專(zhuān)利名稱(chēng)：運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑施工領(lǐng)域，特別涉及一種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方 法。
背景技術(shù)：
隧道的拓寬改造通常出于兩種的目的，一是受最初設(shè)計(jì)通行能力的限制，一些隧 道最初往往通行能力較小，而隨著交通流量的增加，這些隧道開(kāi)始不能適應(yīng)新的需求；二是 隧道的功能發(fā)生變化，須加以全部或局部的拓寬改造。但受城市功能布局、現(xiàn)狀路網(wǎng)分布及 交通運(yùn)行要求等條件限制，往往無(wú)新建隧道可能，須在保證隧道運(yùn)營(yíng)的條件下，完成原址隧 道的拓寬改造。但是工程實(shí)施過(guò)程中，在交通保障、頂板大荷載的平衡、水反力平衡、施工安全保 障等多方面均存在難點(diǎn)，具體體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面
1)交通保障問(wèn)題。隧道一般都位于交通繁忙區(qū)段，整個(gè)改造過(guò)程中，須在不中斷交通的 前提下，完成隧道的拓寬改建。2)小跨度變成大跨度結(jié)構(gòu)的頂?shù)装甯脑祀y。隧道拓寬改造前，其上方無(wú)其它荷 載，而拓寬改造完成后，不僅跨度增加，頂板上方的恒活荷載均有可能增加，且變化幅度較 大，如何平衡該荷載非常困難。3)底板水反力平衡難。結(jié)構(gòu)跨度增加后，作用于底板上總的水反力亦增加較大， 如何在隧道運(yùn)營(yíng)條件下平衡水反力非常困難。4)拆除與新建結(jié)構(gòu)的安全要求高。整個(gè)結(jié)構(gòu)的拆除以及新建的過(guò)程，涉及深基坑 的開(kāi)挖、降水、土體加固、原有結(jié)構(gòu)的拆除、新建結(jié)構(gòu)等，工序多而復(fù)雜，各環(huán)節(jié)均須保證下 方運(yùn)營(yíng)隧道的凈高及車(chē)輛通行的安全等始終處于受控狀態(tài)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，以解決隧道拓 寬的同時(shí)無(wú)法保障交通運(yùn)行的問(wèn)題。本發(fā)明提出一種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，包括以下步驟(1)在 須拓寬隧道的外側(cè)布設(shè)抗拔樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁樁基等。(2)進(jìn)行拓寬基坑的開(kāi)挖、拓 寬部分的底板、側(cè)墻等施工。(3)在橋梁樁基上布設(shè)橋臺(tái)。在有防護(hù)的條件下拆除原隧 道的部分側(cè)墻、頂板等結(jié)構(gòu)。( 在橋臺(tái)之間架設(shè)蓋梁。(6)對(duì)隧道進(jìn)行拓寬防水及其余部 分的暗埋橋面系的施工等。優(yōu)選的，所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，在架設(shè)蓋梁之前還進(jìn)一 步包括步驟(1)在須拓寬隧道內(nèi)的上方構(gòu)建防護(hù)支架。(2)拆除須拓寬隧道的頂部、側(cè)墻 等結(jié)構(gòu)。優(yōu)選的，所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，在架設(shè)蓋梁之后還進(jìn)一 步包括步驟在蓋梁下方設(shè)置水平防水板。
優(yōu)選的，所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，在布設(shè)橋梁樁基之前還 包括步驟在須拓寬隧道斷面外側(cè)設(shè)置抗拔樁。優(yōu)選的，所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，蓋梁是由工廠預(yù)制，并在 現(xiàn)場(chǎng)吊裝進(jìn)行施工的。優(yōu)選的，所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，蓋梁為T(mén)型簡(jiǎn)支蓋梁或 預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁或預(yù)應(yīng)力混凝土板梁或鋼結(jié)構(gòu)梁。優(yōu)選的，所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，蓋梁的跨徑方向與原隧 道行車(chē)方向垂直。本發(fā)明的有益效果是
