一种不中断交通快速换拱方法与流程

1.本发明属于隧道工程技术领域，具体涉及一种不中断交通快速换拱方法。


背景技术：

2.当前我国已经是世界上隧道和地下工程最多、最复杂、发展最快的国家。同时，随着使用年限的增加以及老旧隧道的运营维护的缺少，隧道病害问题也越来越突出。仰拱是隧道结构的主要组成部分之一，其为隧道底部设置的与上部衬砌闭合成环、能够约束围岩变形和增加围岩稳定性的反拱形结构。仰拱在隧道工程建设中起着至关重要的作用，能解决基础承载力不够的问题，减少隧道下沉；起到防止底鼓的隆起变形，调整衬砌应力的作用；能封闭围岩，阻止围岩过大的变形，提高隧道的整体承载力；还能增加底部和墙部的支撑抵抗力，防止围岩内挤而导致底部和墙部剪切破坏。然而，在特殊情况下，隧道仰拱病害诸如仰拱底鼓开裂、衬砌结构破坏和路面翻浆冒水等仍在隧道运营期间中发生，导致运营安全遭受严峻挑战，此时就需要考虑在不中断交通的情况下对仰拱进行快速拆换。
3.仰拱拆换主要针对隧道仰拱结构已无法满足隧道结构受力要求的情况下，对病害段仰拱、仰拱填充和路面结构等进行拆除并重新修筑，同时对仰拱下部已遭受破坏软化的软弱基底进行清除换填或注浆加固，以达到彻底解决因基底软化和仰拱结构缺陷等因素导致的仰拱病害的目的。传统方法拆除仰拱通常采用的是整幅拆除换填。采用整幅拆除换填法在施工期间隧道会中断交通，这种处治措施对于主要交通干线而言是难以接受的，并且由于地质条件复杂，采用的措施往往治标不治本，长时间阻碍了交通而且施工效果并没有达到预设的要求，同时人们为了出行必须选择绕路，这会造成群众出行时间增加、燃料费用上升等问题。


