一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构及其施工办法的制作方法

本发明涉及隧道单侧扩挖技术领域，具体为一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构及其施工办法。

背景技术：

随着隧道施工工艺不断完善和工艺机械化，隧道施工技术已可解决大量的施工难题，尤其对于特种地质隧道施工技术越来越成熟。但原设计无法满足未来交通量的情况在升级改造，且现有隧道为小净距隧道，固单侧加宽对于在建隧道单侧扩挖施工办法在行业内尚未形成成熟的施工支护结构和工艺，施工中技术安全保障措施尤为突出。原先开挖、支护施工支护结构和工艺不满足现要求，且安全保障措施无法保障，同时使用率较大的降低。

鉴于上述传统支护结构及开挖、支护施工方法存在的弊端，本发明基于从事此类产品工程行业依靠多年丰富的实操经验，并结合理论知识的应用，积极进行研究创新，本发明设计了一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构及其施工办法。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构及其施工办法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构，包括由旧隧道主洞右上半断面、旧隧道主洞右下半断面、旧隧道主洞左上半断面和旧隧道主洞左下半断面四个区域组成的旧隧道主洞，还包括由旧隧道主洞右上半断面、旧隧道主洞右下半断面、旧隧道主洞左上半断面、旧隧道主洞左下半断面及加宽侧的上部加宽面和下部加宽面组成的新隧道主洞，所述旧隧道主洞的内部等间距安装有多个背拱，在所述的旧隧道主洞右上半断面区域设置新隧道主洞上半初支，并安装竖向设置的弧形竖向上支撑和横向设置的竖向支撑横向连接件，在所述的旧隧道主洞右下半断面区域设置新隧道主洞下半初支，并竖直安装有弧形竖向下支撑，在所述的旧隧道主洞左上半断面区域设置新隧道主洞临空面上半初支，在所述的旧隧道主洞左下半断面区域设置新隧道主洞临空面下半初支，在所述的上部加宽面和下部加宽面分别安装新隧道主洞加宽面上部上半初支和新隧道主洞加宽面下部下半初支。

优选的，所述旧隧道主洞右上半断面、旧隧道主洞右下半断面、旧隧道主洞左上半断面、旧隧道主洞左下半断面及加宽侧的上部加宽面和下部加宽面六个区域通过弧形竖向上支撑、弧形竖向下支撑和竖向支撑横向连接件的中线分隔开。

优选的，所述背拱的形状与旧隧道主洞的原初支形状相同，紧贴于原初支上。

优选的，所述背拱采用型钢结构，相互之间采用螺纹钢进行焊接，所述背拱的底端拱脚位于垫层上。

优选的，所述新隧道主洞上半初支、新隧道主洞下半初支、新隧道主洞临空面上半初支、新隧道主洞临空面下半初支、新隧道主洞加宽面上部上半初支和新隧道主洞加宽面下部下半初支均采用型钢结构。

优选的，所述弧形竖向上支撑、弧形竖向下支撑和竖向支撑横向连接件均采用型钢结构，所述弧形竖向上支撑和弧形竖向下支撑与新隧道主洞上半初支、新隧道主洞下半初支、新隧道主洞临空面上半初支、新隧道主洞临空面下半初支、新隧道主洞加宽面上部上半初支和新隧道主洞加宽面下部下半初支的连接处采用螺栓连接。

一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构的施工办法，包括如下步骤：

s1：将背拱等间距安装在旧隧道初支上；

s2：拆除旧隧道主洞右上半初支，开挖后支护新隧道主洞上半初支，安装弧形竖向上支撑和竖向支撑横向连接件；

s3：拆除旧隧道主洞右下半初支，开挖后支护新隧道主洞下半初支，安装弧形竖向下支撑；

s4：拆除旧隧道主洞左上半初支，开挖后支护新隧道主洞临空面上半初支；

s5：拆除旧隧道主洞左下半初支，开挖后支护新隧道主洞临空面下半初支；

s6：开挖、支护新隧道主洞加宽侧的上部加宽面，并支护新隧道主洞加宽面上部上半初支；

s7：开挖、支护新隧道主洞加宽侧的下部加宽面，并支护新隧道主洞加宽面下部下半初支；

s8：待新隧道主洞的变形量稳定后对弧形竖向上支撑、弧形竖向下支撑和竖向支撑横向连接件进行拆除、回收。

优选的，所述旧隧道主洞的旧隧道主洞右上半初支、旧隧道主洞右下半初支、旧隧道主洞左上半初支和旧隧道主洞左下半初支四个部分拆除时采用人工风镐凿除配合机械破碎拆除，拆除至初支钢材时，要优先切断钢材，再对剩余混凝土进行凿除。

优选的，所述加宽侧的上部加宽面和下部加宽面开挖时根据开挖面形状和监控量测数据制定爆破形状及爆破参数。

优选的，所述新隧道主洞上半初支、新隧道主洞下半初支、新隧道主洞临空面上半初支、新隧道主洞临空面下半初支、新隧道主洞加宽面上部上半初支、新隧道主洞加宽面下部下半初支的安全距离根据围岩变形余量和拱顶下沉量监控量测数据进行确定。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、根据受力情况，把隧道开挖面分成六个断面，减少空间应力效应；

2、隧道开挖顺序根据受力大小以及危险性高度为依据，危险性高的先施工，危险性底的后施工，及时完成隧道支护形成一个断面；

3、隧道初支与临时支撑间螺栓连接，加强整体稳定性，确保施工安全。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明整体施工结构示意图。

