一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法技术

本发明专利技术提供一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法，包括以下步骤：S1、首先对既有隧道衬砌进行切割，并按新隧道轮廓施作超前支护；S2、对既有隧道衬砌的顶拱处设置一排N1临时钢管撑；对隧道下半断面设置一排N2临时竖撑和一排N3临时竖撑；采用沙袋密实回填至隧道拱腰位置；S3、拆除隧道上半断面既有隧道衬砌；S4、分区分步拆除上台阶左导洞、上台阶右导洞既有隧道初期支护，并按新隧道轮廓进行扩挖；S5、清除下台阶回填料，分区分步拆除下台阶左导洞、下台阶右导洞既有隧道初期支护与隧道衬砌，并按新隧道轮廓进行扩挖；S6、拆除既有隧道仰拱及回填结构，并按新隧道轮廓进行拱底扩挖；分段浇筑新隧道衬砌。分段浇筑新隧道衬砌。分段浇筑新隧道衬砌。

【技术实现步骤摘要】
一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法


[0001]本专利技术属于隧道施工
，尤其是涉及一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法。

技术介绍

[0002]在一些发达地区及特大型城市区域，双向四车道乃至双向六车道公路隧道已不能适应交通量日益增长的需求，在既有公路隧道基础上改建成双向八车道公路隧道的工程项目越来越多。
[0003]目前，国内外对于隧道原位扩建的研究基本都局限于既有小断面隧道的原位扩建，国外典型工程如美国Whitehaven隧道、日本大藏隧道等，国内典型工程如大帽山隧道、渝州隧道、马尾隧道等。目前，既有两车道隧道等小断面隧道原位扩建的施工方法已比较成熟（如中国专利CN102121385A、CN102852525A以及CN114086992A等），但是，对于既有三车道公路隧道等特大断面公路隧道原位扩建这一挑战性问题，国内外尚无类似成功案例，可供参考经验极少。
[0004]特大断面公路隧道的围岩荷载分布和支护力学特性复杂，结构稳定性差，且在原位扩建施工中遭受多次扰动，若继续沿用自稳能力强的小断面隧道原位扩建施工方案，极易发生围岩失稳和隧道衬砌结构开裂破坏等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于，针对既有特大断面公路隧道原位扩建的施工难题，提供一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法。
[0006]为此，本专利技术的上述目的通过如下技术方案实现：一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法，其特征在于：所述原位扩建方法包括以下步骤：S1、首先对既有隧道衬砌进行切割，并按新隧道轮廓施作超前支护；S2、对既有隧道衬砌的顶拱处设置一排N1临时钢管撑，相邻两个N1临时钢管撑之间的间距为5 m，施作N1临时钢管撑顶部的纵向双拼工字钢，双拼工字钢沿隧道纵向布置并顶牢既有隧道衬砌；对隧道下半断面设置一排N2临时竖撑和一排N3临时竖撑，相邻两个N2临时竖撑和N3临时竖撑之间的间距为0.8 m；采用沙袋密实回填至隧道拱腰位置；S3、拆除隧道上半断面既有隧道衬砌，每循环拆除0.8 m；通过调节N1临时钢管撑上部的活络头使纵向双拼工字钢顶至既有隧道初期支护混凝土面；S4、分区分步拆除上台阶左导洞、上台阶右导洞既有隧道初期支护，并按新隧道轮廓进行扩挖，施作新隧道初期支护与临时支护；S5、清除下台阶回填料，分区分步拆除下台阶左导洞、下台阶右导洞既有隧道初期支护与隧道衬砌，并按新隧道轮廓进行扩挖，施作新隧道初期支护；S6、拆除既有隧道仰拱及回填结构，并按新隧道轮廓进行拱底扩挖；拆除N2临时竖
撑，分段浇筑新隧道衬砌。
[0007]在采用上述技术方案的同时，本专利技术还可以采用或者组合采用如下技术方案：作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S1中，按照如下方式对对既有隧道衬砌进行切割：首先，对既有隧道衬砌进行环向切割，进行隧道衬砌分块工作；再沿隧道拱顶进行纵向切割，降低不同导洞衬砌拆除时施工震动的传递；同时，既有隧道衬砌切割时应预留5 cm不切透，确保隧道衬砌未拆除段落的施工安全。
[0008]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S1中，超前支护包括超前锚杆支护、超前小导管支护或者超前管棚支护中的一种或者多种。
[0009]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S4中，按新隧道轮廓进行扩挖时，当扩挖岩体小于30 cm厚度时，应采用机械扩挖方式进行。
