单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法

摘要

本发明公开了一种单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法，依次包括以下步骤：a.浇筑中隔墙；b.施工先行洞；c.利用从先行洞挖出的洞渣将后行洞一侧的空腔回填至后行洞的开挖轮廓处；d.在回填的洞渣顶部铺设钢筋网，然后在钢筋网表面喷射混凝土；e.沿隧道纵向架设端模板，并利用锚栓将端模板与围岩以及原衬砌固定在一起；f.在先行洞的开挖轮廓处架设侧模板；g.灌注混凝土，并振捣密实；h.施工后行洞；i.拆除先行洞及后行洞内的既有隧道的原衬砌。该施工方法有效地解决原隧道洞顶空洞回填问题，使得围岩压力均匀地传递到支护结构上，保证衬砌受力均匀和结构的完整，提高承载能力和耐久性。

说明书

技术领域

本发明涉及隧道施工技术，尤其涉及了一种用于单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法。

背景技术

随着我国国民经济的飞速发展，交通量日益增大，原有道路，甚至是高速公路已不能适应交通运输的需要。在经济发达地区，如沈大、广佛、沪宁、京津塘、京珠、沪杭等高速公路，随着交通量的不断增加，时常出现了严重的交通拥堵现象，影响了道路的通行能力和服务水平，为此不得不考虑对原有公路进行改扩建以缓解日趋紧张的交通压力。另外，在旅游资源丰富地区，如北京、杭州、西安、桂林、苏州等地区，同样出现了交通拥堵日趋严重的现象，特别是节假日，拥堵现象更甚，严重制约了当地旅游市场的健康发展和人们舒适出行的需求，为此，不少城市都进行了城市主干道的改扩建，以满足日益增大的交通需求。作为线路咽喉的隧道，在改扩建过程中毫无疑问成为控制性工程，而连拱隧道具有接线方便、线形流畅、节约用地、减少拆迁以及降低造价等优点，广泛使用。

然而，由于公路隧道的特殊性，受气候条件、地形条件、地质条件及设计、施工、运营管理、维修加固过程中各种不利因素的影响，很多公路隧道衬砌背后的围岩出现了各式各样的空洞，致使公路隧道建好后，隧道结构出现了不同程度繁琐多变的病害，这给公路隧道正常运输带来了极大的安全隐患。

其中公路隧道衬砌背后空洞病害是较为常见的病害之一，严重威胁隧道内行车的安全、影响交通运营。支护与围岩之间存在空洞时，围岩会失去应有的支护而松弛、变形，导致失稳、脱落，严重时会发生突发性崩塌，常使衬砌受到不均匀的荷载，导致支护结构产生弯曲应力，进而损伤支护结构的功能，降低其承载能力，给隧道的整体安全稳定性带来巨大的隐患，极大地影响隧道的安全使用。隧道衬砌背后空洞处治不及时会对衬砌结构造成进一步损坏，甚至使隧道破坏加速，缩短公路隧道的维护周期和使用寿命，导致未达到隧道结构设计基准期而急需大修，既浪费了大量资金，又影响隧道的正常使用，并造成不良的社会影响。施工人员也设计出了一些空洞处理方法，比如中国专利申请号为2013101037831公开了一种隧道拱顶空洞泵送回填施工方法，首先沿后方已支护的钢拱架的环向边缘，向前方软弱围岩内插入多根钢管或锚杆，以后方型钢拱架为支撑点，用钢管或锚杆在后方拱架及前方围岩间形成一个拱形超前简支结构，并在所述简支结构中部预先固定至少2根钢管作为回填混凝土泵送管，然后在所述简支结构顶面，铺设一层盖板，并以简支结构为骨架，向上喷射一层速凝混凝土，将上方空腔封闭，待喷射的封闭混凝土凝固后，通过泵送管向简支结构顶面泵送预定厚度的回填混凝土。

