專(zhuān)利名稱(chēng)：既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法。主要適用于公路交
通工程和市政交通工程。
背景技術(shù)：
隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，交通量在日益增大，部分既有道路已不能適應(yīng)交 通運(yùn)輸?shù)囊?，需要進(jìn)行相應(yīng)的改擴(kuò)建才能達(dá)到相應(yīng)的服務(wù)水平。在經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)，這些問(wèn) 題已日益突出，如沈大高速公路、滬杭高速公路的改擴(kuò)建等。公路、市政基礎(chǔ)設(shè)施的持續(xù)進(jìn) 行，隧道工程得到了快速發(fā)展，隧道由單洞雙向行駛發(fā)展到雙洞上下行分離。不論城市道 路的改造還是各等級(jí)公路的擴(kuò)建，對(duì)于隧道而言，作為公路的一部分，同樣遇到了改擴(kuò)建問(wèn) 題。隧道不同于地面結(jié)構(gòu)，因此對(duì)于已建隧道的改擴(kuò)建方案應(yīng)結(jié)合工程的具體條件綜合論 證，尋求最合理的改擴(kuò)建方式。 在中西部山嶺重丘區(qū)高等級(jí)公路隧道或城市主干道單洞隧道改擴(kuò)建中，修建方案 選擇經(jīng)常會(huì)受到各種因素的制約。根據(jù)隧道兩端接線條件不同，一般存在三種可以選擇的 工程方案分離式隧道、小凈距隧道和連拱隧道方案。相比分離式隧道、小凈距隧道方案，連 拱隧道方案施工技術(shù)復(fù)雜、施工難度大且風(fēng)險(xiǎn)難以控制。隧道改擴(kuò)建工程因技術(shù)復(fù)雜、施工 難度大，國(guó)內(nèi)類(lèi)似工程相對(duì)較少。目前國(guó)內(nèi)針對(duì)隧道改擴(kuò)建的設(shè)計(jì)施工技術(shù)研究較少，主要 只停留在某單個(gè)工程施工技術(shù)分析的層面上。特別是單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的工程領(lǐng) 域幾乎是空白。然而隨著交通量的劇增，國(guó)內(nèi)多數(shù)城市隧道特別是一些修建年代久遠(yuǎn)的單 洞隧道都面臨著改擴(kuò)建的問(wèn)題，單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道是今后建設(shè)發(fā)展的一個(gè)重要方 向。因此，成功摸索一套既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的關(guān)鍵修建技術(shù)顯得非常迫切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有隧道改擴(kuò)建存在的問(wèn)題提供一種既有單洞
隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，采用"中導(dǎo)洞+既有隧道+右洞"三導(dǎo)坑的修建方案，
增加施工面，以達(dá)到減小開(kāi)挖面和擾動(dòng)圍巖范圍，提高施工安全性的目的。 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，其特
征在于包括以下步驟 1. 1在既有單洞隧道一側(cè)施作與之平行的中導(dǎo)洞，完成支護(hù)后施作中隔墻，然后利 用既有單洞隧道和中導(dǎo)洞對(duì)連拱隧道整體施作管棚超前預(yù)支護(hù)； 1. 2左洞施工，中導(dǎo)洞施工完成后，拆除既有單洞隧道的二次襯砌，然后對(duì)圍巖進(jìn)
行分區(qū)分序開(kāi)挖，拆除中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)，使其與中導(dǎo)洞連通，并及時(shí)支護(hù)； 1.3右洞施工，左洞開(kāi)挖至一定進(jìn)尺后，在中導(dǎo)洞另一側(cè)分區(qū)分序開(kāi)挖右洞，拆除
中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)，使其與中導(dǎo)洞連通，并及時(shí)支護(hù)。