1、本發(fā)明借助于在隧道中布設(shè)暗埋蓋板橋，不僅施工方便，更可以在不中斷隧道正常 交通運(yùn)營(yíng)的情況下，完成隧道的拓寬改造。2、本發(fā)明通過(guò)架設(shè)的蓋板橋來(lái)承擔(dān)隧道上方的荷載，避免了在跨度變大過(guò)程中對(duì) 隧道側(cè)墻和底板產(chǎn)生的內(nèi)力影響，因而隧道凈高也不會(huì)發(fā)生變化，無(wú)需對(duì)隧道底部進(jìn)行開(kāi) 挖，避免了交通中斷，減小了施工成本，也縮短了工期。3、本發(fā)明通過(guò)在隧道外側(cè)設(shè)置抗拔樁，有效平衡了隧道受到的水反力。4、本發(fā)明通過(guò)在隧道上部設(shè)置防水板，有效防止了地下水對(duì)隧道以及隧道施工造 成的影響。5、本發(fā)明通過(guò)在隧道上部構(gòu)建防護(hù)支架，防止原隧道部分拆除過(guò)程中，拆除物掉 入隧道中，保障了隧道中車(chē)輛的安全。


圖1為本發(fā)明運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的一種實(shí)施例流程圖； 圖2為本發(fā)明運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的另一種實(shí)施例流程圖； 圖3為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行隧道拓建的實(shí)施例示意圖。
具體實(shí)施例方式在隧道拓寬過(guò)程中，由于其跨度增加了，使隧道頂板承受的恒活荷載(如車(chē)輛重 量、地面設(shè)施、隧道頂板自重等)也增加了，因而為了平衡該荷載，使頂板具有更高的承載能 力，通常需要增加頂板的厚度。若隧道設(shè)計(jì)為箱形斷面，頂板厚度增加較為容易，但相應(yīng)地 對(duì)底板的調(diào)整卻非常困難。如果頂板厚度向隧道內(nèi)增加，則必然會(huì)影響隧道通行凈高，需 要底板也向下方延伸，即在鑿除底板結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，向下開(kāi)挖，這樣則必然要中斷隧道的交
ο為克服這一困難，本發(fā)明提出了在隧道上方構(gòu)建暗埋橫向蓋板橋的思想，如圖1 所示，其為本發(fā)明運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的一種實(shí)施例流程圖，包括以下 步驟
(1)在須拓寬隧道的外側(cè)布設(shè)抗拔樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁樁基等。(2)進(jìn)行拓寬基坑 的開(kāi)挖、拓寬部分的底板、側(cè)墻等施工。( 在橋梁樁基上布設(shè)橋臺(tái)。(4)在有防護(hù)的條件 下拆除原隧道的部分側(cè)墻、頂板等結(jié)構(gòu)。(5)在橋臺(tái)之間架設(shè)蓋(板)梁。(6)對(duì)隧道進(jìn)行 拓寬防水及其余部分的暗埋橋面系的施工等。
S101，在須拓寬隧道的外側(cè)布設(shè)抗拔樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁樁基等?；訃o(hù)結(jié) 構(gòu)能外包隧道須拓寬的范圍，并留有一定的設(shè)備操作空間，抗拔樁宜貼近原隧道側(cè)墻布設(shè)， 橋梁的樁基到原隧道側(cè)墻的距離要大于隧道拓寬的距離。S102，進(jìn)行拓寬基坑的開(kāi)挖、拓寬部分的底板、側(cè)墻等施工?；娱_(kāi)挖及結(jié)構(gòu)回筑 過(guò)程中，要采取適當(dāng)?shù)呐R時(shí)支撐措施，保證原隧道結(jié)構(gòu)的安全；
S103，在橋梁樁基上布設(shè)橋臺(tái)。S104，在有防護(hù)的條件下拆除原隧道的部分側(cè)墻、頂板等結(jié)構(gòu)?？稍谒淼纼?nèi)搭設(shè)輕 型防護(hù)結(jié)構(gòu)，在有保護(hù)的條件下，借助混凝土切割、重型設(shè)備吊裝等技術(shù)，完成原隧道頂板 及部分側(cè)墻結(jié)構(gòu)的拆除。S105，在橋臺(tái)之間架設(shè)蓋梁。蓋梁可以采用混凝土預(yù)應(yīng)力T型簡(jiǎn)支蓋梁或預(yù)應(yīng)力 混凝土箱梁或鋼結(jié)構(gòu)梁等，且蓋梁可以是由工廠預(yù)制，并在現(xiàn)場(chǎng)吊裝進(jìn)行施工的。S106，對(duì)隧道進(jìn)行拓寬防水及其余部分的暗埋橋面系的施工。