本發(fā)明屬于超淺埋大斷面隧道施工方法領(lǐng)域，具體涉及一種超淺埋大斷面隧道下穿既有道路的施工方法。

背景技術(shù)：

隨著我國公路交通的飛速發(fā)展，公路隧道領(lǐng)域也取得了前所未有的成就。超淺埋、大斷面、下穿構(gòu)筑物等隧道，越來越多的出現(xiàn)在具體的實(shí)際工程中。對于超淺埋大斷面隧道的施工方法方面，廣大科技工作者進(jìn)行了很多的研究，并取得了很多的成果。

目前國內(nèi)外對超淺埋大斷面隧道的施工時(shí)，多采用在大管棚、小導(dǎo)管進(jìn)行超前支護(hù)的前提下，采用雙側(cè)壁導(dǎo)坑或者crd法進(jìn)行施工。這種傳統(tǒng)的施工方法在控制周圍巖體變形上確實(shí)有明顯的效果，但是由于該方法具有各分部施工相互干擾、施工周期長、臨時(shí)支護(hù)量較大、工程造價(jià)高等缺陷，并不受到施工方的青睞。同時(shí)，在超淺埋大斷面隧道下穿既有道路時(shí)，路面行車荷載直接作用在拱頂?shù)牡貙由?，對施工安全造成?yán)重的威脅。即便是封閉路面交通，對隧道的變形和穩(wěn)定起到了一定的作用，但是這一做法對于高速公路、國道等重要交通設(shè)施影響極大。

因此，傳統(tǒng)的施工方法已經(jīng)不能滿足工程生產(chǎn)的需求，一種新的、減少工期、降低造價(jià)，同時(shí)又不影響地面交通的超淺埋大斷面隧道下穿既有公路的施工方法已成為急需。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種超淺埋大斷面隧道下穿既有道路的施工方法，達(dá)到減少施工工期、降低工程造價(jià)、減少地面交通影響的目的。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：

超淺埋大斷面隧道下穿既有道路的施工方法，其特征在于：

由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

步驟一：采用數(shù)值模擬軟件計(jì)算超淺埋大斷面隧道開挖對既有道路地表沉降的影響范圍，以此來確定隧道正上方路面鋼橋的架設(shè)長度；

步驟二：當(dāng)隧道還未開挖至下穿段時(shí)，在遠(yuǎn)離隧道開挖面一側(cè)的地表路面架設(shè)鋼橋，同時(shí)在隧道出口段反向施作超長管棚；

步驟三：隧道洞內(nèi)采用crd法短進(jìn)尺開挖，并待到掌子面開挖至隧道中心線與地面中心線相交處時(shí)，拆除之前架設(shè)的鋼橋，并將鋼橋重新架設(shè)在另一側(cè)的道路路面上；

步驟四：待到隧道內(nèi)下穿既有道路段的二次襯砌完全施作完成時(shí)，即可拆除鋼橋，恢復(fù)路面交通。

步驟一具體由以下步驟實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)情況以及隧道的開挖參數(shù)，采用midas數(shù)值模擬軟件進(jìn)行數(shù)值分析，確定既有道路路面的各點(diǎn)的地表沉降值；

然后根據(jù)《城市軌道交通工程檢測技術(shù)規(guī)范》（gb50911-2013）和《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（jtgf60-2009）對監(jiān)控量測值有無影響的判定原則，確定對既有道路安全基本無影響，根據(jù)數(shù)值模擬的地表沉降值，確定既有道路路面鋼橋的架設(shè)長度。

步驟二中，在隧道出口段反向施作超長管棚的具體步驟為：

在隧道的出口處開挖明洞段拱部，然后制作套拱，并安裝導(dǎo)向管，用鉆機(jī)向隧道入口處鉆孔，在鉆孔處插入管棚設(shè)計(jì)的鋼管，打到下穿段對面山體的基巖上，并進(jìn)行壓密注漿。

步驟三中，隧道洞內(nèi)采用crd法短進(jìn)尺開挖的具體步驟為：

采用短進(jìn)尺施工，各個(gè)開挖斷面施工步距為1m；

首先開挖隧道的左上導(dǎo)坑，開挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并進(jìn)行初噴混凝土施工；

然后開挖隧道的左下導(dǎo)坑，開挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并進(jìn)行初噴混凝土施工；

左上左下開挖之后快速封閉成環(huán)，緊接著進(jìn)行右上導(dǎo)坑和右下導(dǎo)坑的開挖和支護(hù)。

施工過程中，在路面布置兩條地表沉降監(jiān)測測線，采用高精度電子水準(zhǔn)儀對地表沉降值進(jìn)行監(jiān)測，反饋路面沉降信息。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

