本發(fā)明涉及隧道施工，尤其是一種用于已建隧道單側(cè)加寬的改擴(kuò)建施工方法。

背景技術(shù)：

1、隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，交通路網(wǎng)建設(shè)趨于完善，經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)地區(qū)道路交通量無法滿足經(jīng)濟(jì)發(fā)展的需要，因此，公路改擴(kuò)建已經(jīng)啟動(dòng)。在公路改擴(kuò)建中，最為棘手的莫過于隧道的改擴(kuò)建，隧道改擴(kuò)建方案大致分為原位擴(kuò)挖和分離增建兩種方案，受限于區(qū)塊經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，改擴(kuò)建工程建設(shè)紅線范圍控制嚴(yán)格，另外，為了減少隧道左右線之間的相互影響，多采用隧道單側(cè)加寬方案。

2、現(xiàn)有技術(shù)中，隧道單側(cè)加寬施工方案需要對圍巖進(jìn)行預(yù)加固，因此起始工作面通常選擇在隧道洞口，通過超前長管棚增加圍巖穩(wěn)定性后再進(jìn)行改擴(kuò)建，但此種做法限制了改擴(kuò)建隧道施工面，無法通過增加施工操作面的方法加快隧道施工，一旦項(xiàng)目工期緊張，將無法滿足要求；另外，隧道洞口段一般地質(zhì)較差段，且埋深較淺，起始工作面選擇在洞口施工風(fēng)險(xiǎn)較大。因此，將起始工作面定在隧道洞口的這種改擴(kuò)建方案并不是最佳選擇。

3、此外，上述方案在改擴(kuò)建過程中仍然遵循“新奧法”原理，即采用鋼架結(jié)合錨噴支護(hù)方式，這種方式存在支護(hù)結(jié)構(gòu)剛度不足的問題，圍巖允許變形量較大；其次，整套支護(hù)工序大量依賴人工，且施工周期長；再次，即使支護(hù)結(jié)構(gòu)施工完成后，由于噴射混凝土需要一定時(shí)間才能達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度要求，無法第一時(shí)間形成有效的防護(hù)體系，時(shí)效性較差，導(dǎo)致圍巖裸露時(shí)間長，擾動(dòng)大，從而帶來了較高施工風(fēng)險(xiǎn)。

4、鑒于此，有必要提出一種用于已建隧道單側(cè)加寬的改擴(kuò)建施工方法以解決或至少緩解上述缺陷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的主要目的在于提供一種用于已建隧道單側(cè)加寬的改擴(kuò)建施工方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中將改擴(kuò)建起始工作面定在隧道洞口存在施工面受限、施工風(fēng)險(xiǎn)較大的技術(shù)問題。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種用于已建隧道單側(cè)加寬的改擴(kuò)建施工方法，包括以下步驟：

3、s1，獲取已建隧道的襯砌檢測信息和圍巖勘測信息，并根據(jù)所述襯砌檢測信息和所述圍巖勘測信息確定所述已建隧道進(jìn)行改擴(kuò)建的起始段落；其中，所述起始段落位于所述已建隧道的中間段區(qū)間；

4、s2，對所述起始段落進(jìn)行改擴(kuò)建，再利用改擴(kuò)建后的起始段落對第一方向上的相鄰隧道段落施作超前支護(hù)，以及利用改擴(kuò)建后的起始段落對第二方向上的相鄰隧道段落施作超前支護(hù)；其中，所述第一方向和所述第二方向相反；

5、s3，對第一方向上的剩余隧道段落進(jìn)行改擴(kuò)建以及對第二方向上的剩余隧道段落進(jìn)行改擴(kuò)建，以完成所述已建隧道的改擴(kuò)建。

6、優(yōu)選地，所述步驟s2中對所述起始段落進(jìn)行改擴(kuò)建具體包括以下步驟：

7、s21，先拆除非加寬區(qū)域的初期支護(hù)并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，并保留加寬區(qū)域的初期支護(hù)作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，再對所述非加寬區(qū)域的圍巖壁面噴射混凝土；其中，所述起始段落的拱墻區(qū)域包括沿隧道環(huán)向依次銜接的非加寬區(qū)域和多個(gè)加寬區(qū)域；

8、s22，安裝和所述非加寬區(qū)域相匹配的第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；其中，所述第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)的一端和所述加寬區(qū)域的圍巖搭接，另一端搭接在隧道拱腳處；第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)具有供第一系統(tǒng)錨桿貫穿的第一預(yù)留孔；再通過所述第一預(yù)留孔打設(shè)系統(tǒng)第一錨桿以固定所述第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；

9、s23，拆除第i個(gè)加寬區(qū)域的初期支護(hù)并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，并保留剩余加寬區(qū)域的初期支護(hù)作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，再對第i個(gè)加寬區(qū)域的圍巖壁面噴射混凝土；

