一种既有单洞隧道扩建为双联拱隧道的隧道开挖方法

摘要

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种既有单洞隧道扩建为双联拱隧道的隧道开挖方法。在既有单洞隧道中多断面施作中隔墙，中墙施工完成后填筑既有隧道一侧空洞，然后在既有隧道另一侧开挖新建隧道的侧壁导洞，挖去中间土体，该侧隧道二衬施作完成后开挖另一侧洞室，开挖既有隧道内的填土同时开挖另一侧导洞，开挖完成拆除衬砌后施作二衬，两洞室错距开挖，错开距离由双联拱隧道的单洞洞径确定。新建洞室开挖顺序为先开挖侧壁导洞，施作临时支护然后开挖中间土体，拆除临时支护后隧道二衬。新建洞室开挖前先在与拟开挖洞室相对的既有隧道另一侧填土，填土部分再开挖该侧洞室时挖除。本发明考虑了开挖对围岩的扰动以及开挖的时间和空间效应，辅助以预支护措施可以适用于软弱土层、破碎带等不良地质条件下的隧道扩建，本发明具有实施简便，工序较少的优点，可以减少围岩扰动，节省工期。

说明书

技术领域

本发明属于隧道工程领域，具体涉及一种既有单洞隧道扩建为双联拱隧道的隧道开挖方法。

背景技术

目前，修建于上世纪70、80年代的单洞隧道大量面临“扩能”问题，以满足交通需求。隧道“扩能”主要方式为原地改建、扩建既有隧道，一般采用原洞扩大，该方法会导致隧道空间利用不足（不改变隧道形状的情况下）或者出现大跨度扁平隧道，且单洞扩建没有解决双向交通干扰等问题。基于单洞隧道扩建双联拱隧道的可以减少交通干扰扩能能力较强，但其施工过程围岩主应力变化复杂，合理的施工顺序和支护措施对围岩扰动、隧道变形等影响较大。

单洞隧道扩建为双联拱隧道可以减少对向车流干扰，优化交通环境，但其施工技术难度相对较大。单洞隧道扩建为双联拱隧道主要问题有中隔墙的施作方式、道路线形匹配以及节约施工工期。既有隧道扩建为双联拱隧道的中隔墙的施工方式可以采用三种方式，一种为在既有隧道附近成洞施作中导洞，然后施工中隔墙，该方式可以多断面开挖施工中隔墙，但需要对原有隧道的线形进行调整，带来进出洞口线形、高程等变动较大；第二种为对既有隧道进行扩大然后在一侧施作中隔墙，该方法开挖增加了单洞隧道开挖的跨度，在易导致围岩不稳定等问题；第三种方式为在既有隧道中施作中隔墙，然后扩挖左右断面隧道。

发明内容

本发明的目的在于提供一种既有单洞隧道扩建为双联拱隧道的隧道开挖方法，采用在既有隧道中多断面施工中隔墙，然后开挖左右导洞的既有隧道扩建为双联拱隧道的开挖方法。该方法在既有隧道中分断面施作中隔墙，中隔墙上部至隧道顶部采用注浆填筑处理，然后在开挖单侧隧道，最后开挖另一侧隧道。隧道开挖过程中为减少围岩应力集中，可采取填土、对称开挖等方式平衡土压力。

本发明提出的一种既有单洞隧道扩建为双联拱隧道的隧道开挖方法，具体步骤如下：

既有单洞隧道用作双联拱隧道的中导洞，多断面施作中隔墙，错开距离开挖左右洞室，对中隔墙右侧进行既有隧道填土，填筑长度为1-2倍既有单洞洞径，接着对其左侧开挖新建隧道，新建隧道先开挖远离中导洞的侧壁导洞，施作临时支护，然后开挖新建洞室中间土体，中间土体的开挖采用上下台阶法，上台阶开挖后施工临时横撑，开挖完成后拆除临时支护，封闭隧道的初期支护，最后施作二衬；二衬施作一定距离后开挖右侧洞室，该侧洞室先开挖既有隧道填土，其余步骤和已建洞室相同，错开距离由双联拱隧道的单洞洞径确定。

本发明中，所述既有单洞隧道作为中导洞多断面施作中隔墙，然后错距开挖左右洞室，开挖前根据围岩等级新建洞室可采用管棚、注浆等预支护措施。当中隔墙高度小于既有单洞隧道净高时，中隔墙上部施作双联拱隧道初支结构，同时顶部空隙采用注浆填筑，使之密实。

本发明中，先开挖的新洞室开挖前在中导洞另一侧填土空洞部分填土，然后开挖远离中导洞的侧导洞，并施作临时支护和隧道初期支护，之后开挖中部土体并及时封闭隧道支护。后开挖洞室在先开挖隧道二衬施作完成后错距施工，先开挖既有隧道内部填土，然后开挖远离中导洞的侧壁导洞，其余过程与所述另一侧新建洞室顺序相同。