[0010]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S4与步骤S5中：按照如下方式进行上台阶左导洞、上台阶右导洞既有隧道初期支护的分区分步拆除以及下台阶左导洞、下台阶右导洞既有隧道初期支护与隧道衬砌的分区分步拆除：各导洞按新隧道轮廓进行扩挖的每循环进尺为0.8 m；上台阶左导洞与上台阶右导洞扩挖掌子面、下台阶左导洞与下台阶右导洞扩挖掌子面应保持3~5 m间距；上台阶右导洞与下台阶左导洞扩挖掌子面间距不宜小于10 m；各导洞循环进尺20 m后应停止扩挖掌子面施工，待仰拱施工至同一断面后方可继续施工。
[0011]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S4以及步骤S5中，施作新隧道初期支护时，对新隧道初期支护用工字钢施作纵向连接筋及锁脚锚杆。
[0012]作为本专利技术的一种优选技术方案：步骤S6中，按照如下方式进行既有隧道仰拱及回填结构的拆除：仰拱拆除时，采用槽钢与临时错位竖撑，确保N2临时竖撑不脱空；临时错位竖撑处于N2临时竖撑的下方且槽钢用于连接临时错位竖撑与N2临时竖撑。
[0013]本专利技术提供一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法，旨在合理解决既有特大断面公路隧道结构稳定性差、沿用传统小断面隧道扩挖方法存在较大施工风险的问题，具有如下优点或者有益效果：（1）对既有衬砌进行环向与纵向切割，合理设置既有衬砌切割分块方式与临时支撑系统，避免既有衬砌在拆除时受自重作用而整块掉落，有效消除大跨度既有衬砌拆除的失稳风险；（2）针对复杂施工条件下的既有特大断面公路隧道原位扩建工程，提出合理的分区域分步拆除与开挖工序，有效控制围岩变形，降低施工风险；该方法具有显著的工程意义与社会经济效益，在既有特大断面隧道扩挖施工中具有广阔的应用前景。
附图说明
[0014]图1为新隧道轮廓施作隧道超前支护隧道断面示意图。
[0015]图2为上台阶（I区和II区）既有隧道衬砌拆除的隧道断面示意图。
[0016]图3为上台阶左导洞（I区）既有隧道初期支护拆除及围岩扩挖的隧道断面示意图。
[0017]图4为上台阶右导洞（II区）既有隧道初期支护拆除及围岩扩挖的隧道断面示意图。
[0018]图5为下台阶左导洞（III区）既有隧道衬砌与初期支护拆除及围岩扩挖的隧道断面示意图。
[0019]图6为下台阶右导洞（IV区）既有隧道衬砌与初期支护拆除及围岩扩挖的隧道断面示意图。
[0020]图7为既有隧道仰拱与回填结构（V区）拆除及围岩扩挖的隧道断面示意图。
[0021]图8为N2/N4临时竖撑拆除的隧道断面示意图。
[0022]图9为临时错位竖撑的设置示意图。
[0023]图10为N1临时钢管撑的结构纵断面图。
具体实施方式
[0024]参照附图和具体实施例对本专利技术作进一步详细地描述。
[0025]以某双向六车道高速公路隧道原位扩建为双向八车道高速公路隧道工程为例，单向三车道公路隧道扩挖前断面已有170 m3，为特大断面隧道，采用本专利技术所提供的既有特大断面隧道的原位扩建方法，包括如下步骤：参照图1所示，按新隧道轮廓施作隧道超前支护；对既有隧道衬砌进行环向与纵向切割，环向切割深度预留5 cm连接厚度不切透；施作N1临时钢管撑，每两个N1临时钢管撑之间为一段独立构造，间距5 m一道；施作N1临时钢管撑顶部的双拼工字钢，双拼工字钢沿隧道纵向布置并顶牢既有隧道衬砌；施作下半断面N2/N3临时竖撑，纵向间距与新隧道初期支护工字钢间距相同，间距0.8 m一道；采用沙袋回填至隧道拱腰位置，要求回填密实。
[0026]参照图2所示，拆除上台阶（I区和II区）既有隧道衬砌，每循环拆除0.8 m本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种既有特大断面公路隧道的原位扩建方法，其特征在于：所述原位扩建方法包括以下步骤：S1、首先对既有隧道衬砌进行切割，并按新隧道轮廓施作超前支护；S2、对既有隧道衬砌的顶拱处设置一排N1临时钢管撑，相邻两个N1临时钢管撑之间的间距为5 m，施作N1临时钢管撑顶部的纵向双拼工字钢，双拼工字钢沿隧道纵向布置并顶牢既有隧道衬砌；对隧道下半断面设置一排N2临时竖撑和一排N3临时竖撑，相邻两个N2临时竖撑和N3临时竖撑之间的间距为0.8 m；采用沙袋密实回填至隧道拱腰位置；S3、拆除隧道上半断面既有隧道衬砌，每循环拆除0.8 m；通过调节N1临时钢管撑上部的活络头使纵向双拼工字钢顶至既有隧道初期支护混凝土面；S4、分区分步拆除上台阶左导洞、上台阶右导洞既有隧道初期支护，并按新隧道轮廓进行扩挖，施作新隧道初期支护与临时支护；S5、清除下台阶回填料，分区分步拆除下台阶左导洞、下台阶右导洞既有隧道初期支护与隧道衬砌，并按新隧道轮廓进行扩挖，施作新隧道初期支护；S6、拆除既有隧道仰拱及回填结构，并按新隧道轮廓进行拱底扩挖；拆除N2临时竖撑，分段浇筑新隧道衬砌。2. 根据权利要求1所述的既有特大断面公路隧道的原位扩建方法，其特征在于：步骤S1中，按照如下方式对对既有隧道衬砌进行切割：首先，对既有隧道衬砌进行环向切割，进行隧道衬砌分块工作；再沿隧道拱顶进行纵向切割，降低不同导洞衬砌拆除时施工震动的传递；同时，既有...

【专利技术属性】
技术研发人员：韩大勇，王亮，崔昊，张程凯，高亮，童育聪，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：