該階段主要完成暗 埋橋面的找平層、防水、土方回填等施工。上述蓋梁、橋臺(tái)和樁基即構(gòu)成了本發(fā)明的暗埋蓋板橋，且所述蓋板橋的跨徑方向 與原隧道的行車(chē)方向垂直。蓋板橋布設(shè)完畢后，在蓋梁上鋪設(shè)路面，便可以與一般地面道路 一樣通行車(chē)輛，即所謂暗埋的蓋板橋。而地面車(chē)行荷載、結(jié)構(gòu)荷載等是直接由新建的基礎(chǔ) (即蓋梁、橋臺(tái)和樁基)承擔(dān)，有效避免了荷載從隧道側(cè)墻傳至隧道底板，而造成因底板承受 過(guò)大內(nèi)力而引起的結(jié)構(gòu)變化。因此，本發(fā)明的隧道拓寬改建方法，在搭建了蓋板橋之后，完 全不會(huì)對(duì)原隧道的正常運(yùn)營(yíng)造成影響，也不需要在拓寬過(guò)程中對(duì)隧道底板進(jìn)行下挖，而直 接可以對(duì)原隧道向兩側(cè)進(jìn)行拓寬，因此不需要中斷隧道內(nèi)的交通。請(qǐng)參見(jiàn)圖2，其為本發(fā)明運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的另一種實(shí)施例 流程圖，其包括以下步驟
S201，在須拓寬隧道斷面外側(cè)設(shè)置抗拔樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁樁基等?？拱螛妒侵府?dāng)建筑工程地下結(jié)構(gòu)如果有在低于周邊土壤水位的部分時(shí)，為了抵消 土壤中水對(duì)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的上浮力(或稱(chēng)水反力)而打的樁，抗拔樁主要靠樁身與土層的摩擦力 來(lái)受力。本發(fā)明的抗拔樁主要用來(lái)平衡隧道施工過(guò)程中受到的水反力。在隧道中設(shè)置抗拔樁，比較理想的是在隧道的跨中(即底板中間位置)設(shè)置樁基， 可通過(guò)在原有隧道底板下壓樁的方式實(shí)現(xiàn)，但這樣須中斷隧道的交通。因此本發(fā)明選用了 在原隧道斷面外側(cè)設(shè)置抗壓樁的方式，雖然隧道底部所受內(nèi)力會(huì)有一定增加，但在許可范 圍內(nèi)，并且抗拔樁設(shè)置在原隧道斷面外側(cè)可以減小因樁基施工而影響原隧道的運(yùn)營(yíng)。S202，進(jìn)行拓寬基坑的開(kāi)挖與結(jié)構(gòu)回筑?；娱_(kāi)挖與回筑過(guò)程中，宜采取適當(dāng)?shù)耐馏w加固、臨時(shí)支撐等措施，控制原有結(jié)構(gòu) 的變形、位移等，確保原有結(jié)構(gòu)的安全。S203，在橋梁樁基上布設(shè)橋臺(tái)。S204，在須拓寬隧道內(nèi)的上方構(gòu)建防護(hù)支架。由于隧道中社會(huì)交通十分繁忙，交通流量非常大，因而為保證下方車(chē)輛的通行安 全，本發(fā)明采用在隧道內(nèi)車(chē)輛通行上方構(gòu)建防護(hù)支架的方式，可確保拓建過(guò)程中以及頂板 拆除施工時(shí)的安全。S205，拆除須拓寬隧道的頂部、側(cè)墻結(jié)構(gòu)。
S206，在隧道頂部設(shè)置水平防水板。S207，在橋臺(tái)之間架設(shè)蓋梁。蓋板橋橋面結(jié)構(gòu)與下方隧道間的防水是本發(fā)明考慮的環(huán)節(jié)之一，因而可以在暗埋 橫向蓋梁下方與隧道間澆筑水平防水板，切斷地下水與隧道的連接通路。S208，對(duì)隧道進(jìn)行拓寬。下面以一工程實(shí)例來(lái)具體說(shuō)明本發(fā)明，請(qǐng)參見(jiàn)圖3，其為應(yīng)用本發(fā)明進(jìn)行隧道拓建 的實(shí)施例示意圖。該隧道為雙管雙向四車(chē)道城市道路隧道，分為南線(xiàn)和北線(xiàn)?，F(xiàn)要將隧道 向兩側(cè)拓寬，由圖中來(lái)看，即南線(xiàn)向左側(cè)延伸，北線(xiàn)向右側(cè)延伸。本實(shí)施例中，在隧道上方構(gòu)建了二跨簡(jiǎn)支梁橫向蓋板橋，蓋板橋的跨徑方向與原 隧道行車(chē)方向接近垂直。蓋板橋由樁基31、橋臺(tái)32和蓋梁33構(gòu)成，樁基31可以采用鉆孔 灌注樁，其布設(shè)在隧道兩側(cè)以及中間，且兩側(cè)的樁基31到側(cè)墻的距離要大于隧道拓寬的距 離。每個(gè)樁基31頂部都設(shè)置橋臺(tái)32，用來(lái)承受上部荷載。本實(shí)施例的蓋梁33為由兩根混 凝土預(yù)應(yīng)力T型簡(jiǎn)支蓋梁組成，且兩個(gè)橋臺(tái)32之間架設(shè)一個(gè)T型簡(jiǎn)支蓋梁。