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

1、弧形竖向上支撑；2、弧形竖向下支撑；3、竖向支撑横向连接件；4、背拱；5、新隧道主洞上半初支；6、新隧道主洞下半初支；7、新隧道主洞临空面上半初支；8、新隧道主洞临空面下半初支；9、新隧道主洞加宽面上部上半初支；10、新隧道主洞加宽面下部下半初支；11、新隧道主洞；12、旧隧道主洞右上半初支；13、旧隧道主洞右下半初支；14、旧隧道主洞左上半初支；15、旧隧道主洞左下半初支；16、旧隧道主洞。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-2，本发明提供一种技术方案：一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构，如图2虚线部分表示由旧隧道主洞右上半断面、旧隧道主洞右下半断面、旧隧道主洞左上半断面和旧隧道主洞左下半断面四个区域组成的旧隧道主洞16，还包括由旧隧道主洞右上半断面、旧隧道主洞右下半断面、旧隧道主洞左上半断面、旧隧道主洞左下半断面及加宽侧的上部加宽面和下部加宽面组成的新隧道主洞11，所述旧隧道主洞16的内部等间距安装有多个背拱4，背拱4的形状与旧隧道主洞16的原初支形状相同，紧贴于原初支上；所述背拱4采用型钢结构，相互之间采用螺纹钢进行焊接，所述背拱4的底端拱脚位于垫层上。在所述的旧隧道主洞右上半断面区域设置新隧道主洞上半初支5，并安装竖向设置的弧形竖向上支撑1和横向设置的竖向支撑横向连接件3，在所述的旧隧道主洞右下半断面区域设置新隧道主洞下半初支6，并竖直安装有弧形竖向下支撑2，旧隧道主洞右上半断面、旧隧道主洞右下半断面、旧隧道主洞左上半断面、旧隧道主洞左下半断面及加宽侧的上部加宽面和下部加宽面六个区域通过弧形竖向上支撑1、弧形竖向下支撑2和竖向支撑横向连接件3的中线分隔开。在所述的旧隧道主洞左上半断面区域设置新隧道主洞临空面上半初支7，在所述的旧隧道主洞左下半断面区域设置新隧道主洞临空面下半初支8，在所述的上部加宽面和下部加宽面分别安装新隧道主洞加宽面上部上半初支9和新隧道主洞加宽面下部下半初支10。

其中，新隧道主洞上半初支5、新隧道主洞下半初支6、新隧道主洞临空面上半初支7、新隧道主洞临空面下半初支8、新隧道主洞加宽面上部上半初支9和新隧道主洞加宽面下部下半初支10均采用型钢结构。

其中，弧形竖向上支撑1、弧形竖向下支撑2和竖向支撑横向连接件3均采用型钢结构，竖向支撑弧形根据隧道施工时产生的应力和岩体压力进行计算所得，所述弧形竖向上支撑1和弧形竖向下支撑2与新隧道主洞上半初支5、新隧道主洞下半初支6、新隧道主洞临空面上半初支7、新隧道主洞临空面下半初支8、新隧道主洞加宽面上部上半初支9和新隧道主洞加宽面下部下半初支10的连接处采用螺栓连接。

一种在建隧道单侧加宽开挖支护结构的施工办法，包括如下步骤：

s1：新隧道超前大管棚施工完后把数次榀弧形背拱4等间距安装在旧隧道初支上，安装前对于安装部位的弧形进行量测，确保背拱4与旧隧道初支紧贴在一起；

s2：采用破碎锤和人工配合拆除旧隧道主洞上半初支12，拆除至钢筋网或连接筋混凝土面时，要优先切断钢筋网及连接筋，确保全部切断后方可对剩余混凝土进行凿除。在拆除喷射砼过程中对既有的钢筋网及连接筋采用水焊进行切割处理。确保不破坏既有拱架受力。拆除完后开挖、支护新隧道主洞上半初支5，扩挖至设计轮廓线后留好预留沉降量。安装好新隧道拱架后安装弧形竖向上支撑1和竖向支撑横向连接件，粘贴监控量测芯片；

s3：拆除旧隧道主洞右下半初支13，开挖后支护新隧道主洞下半初支6，安装弧形竖向下支撑2；

s4：拆除旧隧道主洞左上半初支14，开挖后支护新隧道主洞临空面上半初支7；

s5：拆除旧隧道主洞左下半初支15，开挖后支护新隧道主洞临空面下半初支8；

s6：开挖、支护新隧道主洞11加宽侧的上部加宽面，并支护新隧道主洞加宽面上部上半初支9；

s7：开挖、支护新隧道主洞11加宽侧的下部加宽面，并支护新隧道主洞加宽面下部下半初支10；

s8：待新隧道主洞11的变形量稳定后对弧形竖向上支撑1、弧形竖向下支撑2和竖向支撑横向连接件3进行拆除、回收。

对于上述的六个开挖面，为了减少开挖断面，施工顺序为先开挖拱顶受力最大部分，也最薄弱部分，再开挖旧隧道临空面部分(上部加宽面和下部加宽面)，最后开挖扩宽部分，加强旧隧道初支及岩体稳定性，加大空间受力状况。

其中，旧隧道主洞16的旧隧道主洞右上半初支12、旧隧道主洞右下半初支13、旧隧道主洞左上半初支14和旧隧道主洞左下半初支15四个部分拆除时采用人工风镐凿除配合机械破碎拆除，拆除至初支钢材时，要优先切断钢材，确保全部切断后方可对剩余混凝土进行凿除。

其中，所述加宽侧的上部加宽面和下部加宽面开挖时根据开挖面形状和监控量测数据制定爆破形状及爆破参数。

其中，所述新隧道主洞上半初支5、新隧道主洞下半初支6、新隧道主洞临空面上半初支7、新隧道主洞临空面下半初支8、新隧道主洞加宽面上部上半初支9、新隧道主洞加宽面下部下半初支10的安全距离根据围岩变形余量和拱顶下沉量监控量测数据进行确定，且实时调整。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。