一种与旧隧道交叉修建新隧道的方法

摘要

一种与旧隧道交叉修建新隧道的方法，利用新奥法开挖新隧道，新隧道在开挖施工过程中与旧隧道交叉，新隧道与旧隧道在开挖施工中依次经历交叉前期段、交叉尾期段以及完全重合段，交叉前期段为新隧道和旧隧道的断面交叉部分的面积不超过旧隧道断面面积的1/2，交叉尾期段为新隧道和旧隧道的断面交叉部分的面积大于旧隧道断面面积的1/2且小于旧隧道断面面积，完全重合段为新隧道和旧隧道的断面完全重合，待整个交叉段施工完毕后，回填旧隧道的废弃空间，完成整个交叉段施工。本发明将新隧道初次衬砌通过支撑杆固定在旧隧道的二次衬砌上，待新隧道初次衬砌封闭成环后，再拆除新隧道范围内的旧衬砌结构，施工方法简单、安全可靠。

说明书

技术领域

本发明涉及一种隧道工程施工技术领域，特别涉及一种与旧隧道交叉修建新隧道的方法。

背景技术

随着经济和社会的快速发展，城市建设项目的数量、规模以及对地下空间开发利用的需求不断扩大，为了改善交通、便于人们的出行，需要在城郊、边远的山区修建各种铁路和公路工程，其中，各种隧道的修建是必不可少的。隧道工程经过近几十年的快速发展，在施工方法、安全技术、管理运营等方面都取得了巨大的进步。

在隧道工程修建完成后，由于洞口段地层软弱造成隧道长距离涌水或塌方，就需要进行隧道洞口段改建；有时为了保证隧道与周边线路的衔接，也需要进行隧道洞口段改建，如太原西南环线晋祠隧道，为了与市内铁路线连接，该隧道在进口段500米范围内进行了改建。交叉改建隧道需要在旧隧道内修建新隧道衬砌，目前没有成熟的工法。

发明内容

本发明的目的是提供一种与旧隧道交叉修建新隧道的方法，新隧道在施工中逐步与旧隧道交叉、并最终重合。

本发明为实现上述目的所采用的技术方案为：一种与旧隧道交叉修建新隧道的方法，利用新奥法开挖新隧道，新隧道在开挖施工过程中与旧隧道交叉，其中，新隧道与旧隧道在开挖施工中依次经历交叉前期段、交叉尾期段以及完全重合段，交叉前期段为新隧道和旧隧道的断面交叉部分的面积不超过旧隧道断面面积的1/2，交叉尾期段为新隧道和旧隧道的断面交叉部分的面积大于旧隧道断面面积的1/2且小于旧隧道断面面积，完全重合段为新隧道和旧隧道的断面完全重合，待整个交叉段施工完毕后，回填旧隧道的废弃空间，完成整个交叉段施工。

本发明中，交叉前期段的施工方法为：在旧隧道内部施工位于新隧道拱形结构上的初次衬砌，然后在该初次衬砌的内壁上与旧隧道的交叉前期段的内壁上焊接吊环，新隧道和旧隧道上的吊环通过支撑杆两端分别设置的正丝扣和反丝扣相互连接，然后进行开挖段锚喷支护和开挖施工。

本发明中，交叉尾期段的施工方法为：在旧隧道内部施工位于新隧道拱形结构上的初次衬砌，然后在该初次衬砌的外壁上与旧隧道的交叉前期段的内壁上焊接吊环，新隧道和旧隧道上的吊环通过支撑杆相互连接，然后进行开挖段锚喷支护和开挖施工。

本发明中，支撑杆的设置形式之一：支撑杆为固定长度直杆。

本发明中，支撑杆的设置形式之二：支撑杆为三段式长度可调直杆，其中，支撑杆由中间杆和两个螺杆组成，中间杆的两端设有旋向相同的内螺纹孔，两个螺杆分别通过各自一端部设置的外螺纹连接在中间杆两端的内螺纹孔中，正丝扣和反丝扣分别设在两个螺杆的另一端。