在既有隧道进行连拱隧道改扩建工程中，中隔墙是双连拱隧道结构受力的核心构件，受力十分复杂，是隧道应力集中部位（拉、压、弯、扭、剪力均有），中隔墙的力学行为将直接关系到连拱隧道的总体稳定性。作为中导洞的原有隧道，在中隔墙浇筑后，其原有衬砌背后空洞对结构的影响尤为突出。目前的空腔处理方法并不适用。因此，处理连拱隧道改扩建工程中原衬砌背后空洞对隧道的安全维护具有重大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种施工步骤可行、施工后隧道安全可靠的适用于单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔进行回填的施工方法。采用该方法进行回填灌浆后，可有效地解决原隧道洞顶空洞回填问题，使得围岩压力均匀地传递到支护结构上，保证衬砌受力均匀和结构的完整，提高承载能力和耐久性。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法，依次包括以下步骤：

a.在既有隧道的横向中间位置施工浇筑中隔墙；

b.待中隔墙浇筑好后，开始施工先行洞；

c.在先行洞开挖过程中，当发现中隔墙顶部原衬砌背后出现空腔时，利用从先行洞挖出的洞渣将后行洞一侧的空腔回填至后行洞的开挖轮廓处；

d.在回填的洞渣顶部铺设钢筋网，然后在钢筋网表面喷射混凝土；

e.沿隧道纵向每隔5～10m处架设一道端模板，并利用锚栓将端模板与围岩以及原衬砌固定在一起；

f.在先行洞的开挖轮廓处架设侧模板，并在侧模板上预留有灌浆孔；

g.从预留的灌浆孔自下往上灌注混凝土，并振捣密实；

h.施工后行洞；

i.拆除先行洞及后行洞内的既有隧道的原衬砌。

    作为本发明的进一步说明，在步骤d中，所述的钢筋网的网眼大小为10*10cm。架设这种网眼大小的钢筋网可以在最大程度节省钢材，又可以保证喷射的混凝土可以很好的与钢筋网结合在一起。

作为本发明的进一步说明，在步骤d中，喷射的混凝土采用C25以上的混凝土，并且喷射的混凝土厚度为10～15cm。采用C25以上的混凝土，可以提高混凝土的抗压强度，确保在施工及运营中的结构安全。

作为本发明的进一步说明，在步骤e中，所述的端模板的架设间距为5～10m。

作为本发明的进一步说明，在步骤g中，灌注的混凝土采用C25以上的混凝土，并且在灌注饱满后充分振捣密实，直至无空洞。采用C25以上的混凝土，可以提高混凝土的抗压强度，确保在施工及运营中的结构安全。并且在步骤g中，在灌注混凝土的同时，通过从灌浆孔伸入侧模板内部的振捣棒进行振动，使灌注到侧模板内部的混凝土浆液密实，不留空腔。

作为本发明的进一步说明，当中隔墙顶部原衬砌的空腔缝隙高度小于15cm时，省略步骤d、e。即是说，当空腔缝隙比较小时，可以不用铺设钢筋网，直接进行架设侧模板、灌注混凝土即可。

本发明的优点：

1.本发明采用洞渣将后行洞一侧回填至后行洞的开挖轮廓处，可使原有隧道衬砌与围岩紧密接触，提供支撑，防止围岩在开挖过程中过度变形，确保施工安全。

2.本发明采用洞渣将后行洞一侧回填至后行洞的开挖轮廓处，可有效利用洞渣，大大降低灌浆用量，节约成本。

3.本发明采用钢筋网喷射混凝土作为侧模板，施工方便，密实性好，不易漏浆。

4.本发明采用端模板将空腔沿着纵向划分为多个区域，间距为5～10m，分段实施，以有利于灌浆振捣密实。

5.本发明在中隔墙顶部原有衬砌背后灌注混凝土，并振捣密实，可使中隔墙墙身及原有隧道衬砌与围岩紧密接触，提供支撑，防止围岩在开挖乃至运营过程中过度变形，确保施工及运营安全。

6.本发明空腔回填施工方法效果良好、施工效率较高，可操作性较强，能满足项目实施安全、经济、快速、优质等方面要求。

7.本发明的中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法可推广应用于其他领域，包括溶洞、暗河等，具有良好的经济效益和推广应用价值。

附图说明

图1为既有隧道的结构示意图。

图2为本发明一实施例的结构示意图。

图3为图2中A-A剖面示意图。

图4为图2中B-B剖面示意图。

附图标记：1-中隔墙，2-原衬砌，3-先行洞，4-后行洞，5-洞渣，6-混凝土，7-钢筋网， 8-端模板，9-灌浆孔。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明，但是本发明的保护范围不仅仅局限于以下具体实施例所记载的范围。

实施例1：

某隧道为利用既有单洞隧道作为中导洞的连拱隧道改扩建工程，隧道全长125m。当右洞（先行洞）开挖至K0+530附近时，发现原有隧道衬砌顶部脱空。空腔规模较大，洞顶部位脱空高度30cm～2m不等，沿横向延伸至左侧拱腰以下，纵向延伸长度未明。由于隧道跨度较大，开挖全宽约34.3m，如果不进行回填处理，可能会在施工或者运营期间引起较大的沉降，甚至塌方。为此，采用了本发明施工方法顺利完成了空腔的回填。经过现场检查的结果知，空腔填充的效果良好，并且到目前为止尚未出现明显的沉降、开裂，同时原有隧道衬砌以及新建隧道衬砌结构完好。该方法大大的降低了成本，也加快了进度，取得了显著的经济效益以及社会效益。