本發(fā)明通過在下穿段的既有道路路面架設(shè)裝配式鋼架便橋、出口段反向超長管棚施工以及采用crd法開挖相結(jié)合的方式實(shí)現(xiàn)。此三種施工作業(yè)面不重疊、工序之間不相互干擾，有效減少了施工工期、降低了工程造價(jià)，同時(shí)減少了隧道施工對于地面交通的影響。

附圖說明

圖1為新建下穿隧道與既有道路的位置圖。

圖2為隧道下穿段數(shù)值模擬示意圖。

圖3為地表路面沉降量示意圖。

圖4為鋼架便橋架設(shè)的示意圖。

圖5為crd法開挖斷面圖。

圖6為crd法開挖步驟圖。

圖7為地表沉降路面測點(diǎn)布置圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合具體實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。

本發(fā)明涉及的超淺埋大斷面隧道下穿既有道路的施工方法，具體包含以下步驟：

在隧道下穿地面既有道路之前，采用數(shù)值模擬軟件計(jì)算超淺埋大斷面隧道開挖對既有道路地表沉降的影響范圍，以此來確定隧道正上方路面便橋的架設(shè)長度。當(dāng)隧道還未開挖至下穿段時(shí)，即可在遠(yuǎn)離隧道開挖面一側(cè)（雙向兩車道）的地表路面架設(shè)鋼橋，同時(shí)在隧道出口段反向施作超長管棚。隧道洞內(nèi)采用crd法短進(jìn)尺開挖，并待到掌子面開挖至隧道中心線與地面中心線相交處時(shí)，拆除之前架設(shè)的鋼橋，并將鋼橋重新架設(shè)在另一側(cè)的道路路面上。待到隧道內(nèi)下穿既有道路段的二次襯砌完全施作完成時(shí)，即可拆除鋼橋，恢復(fù)路面交通。施工過程中，對路面地面控制點(diǎn)進(jìn)行沉降監(jiān)測，反饋隧道下穿施工對既有道路地表沉降的影響。

所述采用數(shù)值模擬軟件計(jì)算超淺埋大斷面隧道開挖對既有道路地表沉降的影響范圍，具體為：根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡匦蔚刭|(zhì)情況以及隧道的開挖參數(shù)等，采用midas數(shù)值模擬軟件進(jìn)行數(shù)值分析，確定既有道路路面的各點(diǎn)的地表沉降值。然后根據(jù)《城市軌道交通工程檢測技術(shù)規(guī)范》（gb50911-2013）的規(guī)定，本地表沉降監(jiān)測控制值取20mm，位移速率取3mm/d。同時(shí)參考《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（jtgf60-2009）對監(jiān)控量測值有無影響的判定原則。選取當(dāng)實(shí)測累計(jì)沉降值小于1/3的地表沉降監(jiān)測控制值時(shí)，即6.5mm時(shí)，確定對既有道路安全基本無影響。根據(jù)數(shù)值模擬的地表沉降值，確定既有道路路面便橋的架設(shè)長度。

所述當(dāng)隧道還未開挖至下穿段時(shí)，即可在遠(yuǎn)離隧道開挖面一側(cè)（雙向兩車道）的地表路面架設(shè)鋼橋，具體為：在隧道下穿既有道路時(shí)，一般是垂直下穿或者有一定交角的下穿施工。當(dāng)隧道還未開挖至下穿段時(shí)，在遠(yuǎn)離隧道開挖面的一側(cè)，架設(shè)裝配式鋼橋，鋼橋的架設(shè)可以采用懸臂推出法。即在隧道的兩側(cè)，預(yù)先安裝好貝雷搖滾和平滾，橋梁的大部分構(gòu)件在推出一側(cè)地面上分節(jié)段拼裝，然后用人力或機(jī)械牽引，將橋梁平穩(wěn)而緩慢地推出，直達(dá)對岸搖滾后就位。

所述在隧道出口段朝入口段反向施作超長管棚，具體為：在隧道的出口處開挖明洞段拱部，然后制作套拱，并安裝導(dǎo)向管，并用鉆機(jī)向隧道入口處鉆孔，在鉆孔處插入管棚設(shè)計(jì)的鋼管，打到下穿段對面山體的基巖上，并進(jìn)行壓密注漿。

所述的隧道洞內(nèi)采用crd法開挖，具體為:采用短進(jìn)尺施工，各個(gè)開挖斷面施工步距為1m。首先開挖隧道的左上導(dǎo)坑，開挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并進(jìn)行噴混凝土施工。然后開挖隧道的左下導(dǎo)坑，開挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并進(jìn)行噴混凝土施工。左上左下開挖之后快速封閉成環(huán)，緊接著進(jìn)行右上導(dǎo)坑和右下導(dǎo)坑的開挖和支護(hù)。