中導(dǎo)洞施工步驟如下 2. 1利用小導(dǎo)管配合鋼支撐對(duì)中導(dǎo)洞進(jìn)行超前支護(hù)，保證中導(dǎo)洞開(kāi)挖的安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； 2. 2對(duì)中導(dǎo)洞洞身進(jìn)行開(kāi)挖并及時(shí)施作錨噴支護(hù)； 2. 3在中導(dǎo)洞內(nèi)沿其軸線施作鋼筋混凝土中隔墻，然后在中隔墻遠(yuǎn)離既有單洞隧
道一側(cè)采用片石回填并施作臨時(shí)鋼橫撐。 左洞施工步驟如下 3. l采用控制爆破對(duì)既有單洞隧道的二次襯砌進(jìn)行拆除，拆除循環(huán)進(jìn)尺為1. 5-3m ; 3. 2當(dāng)二次襯砌拆除進(jìn)尺達(dá)到兩倍單洞洞徑時(shí)(此處單洞洞徑為新建隧道的單洞洞徑，另外，后面所述單洞洞徑均為新建隧道的單洞洞徑)，對(duì)左洞上半斷面圍巖進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)； 3. 3對(duì)左洞下半斷面圍巖進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)施作仰拱，使左洞初期支護(hù)能及時(shí)封閉； 3. 4當(dāng)左洞下半斷面圍巖開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，進(jìn)行左洞二次襯砌施作。右洞施工步驟如下 4. 1采用大棚管和鋼拱架對(duì)右導(dǎo)洞進(jìn)行超前支護(hù)，當(dāng)二次襯砌拆除進(jìn)尺達(dá)到四倍單洞洞徑后，然后對(duì)右導(dǎo)洞進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)； 4. 2當(dāng)右導(dǎo)洞開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到兩倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞上半斷面拱部圍巖進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)； 4. 3當(dāng)右洞上半斷面拱部圍巖開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞上半斷面核心土進(jìn)行開(kāi)挖； 4. 4當(dāng)核心土開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞下半斷面圍巖進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)施作仰拱，封閉整個(gè)斷面； 4. 5當(dāng)右洞下半斷面圍巖開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，施作右洞拱墻二次襯砌。
所述中導(dǎo)洞與既有隧道之間相隔的最小厚度為1. 6-1. 8m，此厚度包括中導(dǎo)洞與既有隧道之間巖體以及既有單洞隧道二次襯砌的厚度。 本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明提出在既有單洞隧道原位上零距離改擴(kuò)建連拱隧道
的設(shè)計(jì)理論，充分利用既有隧道，采用"中導(dǎo)洞+既有隧道+右洞"三導(dǎo)坑的修建方案，即將大洞室分解為若干小洞室，大洞小作，以小代大，增加了施工工作面，提高了施工效率和施
工安全性；中導(dǎo)洞的超前開(kāi)挖起到了超前地質(zhì)預(yù)報(bào)作用，對(duì)部分地下水進(jìn)行疏排，改良了開(kāi)挖條件；在軟弱圍巖和地質(zhì)條件較差的條件下，開(kāi)挖面小，擾動(dòng)圍巖范圍小，大大降低了發(fā)生巖爆的風(fēng)險(xiǎn)；初期支護(hù)和二次襯砌封閉及時(shí)，有利于施工和工程安全；拱頂和基腳的沉降較小，結(jié)構(gòu)剛度較大，整體安全性和牢固度高。


圖l是本發(fā)明的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