本发明中，支撑杆与吊环的施工方法为：

（1）、在旧隧道的二次衬砌上选择支撑杆连接位置，并以红漆标识；

（2）、用破碎锤剔除旧隧道的二次衬砌上的标红位置的表层混凝土，使其内部的钢筋外露；

（3）、根据预定位置在步骤（2）的钢筋外露部分焊接吊环，并在位于新隧道拱形结构上的部位预制钢拱架和钢筋网，在钢拱架的预定位置也焊接吊环，将支撑杆的两端与旧隧道和新隧道上的吊环连接；其中，对安装就位的钢拱架和钢筋网进行初喷作业，在旧隧道内部形成新隧道的初次衬砌。

本发明中，开挖段锚喷支护和开挖施工的施工步骤为：

a、采用三台阶预留核心土法进行新隧道开挖施工，工序为：开挖-打设锚杆-立钢拱架-挂钢筋网-喷射混凝土，如此往复循环形成位于旧隧道外的新隧道开挖段的锚喷衬砌；

b、在初次衬砌和步骤（a）的锚喷衬砌的交接段施工中，首先在旧隧道的二次衬砌上设置与初次衬砌中的钢拱架对应的破碎孔，其次将锚喷衬砌的钢拱架经破碎孔与初次衬砌的钢拱架连接，最后在拆除旧隧道的二次衬砌后，补网喷浆，形成新隧道的完整支护结构。

有益效果：本发明在新奥法的基础上，提出一种在旧隧道内修建新隧道的施工方法。在旧隧道中交叉修建新隧道，需要解决隧道初次衬砌的设计与施工问题，本发明充分利用旧隧道的二次衬砌结构，将新隧道初次衬砌通过支撑杆固定在旧隧道的二次衬砌上，待新隧道初次衬砌封闭成环后，再拆除新隧道范围内的旧衬砌结构，具有施工方法简单、安全可靠的优点。

新隧道按照新奥法理念进行施工，即利用围岩的自承能力为基点，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时的进行支护，控制围岩的变形和松弛，使围岩成为支护体系的组成部分。

附图说明

图1为新隧道和旧隧道设计三维结构图；

图2和图3均为新隧道和旧隧道交叉前期段的支护结构图；

图4为新隧道和旧隧道交叉尾期段的支护结构图；

图5为本发明支撑杆的其中一种结构图；

图6为旧隧道中交叉修建新隧道的施工工序图。

附图标记：1、旧隧道，10、二次衬砌，2、新隧道，20、初次衬砌，3、砌片石，4、支撑杆，40、中间杆，41、螺杆，42、正丝扣，43、反丝扣，5、吊环，6、交叉前期段，7、交叉尾期段，8、完全重合段。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好的理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

本发明中，旧隧道可以是已经贯通的隧道，也可以是正在施工的隧道，新隧道为洞口改线段，新隧道在施工中逐步与旧隧道交叉、并最终重合。为完成新隧道的修建，新隧道初次衬砌分为旧隧道内预制和开挖段锚喷支护两阶段完成。

一种与旧隧道交叉修建新隧道的方法，如图1所示，利用新奥法开挖新隧道2，新隧道2在开挖施工过程中与旧隧道1交叉，其中，新隧道2与旧隧道1在开挖施工中依次经历交叉前期段6、交叉尾期段7以及完全重合段8，交叉前期段6为新隧道2和旧隧道1的断面交叉部分的面积不超过旧隧道1的断面面积的1/2（如图2和图3所示），交叉尾期段7为新隧道2和旧隧道1的断面交叉部分的面积大于旧隧道1的断面面积的1/2且小于旧隧道1的断面面积（如图4所示），完全重合段8为新隧道2和旧隧道1的断面完全重合，待整个交叉段施工完毕后，回填旧隧道1的废弃空间，完成整个交叉段施工。

其中的交叉前期段6的施工方法为：在旧隧道1内部施工位于新隧道2拱形结构上的初次衬砌，然后在该初次衬砌的内壁上与旧隧道的交叉前期段的内壁上焊接吊环，新隧道和旧隧道上的吊环通过支撑杆两端分别设置的正丝扣和反丝扣相互连接，然后进行开挖段锚喷支护和开挖施工。