所述待到掌子面開挖至隧道中心線與地面中心線相交處時(shí)，拆除之前架設(shè)的鋼橋，并將鋼橋重新架設(shè)在另一側(cè)的道路路面上，這樣可以盡量減小行車荷載對于開挖斷面的影響。待到隧道內(nèi)下穿既有道路段的二次襯砌完全施作完成時(shí)，即可拆除鋼橋，恢復(fù)路面交通。

所述對路面地面控制點(diǎn)進(jìn)行沉降監(jiān)測，具體為：在路面布置兩條地表沉降監(jiān)測測線，采用高精度的電子水準(zhǔn)儀對地表沉降值進(jìn)行監(jiān)測，反饋路面沉降信息。

實(shí)施例

本發(fā)明以寶漢高速某隧道為例，該隧道為雙向分離式隧道單洞三車道，左線隧道長420m，右線隧道長509m，屬短隧道；隧道建筑界限凈高5.0m，凈寬為14m；隧道開挖斷面為158.8m²，為大斷面隧道。新建隧道出口暗挖段處于既有316國道之下，隧道埋深最淺處僅僅為4.02m。新建隧道下穿316國道與既有道路的位置圖如圖1所示。該段為全-強(qiáng)風(fēng)化片麻巖，顏色為淺灰色-黃褐色，變晶結(jié)構(gòu)，巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，巖芯呈碎屑及碎塊狀。316國道漢中-留壩段道路左側(cè)為山體，右側(cè)為河流，地形地質(zhì)條件復(fù)雜，是漢中到寶雞的唯一通道，車流量大，且多為重大型卡車，這些因素極大的增加了施工的難度。

本發(fā)明具體實(shí)施步驟如下：

（1）根據(jù)改隧道周邊地形地質(zhì)情況以及隧道的開挖參數(shù)等，采用midas數(shù)值模擬軟件進(jìn)行數(shù)值分析，確定既有道路路面的各點(diǎn)的地表沉降值。建立數(shù)值模擬模型如圖2所示，路面沉降圖如圖3所示。

（2）根據(jù)《城市軌道交通工程檢測技術(shù)規(guī)范》（gb50911-2013）的規(guī)定，本地表沉降監(jiān)測控制值取20mm，位移速率取3mm/d。同時(shí)參考《公路隧道施工技術(shù)規(guī)范》（jtgf60-2009）對監(jiān)控量測值有無影響的判定原則。選取當(dāng)實(shí)測累計(jì)沉降值小于1/3的地表沉降監(jiān)測控制值時(shí)，即6.5mm時(shí)，確定對既有道路安全基本無影響。由隧道開挖對地表路面沉降無影響的范圍可以得出路面既有道路上鋼架便橋?yàn)?6m。

（3）當(dāng)隧道還未開挖至下穿段時(shí)，在遠(yuǎn)離隧道開挖面的一側(cè)，架設(shè)裝配式鋼橋。本施工方案裝配式鋼橋的架設(shè)采用懸臂推出法。即指先在隧道的兩側(cè)，預(yù)先安裝好貝雷搖滾和平滾，橋梁的大部分構(gòu)件在推出一側(cè)地面上分節(jié)段拼裝，然后用人力或機(jī)械牽引，將橋梁平穩(wěn)而緩慢地推出，直達(dá)對岸搖滾后就位。在橋梁架設(shè)和推出的整個(gè)過程，要始終保持橋梁的整體平衡，使橋梁重心落在推出岸搖滾的后面，并隨時(shí)糾正橋梁在推出過程中的位置，使橋梁的軸線與設(shè)計(jì)橋軸線一致。為保證橋梁重心在推出岸搖滾之后，在正橋的前端另拼裝幾節(jié)導(dǎo)梁，待橋梁完成推出后，再予拆除。鋼橋架設(shè)完畢在通車之前，對橋梁進(jìn)行全面檢查，確保所有構(gòu)件均安裝正確，所有螺栓均固定牢靠。鋼架便橋的架設(shè)如圖4所示。

（4）在隧道下穿段出口處向掌子面開挖方向采用雙層φ159×10mm超前管棚加固。施工時(shí)，先施作導(dǎo)向墻，然后安排大管棚施工。該管棚施工采用鉆孔成孔后再送管，利用電動力驅(qū)動鉆頭，利用水平鉆機(jī)及特制鉆桿先打設(shè)水平孔，成孔前將孔位編號，按照編號順序進(jìn)行鉆孔。水平孔形成后,再將管棚鋼管送入孔內(nèi)達(dá)設(shè)計(jì)長度，每條管棚成孔后利用鉆機(jī)將鋼花管旋轉(zhuǎn)插入孔中，做好孔口封閉，待全部大管棚施工結(jié)束后及時(shí)進(jìn)行注漿施工，注漿材料使用水泥漿液。水泥漿體采用試驗(yàn)室提供配比嚴(yán)格進(jìn)行拌制，壓漿壓力控制在1-2mpa。