如圖l所示，本實(shí)施例考慮以單洞雙向兩車(chē)道隧道擴(kuò)建為雙向四車(chē)道的連拱隧道為背景。既有單洞隧道34凈寬約9m，凈高約5.5m，建筑限界高度約3m。根據(jù)相關(guān)規(guī)范及技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，既有單洞隧道34的凈空限界無(wú)法滿(mǎn)足要求，亟需進(jìn)行改擴(kuò)建。受隧道兩端接線條件所限，擬定修建方案時(shí)確定盡量充分利用既有單洞隧道。設(shè)計(jì)從安全性、經(jīng)濟(jì)性、工期等方面進(jìn)行反復(fù)論證，提出了"施作中導(dǎo)洞+結(jié)合既有單洞隧道+施作右洞"三導(dǎo)坑的修建方案。新建連拱隧道平面布置基本與既有單洞隧道34平行，且兩者線路中心線間距控制在7. 8 8. 95m。本實(shí)施例的工藝特點(diǎn)是先進(jìn)行中導(dǎo)洞31的開(kāi)挖和支護(hù)，在中導(dǎo)洞31貫通和中隔墻4施作完工后，進(jìn)行左右洞32、33前后錯(cuò)開(kāi)開(kāi)挖和初期支護(hù)，中導(dǎo)洞31超前是為了提供中隔墻4連拱交點(diǎn)的支撐。具體施工過(guò)程包括以下步驟 1. l在既有單洞隧道34—側(cè)施作與之平行且寬度為6m的中導(dǎo)洞31(本例中，中導(dǎo)洞與既有隧道間巖柱最小厚度約1. 7m左右，該厚度包含既有隧道二襯的厚度)，完成支護(hù)后施作中隔墻4，然后利用既有單洞隧道34和中導(dǎo)洞31對(duì)連拱隧道整體施作管棚超前預(yù)支護(hù)6，保證隧道進(jìn)洞開(kāi)挖的安全，使圍巖整體穩(wěn)定性不受到過(guò)大的擾動(dòng)；本例中，超前預(yù)支護(hù)6與連拱隧道軸線之間的仰角度數(shù)為15-30度。 1. 2左洞32施工，中導(dǎo)洞31施工完成后，拆除既有單洞隧道34的二次襯砌7，然后對(duì)圍巖進(jìn)行分區(qū)分序開(kāi)挖，拆除中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)，使其與中導(dǎo)洞31連通，并及時(shí)支護(hù)。
1. 3右洞33施工，左洞32開(kāi)挖至一定進(jìn)尺后，在中導(dǎo)洞31另一側(cè)分區(qū)分序開(kāi)挖右洞33，拆除中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)，使其與中導(dǎo)洞31連通，并及時(shí)支護(hù)。 中導(dǎo)洞31開(kāi)挖時(shí)須封閉交通，并加強(qiáng)對(duì)既有單洞隧道34的監(jiān)控量測(cè)，必要時(shí)采用鋼支撐對(duì)其進(jìn)行加固，其施工步驟如下 2. 1利用大管棚配合鋼支撐對(duì)中導(dǎo)洞31進(jìn)行超前支護(hù)，保證中導(dǎo)洞31開(kāi)挖的安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定； 2. 2對(duì)中導(dǎo)洞31洞身進(jìn)行開(kāi)挖并及時(shí)施作錨噴支護(hù)3 ; 2. 3在中導(dǎo)洞31內(nèi)沿其軸線施作鋼筋混凝土中隔墻4，然后在中隔墻4遠(yuǎn)離既有單洞隧道34 —側(cè)采用片石回填并施作臨時(shí)鋼橫撐2，以平衡左洞32開(kāi)挖時(shí)中導(dǎo)洞31右側(cè)產(chǎn)生的偏壓，保證中隔墻4的整體穩(wěn)定。 中導(dǎo)洞31施工完成后，對(duì)連拱隧道整體施作管棚超前預(yù)支護(hù)6，然后進(jìn)行左洞32的施工 3. 1采用控制爆破對(duì)既有單洞隧道34的二次襯砌7進(jìn)行拆除，拆除循環(huán)進(jìn)尺為1. 5-3m，可根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，ni級(jí)圍巖時(shí)，拆除進(jìn)尺為3m，IV級(jí)圍巖時(shí)，拆除進(jìn)尺為1. 5m ;主洞初期支護(hù)須緊跟既有單洞隧道34的二次襯砌7拆除工作面施作，即既有單洞隧道34的二次襯砌7拆除后，隨著隧道開(kāi)挖初期支護(hù)要盡快跟上。
3. 2當(dāng)二次襯砌7拆除進(jìn)尺達(dá)到兩倍單洞洞徑(此處所指單洞洞徑均為新建隧道的單洞洞徑，另外，后面所述單洞洞徑均為新建隧道的單洞洞徑)時(shí)，對(duì)左洞32上半斷面圍巖8進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)； 3. 3對(duì)左洞32下半斷面圍巖10進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)施作仰拱11，使左洞32初期支護(hù)能及時(shí)封閉，有利于施工和工程安全； 3.4當(dāng)左洞32下半斷面圍巖10開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，進(jìn)行左洞二次襯砌12施作，二次襯砌不僅僅是結(jié)構(gòu)上的安全貯備，還要對(duì)結(jié)構(gòu)安全起承載部分負(fù)荷作用，因此二次襯砌的及時(shí)封閉也有利于工程施工的安全。