10、s24，安裝和第i個(gè)加寬區(qū)域相匹配的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；其中，第i個(gè)加寬區(qū)域?yàn)榈?個(gè)加寬區(qū)域時(shí)，第i個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)的一端和第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)連接，另一端和第i+1個(gè)加寬區(qū)域的圍巖搭接，并進(jìn)入步驟s251；i≥1，i為正整數(shù)；

11、i大于1且第i個(gè)加寬區(qū)域不是最后一個(gè)加寬區(qū)域時(shí)，第i個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)的一端和第i-1個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)連接，另一端和第i+1個(gè)加寬區(qū)域的圍巖搭接，并進(jìn)入步驟s251；

12、第i個(gè)加寬區(qū)域是最后一個(gè)加寬區(qū)域時(shí)，第i個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)的一端和第i-1個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)連接，另一端和隧道拱腳搭接，并進(jìn)入步驟s252；

13、s251，通過第二預(yù)留孔打設(shè)第二系統(tǒng)錨桿以固定第i個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)，將i+1賦值給i，再進(jìn)入步驟s23；

14、s252，通過第二預(yù)留孔打設(shè)第二系統(tǒng)錨桿以固定第i個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；拆除原有仰拱結(jié)構(gòu)并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，再施作預(yù)制仰拱；其中，所述預(yù)制仰拱的一端和所述第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)連接，另一端和第i個(gè)加寬區(qū)域的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)連接。

15、優(yōu)選地，所述步驟s3中對第一方向上的剩余隧道段落進(jìn)行改擴(kuò)建具體包括步驟：

16、s31，在剩余隧道段落的圍巖等級大于或等于四級時(shí)，沿所述第一方向先對預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第一區(qū)域、第二區(qū)域進(jìn)行改擴(kuò)建；其中，每個(gè)剩余隧道段落的拱墻區(qū)域沿隧道環(huán)向依次劃分為第一區(qū)域、以及位于加寬區(qū)域的第二區(qū)域、第三區(qū)域以及第四區(qū)域；

17、s32，再沿所述第一方向?qū)λ鲱A(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第三區(qū)域進(jìn)行改擴(kuò)建；

18、s33，再沿所述第一方向?qū)λ鲱A(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第四區(qū)域進(jìn)行改擴(kuò)建；

19、s34，拆除所述預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺對應(yīng)的原有仰拱結(jié)構(gòu)，并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，再施作所述預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺對應(yīng)的預(yù)制仰拱；

20、重復(fù)步驟s31~s34，直至完成第一方向上的剩余隧道段落的改擴(kuò)建。

21、優(yōu)選地，所述步驟s31中沿所述第一方向先對預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第一區(qū)域、第二區(qū)域進(jìn)行改擴(kuò)建具體包括步驟：

22、s311，先拆除當(dāng)前剩余隧道段落的第一區(qū)域的初期支護(hù)并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，再拆除第二區(qū)域的初期支護(hù)并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，并保留第三區(qū)域和第四區(qū)域的初期支護(hù)作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)；

23、s312，對第一區(qū)域和第二區(qū)域的圍巖壁面噴射混凝土，安裝和第一區(qū)域相匹配的第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)、以及和第二區(qū)域相匹配的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；再通過第一預(yù)留孔打設(shè)第一系統(tǒng)錨桿以固定第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)，通過第二預(yù)留孔打設(shè)第二系統(tǒng)錨桿以固定第二預(yù)設(shè)襯砌結(jié)構(gòu)；

24、s313，利用第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)和第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)打設(shè)超前支護(hù)以加固下一個(gè)剩余隧道段落的第一區(qū)域和第二區(qū)域；

25、s314，重復(fù)步驟s311~s313，完成預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第一區(qū)域、第二區(qū)域的改擴(kuò)建。

26、優(yōu)選地，所述步驟s32具體包括步驟：

27、s321，拆除當(dāng)前剩余隧道段落的第三區(qū)域的初期支護(hù)并擴(kuò)挖至設(shè)計(jì)輪廓線，對第三區(qū)域的圍巖內(nèi)壁噴射混凝土，安裝和第三區(qū)域相匹配的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)，再通過所述第二預(yù)留孔，打設(shè)第二系統(tǒng)錨桿以固定第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；

28、s322，利用第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)打設(shè)超前支護(hù)以加固下一個(gè)剩余隧道段落的第三區(qū)域；

29、s323，重復(fù)步驟s321~s322，完成預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第三區(qū)域的改擴(kuò)建。