（5）隧道洞內(nèi)采用crd法開挖，開挖工序示意圖如圖5、圖6所示。本隧道采用短進(jìn)尺施工，各個(gè)開挖斷面施工步距為1m。首先開挖隧道的左上導(dǎo)坑，開挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并進(jìn)行噴混凝土施工。然后開挖隧道的左下導(dǎo)坑，開挖完畢后及時(shí)架設(shè)鋼拱架和鋼筋網(wǎng)片，并進(jìn)行噴混凝土施工。左上左下開挖之后快速封閉成環(huán)，緊接著進(jìn)行右上導(dǎo)坑和右下導(dǎo)坑的開挖和支護(hù)。初期支護(hù)為全斷面噴射c25混凝土，厚28cm，拱墻掛設(shè)雙層φ8鋼筋網(wǎng)，鋼筋網(wǎng)間距為20×20cm，全斷面設(shè)i22b型鋼架，間距為每榀50cm；邊墻搭設(shè)φ22砂漿錨桿，錨桿長4m，間距1m×1m梅花形布置；二次支護(hù)為全斷面60cm厚的c30鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，其內(nèi)設(shè)格柵鋼架加強(qiáng)，格柵鋼架采用4根φ22主筋、φ12箍筋間距20cm，鋼格柵間距50cm，并和初期支護(hù)鋼拱架間隔設(shè)置。臨時(shí)中隔壁及臨時(shí)仰拱采用噴錨防護(hù)，噴射混凝土厚度為22cm，設(shè)i2型鋼拱架，間距50cm。中隔壁采用超前小導(dǎo)管支護(hù)，自拱頂向下設(shè)11根間距40cm，隔3.3m打設(shè)一環(huán)，外插角12度，中隔壁沿墻壁設(shè)間距為1m的早強(qiáng)砂漿錨桿。

（6）當(dāng)掌子面開挖至隧道中心線與地面中心線相交處時(shí)，拆除之前架設(shè)的鋼橋，并將鋼橋重新架設(shè)在另一側(cè)的道路路面上。待到隧道內(nèi)下穿既有道路段的二次襯砌完全施作完成時(shí)，即可拆除鋼橋，恢復(fù)路面交通。

（7）在隧道施工時(shí)需要嚴(yán)格控制地表既有道路的沉降（以右線為例），防止隧道在開挖過程中對于比表路面的影響過大。以右線為例，316國道附近建立右線地表沉降監(jiān)測水準(zhǔn)基準(zhǔn)點(diǎn)bm1、bm2和bm3三個(gè)，組成二等垂直監(jiān)測網(wǎng)；兩條地表沉降監(jiān)測斷面gy01（共14個(gè)測點(diǎn)，其中g(shù)y01-8點(diǎn)在隧道中軸線上，里程樁號yk159+792）和gy02（共9個(gè)測點(diǎn)，其中g(shù)y02-5點(diǎn)在隧道中軸線上，里程樁號yk159+800）。沉降觀測點(diǎn)標(biāo)志選用φ10mm，長100mm的道釘，沉降標(biāo)志用鉆機(jī)在路面鉆孔并灌注水泥砂漿，確保沉降點(diǎn)標(biāo)志埋設(shè)穩(wěn)固可靠。地表沉降監(jiān)測布置如圖7所示，地表沉降監(jiān)測結(jié)果如下表1所示。

（8）根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，新建隧道右洞路面沉降共2兩個(gè)斷面，共計(jì)23個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，其沉降值均未超過《城市軌道交通工程檢測技術(shù)規(guī)范》（gb50911-2013）的規(guī)定沉降允許值20mm。其中，僅gy02監(jiān)測斷面中6點(diǎn)累計(jì)沉降量達(dá)到13.36mm，沒有超過允許值的2/3，說明本發(fā)明采用的施工方法安全可靠。同時(shí)，根據(jù)工程提前完工以及隧道安全貫通的情況來看，本發(fā)明采用的在路面敷設(shè)鋼架便橋、出口段反向施作管棚同時(shí)隧道內(nèi)采用crd法相結(jié)合的施工方法，不僅架設(shè)鋼架便橋減少了地面行車荷載對于隧道拱頂?shù)淖饔?，而且管棚施工的作業(yè)面與隧道內(nèi)施工不重疊，節(jié)省了施工工期，降低了工程造價(jià)。

本發(fā)明的內(nèi)容不限于實(shí)施例所列舉，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通過閱讀本發(fā)明說明書而對本發(fā)明技術(shù)方案采取的任何等效的變換，均為本發(fā)明的權(quán)利要求所涵蓋。