu)形成有效防護(hù)、并兼顧上下臺階施工方便的前提下，及時開挖清除上下臺階回填層。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟5)、6)、7)、8)中，當(dāng)下臺階左部落底或下臺階右部落底的開挖高度或?qū)挾缺容^小、難以形成施工工作面時，可將下臺階左部落底或下臺階右部落底的開挖施工順序調(diào)整至與下臺階左部或下臺階右部開挖同步施工，即將步驟5)和步驟7)同步實施，或者將步驟6)和步驟8)同步實施。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在步驟10)中，二次襯砌施工是在隧道圍巖和支護(hù)結(jié)構(gòu)的變形穩(wěn)定之后進(jìn)行的，當(dāng)施工需要時，也可按二次襯砌承受相應(yīng)荷載設(shè)計而提前施工二次襯砌。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種既有隧道拓寬施工方法，其特征在于:在隧道施工的全過程中，須根據(jù)監(jiān)控量測信息，及時調(diào)整各施工工作面之間的安全距離，以及各施工順序之間的施工時間。
【文檔編號】E21D11/00GK104329095SQ201410444917
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月3日
【發(fā)明者】陳七林, 劉金福 申請人:福州市規(guī)劃設(shè)計研究院