蓋梁33上即 可鋪設(shè)路面，因而地面車(chē)行車(chē)行荷載、結(jié)構(gòu)荷載等直接由蓋梁33、橋臺(tái)32和樁基31所承擔(dān)， 不會(huì)對(duì)隧道的施工造成影響。在蓋梁33下方，隧道的上方分別澆筑有一層鋼筋混凝土的防水板34以及搭建有 一層防護(hù)支架35。防水板34用來(lái)切斷與地下水的聯(lián)系。防護(hù)支架35用來(lái)防止原隧道頂板 以及部分側(cè)墻拆除時(shí)，拆除物不會(huì)掉落到隧道中，保障了隧道中車(chē)輛的安全，以及隧道的正 常交通運(yùn)營(yíng)。此外，為避免隧道在施工過(guò)程中受水反力影響，在原隧道斷面外側(cè)設(shè)置有抗拔樁 36。本實(shí)施例的抗拔樁36分別位于南線(xiàn)隧道的右側(cè)以及北線(xiàn)隧道的左側(cè)，這樣在施工過(guò)程 中抗拔樁36不會(huì)受到隧道向外側(cè)拓寬的影響，并可以有效地平衡隧道受到的水反力。本發(fā)明通過(guò)在隧道中布設(shè)暗埋蓋板橋，不僅施工方便，更可以在不中斷隧道正常 交通運(yùn)營(yíng)的情況下，完成隧道的拓寬工程。以上公開(kāi)的僅為本發(fā)明的幾個(gè)具體實(shí)施例，但本 發(fā)明并非局限于此，任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員能思之的變化，都應(yīng)落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，包括以下步驟 在須拓寬隧道的外側(cè)布設(shè)抗拔樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁樁基；進(jìn)行拓寬基坑的開(kāi)挖、拓寬部分的底板、側(cè)墻施工； 在橋梁樁基上布設(shè)橋臺(tái)；在有防護(hù)的條件下拆除原隧道的部分側(cè)墻、頂板結(jié)構(gòu)；在橋臺(tái)之間架設(shè)蓋梁；對(duì)隧道進(jìn)行拓寬防水及暗埋橋面施工。
2.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，在原隧 道的外側(cè)設(shè)置永久結(jié)構(gòu)的抗拔樁。
3.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，在架設(shè) 蓋梁之前還進(jìn)一步包括步驟在蓋梁下方設(shè)置水平防水板。
4.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，所述蓋 梁是由工廠預(yù)制，并在現(xiàn)場(chǎng)吊裝進(jìn)行施工的。
5.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，所述蓋 梁為T(mén)型簡(jiǎn)支蓋梁或預(yù)應(yīng)力混凝土箱梁或鋼結(jié)構(gòu)梁。
6.如權(quán)利要求1所述的運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，所述蓋 梁的跨徑方向與原隧道的行車(chē)方向垂直。
全文摘要
本發(fā)明提出一種運(yùn)營(yíng)狀態(tài)下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，包括以下步驟(1)在須拓寬隧道的外側(cè)布設(shè)抗拔樁、基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)、橋梁樁基等。(2)進(jìn)行拓寬基坑的開(kāi)挖、拓寬部分的底板、側(cè)墻等施工。(3)在橋梁樁基上布設(shè)橋臺(tái)。(4)在有防護(hù)的條件下拆除原隧道的部分側(cè)墻、頂板等結(jié)構(gòu)。(5)在橋臺(tái)之間架設(shè)蓋梁。(6)對(duì)隧道進(jìn)行拓寬防水及暗埋橋面系等施工。本發(fā)明的拓寬改建方法施工方便、成本低，并可以在施工工程的同時(shí)保障隧道內(nèi)的正常交通運(yùn)營(yíng)。
文檔編號(hào)E21D9/01GK102102521SQ20101061149
公開(kāi)日2011年6月22日 申請(qǐng)日期2010年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月29日
發(fā)明者周希圣, 張廣, 文志云, 溫鎖林 申請(qǐng)人:上海浦東工程建設(shè)管理有限公司, 上海隧道工程股份有限公司