最后進(jìn)行右洞33施工，其步驟如下
4. 1在右洞33右側(cè)劃出部分作為右導(dǎo)洞14，并采用大棚管和鋼拱架對(duì)右導(dǎo)洞14進(jìn)行超前支護(hù)，保證右導(dǎo)洞14施工的安全，當(dāng)二次襯砌7拆除進(jìn)尺達(dá)到四倍單洞洞徑后，對(duì)右導(dǎo)洞14進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)對(duì)開(kāi)挖面進(jìn)行初期支護(hù)，以盡早封閉右導(dǎo)洞14，保證圍巖結(jié)構(gòu)禾急^ ; 4. 2當(dāng)右導(dǎo)洞14開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到兩倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞上半斷面拱部圍巖16進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)，保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，為預(yù)留核心土 18的開(kāi)挖創(chuàng)造良好的施工條件；
4. 3當(dāng)右洞上半斷面拱部圍巖16開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞上半斷面核心土 18進(jìn)行開(kāi)挖； 4. 4當(dāng)核心土 18開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞下半斷面圍巖19進(jìn)行開(kāi)
挖，并及時(shí)施作仰拱20，以盡早封閉整個(gè)斷面，有利于施工和工程的安全； 4. 5當(dāng)右洞下半斷面圍巖19開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，施作右洞拱墻二次襯
砌21。 施工中應(yīng)嚴(yán)格遵循"管超前，嚴(yán)注槳，弱爆破，短開(kāi)挖，強(qiáng)支護(hù)，勤量測(cè)，早封閉"的基本原則；為保證施工安全和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，隧道開(kāi)挖時(shí)須采用控制爆破，并要求各施工步驟中的二次襯砌緊跟工作面施作；同時(shí)，主洞(包括左洞和右洞)開(kāi)挖時(shí)，應(yīng)在中隔墻4與主洞間設(shè)置回填物等作為緩沖層，盡量減少爆破產(chǎn)生的沖擊荷載對(duì)中隔墻4的影響。
權(quán)利要求
一種既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，其特征在于包括以下步驟1.1在既有單洞隧道(34)一側(cè)施作與之平行的中導(dǎo)洞(31)，完成支護(hù)后施作中隔墻(4)，然后利用既有單洞隧道(34)和中導(dǎo)洞(31)對(duì)連拱隧道整體施作管棚超前預(yù)支護(hù)(6)；1.2左洞(32)施工，中導(dǎo)洞(31)施工完成后，拆除既有單洞隧道(34)的二次襯砌，然后對(duì)圍巖進(jìn)行分區(qū)分序開(kāi)挖，拆除中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)，使其與中導(dǎo)洞(31)連通，并及時(shí)支護(hù)；1.3右洞(33)施工，左洞(32)開(kāi)挖至一定進(jìn)尺后，在中導(dǎo)洞(31)另一側(cè)分區(qū)分序開(kāi)挖右洞(33)，拆除中導(dǎo)洞臨時(shí)支護(hù)，使其與中導(dǎo)洞(31)連通，并及時(shí)支護(hù)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，其特征在于中 導(dǎo)洞施工步驟如下2. l利用小導(dǎo)管配合鋼支撐對(duì)中導(dǎo)洞(31)進(jìn)行超前支護(hù)，保證中導(dǎo)洞(31)開(kāi)挖的安全 和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；2.2對(duì)中導(dǎo)洞(31)洞身進(jìn)行開(kāi)挖并及時(shí)施作錨噴支護(hù)(3);2.3在中導(dǎo)洞(31)內(nèi)沿其軸線施作鋼筋混凝土中隔墻(4)，然后在中隔墻(4)遠(yuǎn)離既 有單洞隧道(34) —側(cè)采用片石回填并施作臨時(shí)鋼橫撐(2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，其特征在于左 洞施工步驟如下3. 