30、優(yōu)選地，所述步驟s33具體包括步驟：

31、s331，拆除當(dāng)前剩余隧道段落的第四區(qū)域的初期支護(hù)并擴(kuò)挖至第四區(qū)域的設(shè)計(jì)輪廓線，對第四區(qū)域的圍巖內(nèi)壁噴射混凝土，安裝和第四區(qū)域相匹配的第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)，再通過所述第二預(yù)留孔，打設(shè)第二系統(tǒng)錨桿以固定所述第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)；

32、s332，利用第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)打設(shè)超前支護(hù)以加固下一個(gè)剩余隧道段落的第四區(qū)域；

33、s333，重復(fù)步驟s331~s332，完成預(yù)設(shè)循環(huán)進(jìn)尺的剩余隧道段落的第四區(qū)域的改擴(kuò)建。

34、優(yōu)選地，所述第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)包括第一鋼箱，所述第一鋼箱的內(nèi)壁開設(shè)有第一注漿孔，超高性能混凝土通過所述第一注漿孔填充在所述第一鋼箱內(nèi)形成第一灌漿結(jié)構(gòu)層；所述第一鋼箱的內(nèi)壁和外壁均開設(shè)有供第一系統(tǒng)錨桿貫穿的第一預(yù)留孔，所述第一鋼箱的內(nèi)壁的第一預(yù)留孔和所述第一鋼箱外壁的第一預(yù)留孔一一對應(yīng)布設(shè)；其中，所述第一系統(tǒng)錨桿包括第一錨固端和第一鎖緊端，所述第一錨固端通過貫穿所述第一預(yù)留孔后錨入至圍巖內(nèi)部，所述第一鎖緊端與所述第一鋼箱的內(nèi)壁連接。

35、優(yōu)選地，所述第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)包括第二鋼箱，所述第二鋼箱的內(nèi)壁開設(shè)有第二注漿孔，超高性能混凝土通過所述第二注漿孔填充在所述第二鋼箱內(nèi)形成第二灌漿結(jié)構(gòu)層；所述第二鋼箱的內(nèi)壁和外壁均開設(shè)有供第二系統(tǒng)錨桿貫穿的第二預(yù)留孔，所述第二鋼箱的內(nèi)壁的第二預(yù)留孔和所述第二鋼箱外壁的第二預(yù)留孔一一對應(yīng)布設(shè)；其中，所述第二系統(tǒng)錨桿包括第二錨固端和第二鎖緊端，所述第二錨固端通過貫穿所述第二預(yù)留孔后錨入至圍巖內(nèi)部，所述第二鎖緊端與所述第二鋼箱的內(nèi)壁連接。

36、優(yōu)選地，所述步驟s23中對第i個(gè)加寬區(qū)域的圍巖壁面噴射混凝土具體包括步驟：對第i個(gè)加寬區(qū)域的圍巖壁面噴射8cm厚的c25混凝土。

37、優(yōu)選地，所述起始段落的長度設(shè)置在2~5m之間，每個(gè)剩余隧道段落的長度設(shè)置在2~6m之間。

38、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果：

39、本發(fā)明提供一種用于已建隧道單側(cè)加寬的改擴(kuò)建施工方法，根據(jù)襯砌檢測信息和圍巖勘測信息確定已建隧道進(jìn)行改擴(kuò)建的起始段落，起始段落位于已建隧道的中間段區(qū)間，對起始段落進(jìn)行改擴(kuò)建，再利用改擴(kuò)建后的起始段落對第一方向上的相鄰隧道段落施作超前支護(hù)，以及利用改擴(kuò)建后的起始段落對第二方向上的相鄰隧道段落施作超前支護(hù)，對第一方向上的剩余隧道段落進(jìn)行改擴(kuò)建以及對第二方向上的剩余隧道段落進(jìn)行改擴(kuò)建，以完成已建隧道的改擴(kuò)建。本技術(shù)將起始段落設(shè)在中間段區(qū)間可以解決施工面受限的問題，可以從起始段落的兩端進(jìn)行同步施工，可以應(yīng)工期要求，增加多個(gè)施工面，并且還能減少了圍巖擾動(dòng)，降低工程風(fēng)險(xiǎn)，工期短。

40、其次，拆除初期支護(hù)和擴(kuò)挖過程中，保留剩余區(qū)域的初期支護(hù)作為臨時(shí)支撐結(jié)構(gòu)，第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)的一端搭接在圍巖，以及部分區(qū)域的第二預(yù)制襯砌的一端搭接在圍巖，使得第一預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)和/或第二預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)和剩余原有襯砌結(jié)構(gòu)可以臨時(shí)形成拱形結(jié)構(gòu)，以此保證結(jié)構(gòu)穩(wěn)定；通過逐步拆除和擴(kuò)挖每個(gè)加寬區(qū)域，再安裝預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)，施工有序安全；使用預(yù)制襯砌結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)的現(xiàn)場澆筑，大大提高了施工效率，縮短了工期。