本发明中，所述隧道各部施工顺序在时间、空间上错开。中隔墙施工错开中隔墙顶部处理施工至少1.5倍既有单洞隧道洞径，中隔墙填土错开先开挖洞室侧壁导洞开挖1-2倍单洞洞径。先开挖洞室中部土体开挖滞后侧壁导坑开挖至少1倍单洞洞径，先于二衬施作滞后至少2倍洞径。后建隧道中导洞填土挖除滞后另一侧二衬施工至少1倍洞径，先于侧壁导洞开挖至少1倍单洞洞径。

本发明的优点在于双向交通干扰较少的同时还可以充分利用隧道空间以及扩建线形的匹配，在施工过程中利用既有隧道进行多断面中隔墙施工和错距开挖节约工期。

附图说明

图1为既有单洞隧道扩建为双联拱隧道结构示意图。

图2为中隔墙施工示意图。

图3为左侧隧道洞室开挖示意图。

图4为右侧洞室开挖示意图。

图中标号：1为既有单洞隧道，2为既有隧道初支和二衬，3为中隔墙，4为新建隧道支护结构，5为左侧隧道支护结构，6为左洞侧壁导洞临时支护，7为中隔墙上部注浆填筑，8为既有隧道填土，9为左洞中部临时横撑，10为右洞中部临时横撑，11为右洞侧壁导洞临时支护，12为右侧隧道支护结构。

具体实施方式

以下结合附图对本发明特征及应用流程进一步详细说明，以便于同行业技术人员的理解，为便于叙述以既有隧道洞室高度大于中隔墙洞室为前提，新建洞室采用双侧壁导洞法配合上下台阶法施工，具体内容如下：

附图1-3中标号1-12分别代表：1既有单洞隧道、2既有隧道初支和二衬、3中隔墙、4新建隧道支护结构、5左侧隧道支护结构、6左洞侧壁导洞临时支护、7中隔墙上部注浆填筑、8既有隧道填土、9左洞中部临时横撑、10右洞中部临时横撑、11右洞侧壁导洞临时支护、12右侧隧道支护结构。

图1所示为既有单洞隧道扩建为双联拱隧道结构示意图。新建隧道采用侧壁导洞开挖，隧道中部土体采用上下台阶法开挖。既有单洞隧道1用作双联拱隧道的中导洞，多断面施作中隔墙3，然后在中隔墙3左侧进行既有隧道填土8，在其右侧开挖新建隧道，新建隧道先开挖远离中导洞的侧壁导洞，施作临时支护6，然后开挖新建洞室中间土体，中间土体采用上下台阶法，施作临时横撑9，开挖完成后拆除临时横撑9，并封闭左侧隧道支护结构5；位于左侧的既有隧道初支和二衬2施作一定距离后开挖右侧洞室，右侧洞室先开挖既有隧道填土8，其余步骤和已建洞室相同，错开距离由双联拱隧道的单洞洞径确定。

图2所示为中隔墙施工示意图。在既有隧道1高于中隔墙3高度时，中隔墙3预留钢筋施作隧道支护结构，中隔墙上部空隙采用注浆填筑7，然后分别开挖作用两侧隧道。

图3所示为左侧隧道洞室开挖示意图。左侧隧道开挖前先将既有隧道填筑8，既有隧道填筑8长度为1-2倍单洞洞径，然后开挖侧左洞侧壁导洞临时支护6，隧道中间土体采用上下台阶法开挖，开挖错距为0.5-2.0倍单洞洞径，上台阶开挖后施工左洞中部临时横撑9，中间土体开挖完成后实现既有隧道初支和二衬2封闭。左洞侧壁导洞临时支护6和新建隧道轮廓范围内的既有隧道支护结构拆除后施作隧道二次衬砌。

图4所示为右侧洞室开挖示意图。右侧隧道开挖前先挖出既有隧道填筑8，然后开挖远离中隔墙一侧的隧道侧壁导洞并施作右洞侧壁导洞临时支护11，采用错距逐步开挖，既有隧道填土8挖除先于侧壁导洞开挖1-2倍单洞洞径。侧壁导洞开挖后，开挖右侧隧道中部土体，采用上下台阶法施工，上台阶开挖后施作拱部支护结构和中部临时横撑10，上下台阶错距施工，错距为0.5-2.0倍单洞洞径，上台阶开挖滞后侧壁导洞开挖至少1倍洞径，下台阶开挖完成后及时拆除既有隧道初支和二衬2和临时横撑10、临时支护11及时封闭支护结构12.

以上所述，仅是本发明的较佳实施例子而已，并非对本发明做任何形式上的限制，任何未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。