其中的交叉尾期段7的施工方法为：在旧隧道内部施工位于新隧道拱形结构上的初次衬砌20，然后在该初次衬砌20的外壁上与旧隧道1的交叉前期段的内壁上焊接吊环5，新隧道2和旧隧道1上的吊环通过支撑杆4相互连接，然后进行开挖段锚喷支护和开挖施工。

本发明中，支撑杆4可以为固定长度直杆；如图5所示，支撑杆4也可以为三段式长度可调直杆，其中，支撑杆4由中间杆40和两个螺杆41组成，中间杆40的两端设有旋向相同的内螺纹孔，两个螺杆41分别通过各自一端部设置的外螺纹连接在中间杆40两端的内螺纹孔中，正丝扣42和反丝扣43分别设在两个螺杆41的另一端。旋转中间杆40可调节支撑杆4的长度，实现支撑杆4的张紧和卸载。

其中的支撑杆与吊环的施工方法为：

（1）、在旧隧道1的二次衬砌10上选择支撑杆连接位置，并以红漆标识；

（2）、用破碎锤剔除旧隧道1的二次衬砌10上的标红位置的表层混凝土，使其内部的钢筋外露；

（3）、根据预定位置在步骤（2）的钢筋外露部分焊接吊环，并在位于新隧道2的拱形结构上的部位预制钢拱架和钢筋网，在钢拱架的预定位置也焊接吊环，将支撑杆4的两端与旧隧道1和新隧道2上的吊环连接；其中，对安装就位的钢拱架和钢筋网进行初喷作业，在旧隧道内部形成新隧道2的初次衬砌20。

其中的开挖段锚喷支护和开挖施工的施工步骤为：

a、采用三台阶预留核心土法进行新隧道2开挖施工，工序为：开挖-打设锚杆-立钢拱架-挂钢筋网-喷射混凝土，如此往复循环形成位于旧隧道1外的新隧道2的开挖段的锚喷衬砌；

b、在初次衬砌20和步骤（a）的锚喷衬砌的交接段施工中，首先在旧隧道1的二次衬砌10上设置与初次衬砌20中的钢拱架对应的破碎孔，其次将锚喷衬砌的钢拱架经破碎孔与初次衬砌20的钢拱架连接，最后在拆除旧隧道1的二次衬砌10后，补网喷浆，形成新隧道2的完整支护结构。

具体实施例：

结合附图2、3和4，一种在旧隧道内交叉修建新隧道的方法，位于旧隧道1内的新隧道2的初次衬砌20通过支撑杆4固定在旧隧道1的二次衬砌10内壁上，在图2和图3的交叉前期段，支撑杆4为固定长度直杆；在图4的交叉尾期段，支撑杆4为三段式直杆，通过固定在二次衬砌10上的吊环悬吊，待其与新隧道2开挖段初次衬砌20封闭成环后，再拆除旧隧道1交叉段衬砌，最后向旧隧道1废弃空间内回填砌片石3。

结合附图6，当旧隧道1内的新隧道2的初次衬砌20施工完毕后，进行新隧道2开挖施工。施工采用三台阶预留核心土法，首先进行上台阶施工，安装①、②号钢拱架，打锚杆、挂钢筋网和喷射混凝土形成上台阶的初次衬砌；然后进行中台阶施工，安装③号钢拱架，打设边墙锚杆、挂钢筋网和喷射混凝土完成中台阶的初次衬砌；最后进行下台阶施工，依次安装④、⑤和⑥号钢拱架，挂钢筋网和喷射混凝土完成下台阶的初次衬砌，并与旧隧道1中的初次衬砌20封闭成环。围岩稳定后，拆除新隧道2内的旧隧道1的二次衬砌10，待整个交叉段施工完毕后，回填旧隧道1的废弃空间，完成整个交叉段施工。本发明的新奥法和三台阶预留核心土法均为现有修建隧道的成熟技术，其具体操作不再赘述。在施工过程中，可以通过对围岩和支护的量测、监控来指导隧道施工和地下工程设计施工的方法和原则。