具体施工方法如下：

一种单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法，依次包括以下步骤：

a.在既有隧道的横向中间位置施工浇筑中隔墙1；

b.待中隔墙1浇筑好后，开始施工先行洞3；

c.在先行洞3开挖过程中，当发现中隔墙顶部原衬砌2背后出现空腔时，利用从先行洞3挖出的洞渣将后行洞4一侧的空腔回填至后行洞4的开挖轮廓处；

d.在回填的洞渣5顶部铺设网眼大小为10*10cm的钢筋网7，然后在钢筋网7表面喷射厚度为10cm的C25混凝土；

e.沿隧道纵向每隔5m处架设一道端模板8，并利用锚栓将端模板与围岩以及原衬砌固定在一起；

f.在先行洞3的开挖轮廓处架设侧模板，并在侧模板上预留有灌浆孔9；

g.从预留的灌浆孔9自下往上灌注C25混凝土，并且在灌注饱满后充分振捣密实，直至无空洞；

h.施工后行洞4；

i.拆除先行洞3及后行洞4内的既有隧道的原衬砌2。

实施例2：

某隧道为利用既有单洞隧道作为中导洞的连拱隧道改扩建工程，隧道全长130m。当右洞（先行洞）开挖至K0+560附近时，发现原有隧道衬砌顶部脱空。空腔规模较大，洞顶部位脱空高度30cm～1m不等，沿横向延伸至左侧拱腰以下，纵向延伸长度未明。采用本发明的具体施工方法如下：

一种单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法，依次包括以下步骤：

a.在既有隧道的横向中间位置施工浇筑中隔墙1；

b.待中隔墙1浇筑好后，开始施工先行洞3；

c.在先行洞3开挖过程中，当发现中隔墙顶部原衬砌2背后出现空腔时，利用从先行洞3挖出的洞渣将后行洞4一侧的空腔回填至后行洞4的开挖轮廓处；

d.在回填的洞渣5顶部铺设网眼大小为10*10cm的钢筋网7，然后在钢筋网7表面喷射厚度为15cm的C25混凝土；

e.沿隧道纵向每隔10m处架设一道端模板8，并利用锚栓将端模板与围岩以及原衬砌固定在一起；

f.在先行洞3的开挖轮廓处架设侧模板，并在侧模板上预留有灌浆孔9；

g.从预留的灌浆孔9自下往上灌注C25混凝土，并且在灌注饱满后充分振捣密实，直至无空洞；

h.施工后行洞4；

i.拆除先行洞3及后行洞4内的既有隧道的原衬砌2。

实施例3：

某隧道为利用既有单洞隧道作为中导洞的连拱隧道改扩建工程，隧道全长150m。当右洞（先行洞）开挖至K0+600附近时，发现原有隧道衬砌顶部脱空。空腔规模较大，洞顶部位脱空高度20cm～1.5m不等，沿横向延伸至左侧拱腰以下，纵向延伸长度未明。采用本发明的具体施工方法如下：

一种单洞隧道改为连拱时中隔墙顶部原衬砌空腔回填施工方法，依次包括以下步骤：

a.在既有隧道的横向中间位置施工浇筑中隔墙1；

b.待中隔墙1浇筑好后，开始施工先行洞3；

c.在先行洞3开挖过程中，当发现中隔墙顶部原衬砌2背后出现空腔时，利用从先行洞3挖出的洞渣将后行洞4一侧的空腔回填至后行洞4的开挖轮廓处；

d.在回填的洞渣5顶部铺设网眼大小为10*10cm的钢筋网7，然后在钢筋网7表面喷射厚度为13cm的C25混凝土；

e.沿隧道纵向每隔8m处架设一道端模板8，并利用锚栓将端模板与围岩以及原衬砌固定在一起；

f.在先行洞3的开挖轮廓处架设侧模板，并在侧模板上预留有灌浆孔9；

g.从预留的灌浆孔9自下往上灌注C25混凝土，并且在灌注饱满后充分振捣密实，直至无空洞；

h.施工后行洞4；

i.拆除先行洞3及后行洞4内的既有隧道的原衬砌2。