1采用控制爆破對(duì)既有單洞隧道(34)的二次襯砌(7)進(jìn)行拆除，拆除循環(huán)進(jìn)尺為 1. 5-3m ;3. 2當(dāng)二次襯砌(7)拆除進(jìn)尺達(dá)到兩倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)左洞(32)上半斷面圍巖(8)進(jìn) 行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)；3.3對(duì)左洞(32)下半斷面圍巖(10)進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)施作仰拱(ll)，使左洞(32)初 期支護(hù)能及時(shí)封閉；3. 4當(dāng)左洞(32)下半斷面圍巖(10)開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，進(jìn)行左洞二次襯砌 (12)施作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，其特征在于右 洞施工步驟如下4. l采用大棚管和鋼拱架對(duì)右導(dǎo)洞(14)進(jìn)行超前支護(hù)，當(dāng)二次襯砌(7)拆除進(jìn)尺達(dá)到 四倍單洞洞徑后，對(duì)右導(dǎo)洞(14)進(jìn)行開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)；4. 2當(dāng)右導(dǎo)洞(14)開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到兩倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞上半斷面拱部圍巖(16)進(jìn)行 開(kāi)挖，并及時(shí)進(jìn)行初期支護(hù)；4.3當(dāng)右洞上半斷面拱部圍巖(16)開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞上半斷面核 心土 (18)進(jìn)行開(kāi)挖;4.4當(dāng)核心土 (18)開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，對(duì)右洞下半斷面圍巖(19)進(jìn)行開(kāi) 挖，并及時(shí)施作仰拱(20)，封閉整個(gè)斷面；4.5當(dāng)右洞下半斷面圍巖(19)開(kāi)挖進(jìn)尺達(dá)到一倍單洞洞徑時(shí)，施作右洞拱墻二次襯砌 (21)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，其特征在于 所述中導(dǎo)洞(31)與既有隧道(4)之間相隔的最小厚度為1.6-1.8m。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法。本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，采用“中導(dǎo)洞+既有隧道+右洞”三導(dǎo)坑的修建方案，增加施工面，減小開(kāi)挖面和擾動(dòng)圍巖范圍。解決該問(wèn)題的技術(shù)方案是既有單洞隧道改擴(kuò)建為連拱隧道的施工方法，包括以下步驟1.1在既有單洞隧道一側(cè)施作與之平行的中導(dǎo)洞，并完成支護(hù)；1.2在既有單洞隧道基礎(chǔ)上分序分區(qū)進(jìn)行左洞施工，并使其與中導(dǎo)洞連通；1.3左洞開(kāi)挖至一定進(jìn)尺后，分序分區(qū)進(jìn)行右洞施工，并使其與中導(dǎo)洞連通。本發(fā)明主要用于公路交通工程和市政交通工程。
文檔編號(hào)E21D11/04GK101737061SQ20091015690
公開(kāi)日2010年6月16日 申請(qǐng)日期2009年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月24日
發(fā)明者吳向東, 吾佳, 章立峰, 鄒金杰 申請(qǐng)人:中國(guó)水電顧問(wèn)集團(tuán)華東勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院