技术实现要素：

4.本发明意在提供一种不中断交通快速换拱方法，以解决采用整幅拆除换填法在施工期间会导致隧道停止使用，阻碍交通，并且不能达到预设要求的问题。
5.为了达到上述目的，本发明的方案为：一种不中断交通快速换拱方法，包括以下步骤：1）在维修区段架设栈桥，同时进行交通管制并引导隧道内车辆从栈桥上低速驾驶经过，使施工过程不完全影响正常交通，实现不中断交通换供作业；2）拆除维修区段内的附属设施，然后进行整体拆除既有结构至设定的新仰拱结构的施工基底，检查隧底开挖轮廓、中线和标高是否符合设计图纸要求；检查合格后，清理施工基底，然后及时喷射混凝土进行封闭；3）进行新仰拱结构的施工，安装附属设施，然后铺设新路面并进行充分养护；4）移除栈桥，解除交通管制和引导，完成更换仰拱作业，恢复原有交通秩序。
6.本方案的有益效果在于：通过利用栈桥这一方式，在凿除原有仰拱结构并浇注新仰拱结构时，能够保持交通正常通行，使得整个仰拱更换施工时不会完全阻碍交通通行，尽
可能减少了隧道在运营期间进行仰拱更换维修时带来的交通不便，降低了仰拱更换施工对交通的影响。本发明的施工方法，是在维修时整体凿除原有仰拱结构，对维修段新的仰拱结构进行整体浇筑，保证了新仰拱的整体性，同时可以极大提升换拱时的施工效率，缩短了施工时间以及正常交通的限制时间。
7.可选地，在步骤1）中，将维修区段沿纵向划分为第一维修区段和第二维修区段，栈桥架设在第一维修区段，第二维修区段为施工通道。将第二维修区段作为施工通道，便于施工车辆进出，满足施工材料的运输，能大大提高施工效率。
8.可选地，施工期间全程采用检测设备对隧道的变形进行监测，每小时自动测量一次两侧位移、顶部沉降和路面隆起，以根据实际情况及时提醒相关方对施工方案做出调整。
9.可选地，对原有仰拱结构进行拆除时，采用整段凿除开挖，沿隧道纵向的单次开挖长度不超过原隧道单个二衬模板浇筑长度。
10.可选地，步骤3)中新仰拱结构的施工方法为：首先施工钢拱架、仰拱钢筋绑扎，然后依次浇注仰拱混凝土和仰拱填充混凝土。
11.可选地，浇注仰拱混凝土和仰拱填充混凝土时，预先在仰拱混凝土和仰拱填充混凝土中掺加钢纤维。采用早强型混凝土掺加定量的钢纤维在同等强度下可减少混凝土量30％～50％，并在2小时内达到原有设计强度，与普通混凝土采用同种方式施工，无需增加设备，同时缩短施工周期25％以上，特别适用于要求连续、快速浇灌混凝土的工程。
12.可选地，浇注仰拱填充混凝土时，在仰拱填充混凝土中埋入中心水沟，中心水沟采用多个预制混凝土构件搭接构成。
13.可选地，步骤1）中通过交通引导隔离栏进行交通管制和引导，交通引导隔离栏使用含反光材料的交通引导隔离栏。使用含反光材料的交通引导隔离栏以避免驾驶员注意力分散，保证驾驶员安全行驶通过栈桥，并同时保证施工人员的安全。
14.可选地，栈桥包括主体框架、两个主桥板、用于支撑主体框架的支撑结构以及分别铰接在主桥板前后两端的坡道；主体框架包括两个侧板和至少两个伸缩横架，伸缩横架包括液压缸、中间连杆、两个对称设置的滑动支杆，液压缸的两端分别与两个滑动支杆连接；中间连杆的两侧分别卡合且滑动连接在滑动支杆上；伸缩横架上的两个滑动支杆分别与不同的侧板连接；主桥板设在伸缩横架上，主桥板包括两根纵向杆，纵向杆上均设有多根横条，两根纵向杆上的横条交错设置；其中一根纵向杆与滑动支杆连接，另一根纵向杆与中间连杆连接；坡道包括两根延伸杆，两根延伸杆分别铰接在主桥板的两根纵向杆的端部；延伸杆上均设有多根连接条，两根延伸杆上的连接条交错设置。本方案的栈桥专为本发明换拱方法而设计的，根据施工需要可将栈桥变换成不同形态，十分便利。
15.可选地，连接在同一根纵向杆的所有横条上卡合且滑动连接有同一根第一固定杆；连接在同一根延伸杆的所有连接条上卡合且滑动连接有同一根第二固定杆。第一固定杆的设置增强了纵向杆和其上横条之间整体的连接强度，同理，第二固定杆的设置也增强了延伸杆和其上连接条之间整体的连接强度。第一固定杆、第二固定杆滑动设置，可根据实际需要调节第一固定杆、第二固定杆的位置，确保车辆能正常通行。
附图说明
16.图1为本发明实施例一中一种不中断交通快速换拱方法的施工平面图；
图2为图1中a-a方向的剖视图；图3为本发明实施例二中栈桥的俯视图（栈桥处于单行车道状态）；图4为本发明实施例二中栈桥的俯视图（栈桥处于双行车道状态）。
具体实施方式
17.下面通过具体实施方式进一步详细说明：说明书附图中的附图标记包括：交通引导隔离栏10、栈桥20、施工通道30、施工基底40、支撑结构50、侧板60、滑动支杆61、中间连杆62、纵向杆70、横条71、第一固定杆72、延伸杆80、连接条81、第二固定杆82。
18.实施例一本实施例基本如图1、图2所示：一种不中断交通快速换拱方法，在本实施例中以三车道隧道为例进行具体说明，包括以下步骤：1）将维修区段的一车道和二车道划分为第一维修区段，将维修区段的三车道划分为第二维修区段，在第一维修区段架设仰拱栈桥20，保证栈桥20安放平稳，然后对栈桥20进行压实，并使栈桥20边缘距隧道边墙0.5m。进行交通管制并引导隧道内车辆从栈桥20上低速驾驶经过，使施工过程不完全影响正常交通。具体的，在隧道出入口前50-100m处设置洞外的交通引导隔离栏10完成三车道向与栈桥20相同的两车道的转换，三车道腾出作为施工通道30，使得隧道进出口均可进出施工车辆，满足施工材料的运输，大大提高了施工效率。同时在仰拱栈桥20前后10m处设置洞内的交通引导隔离栏10保证驾驶员安全行驶通过临时栈桥20，交通引导隔离栏10均使用使用含反光材料的交通引导隔离栏10。
19.2）拆除维修区段内的附属设施，包括位于边墙底部影响施工的盖板、电缆线、排水沟、供水管、路缘石、防护通道等设施。然后进行整体开挖至设定的新仰拱结构的施工基底40，控制超挖，严禁欠挖。检查隧底开挖轮廓、中线和标高是否符合设计图纸要求。检查合格后，挖机配合人工清理施工基底40，然后喷射混凝土进行封闭。
20.3）进行新仰拱结构的施工，具体的，在开挖的施工基底40内施工钢拱架、仰拱钢筋绑扎，然后依次浇注仰拱混凝土和仰拱填充混凝土。浇注仰拱混凝土和仰拱填充混凝土时，预先在仰拱混凝土和仰拱填充混凝土中掺加钢纤维。浇注仰拱混凝土时，浇注过程中用振捣棒振捣密实。仰拱混凝土终凝后，浇注仰拱填充混凝土，浇注过程中严格控制混凝土塌落度。浇注仰拱填充混凝土时，在仰拱填充混凝土中埋入中心水沟，中心水沟采用多个预制混凝土管搭接构成。新的仰拱结构浇注完成后，安装附属设施，然后铺设新路面并进行充分养护。整个换拱施工期间，全程采用全自动跟踪全站仪等检测设备对隧道的变形进行监测，每小时自动测量一次两侧位移、顶部沉降和路面隆起，以根据实际情况及时提醒相关方对施工方案做出调整。
21.4）移除栈桥20，解除交通管制和引导，完成更换仰拱作业，恢复原有交通秩序。
22.实施例二本实施例与实施例一的区别之处在于：如图3、图4所示，本实施例中使用的栈桥20包括主体框架、支撑结构50、两个主桥板以及分别铰接在主桥板前后两端的坡道，支撑结构50用于支撑主体框架，支撑结构50使用的是现有栈桥20常用的结构，在此不再赘述。
23.主体框架包括两个侧板60和至少两个伸缩横架，在本实施例中伸缩横架设有3个，
其中2个伸缩横架位于侧板60的前后两侧，另一个伸缩横架位于侧板60的中部位置。伸缩横架包括液压缸、中间连杆62、两个对称设置的滑动支杆61，伸缩横架上的两个滑动支杆61分别与不同的侧板60焊接。液压缸的两端分别与两个滑动支杆61固定连接（图中未画出），具体的，液压缸的缸底焊接在一个其中滑动支杆61上，液压缸的活塞杆焊接在另一个滑动支杆61上，操作液压缸可使两个滑动支杆61相互靠近或远离。中间连杆62的两侧分别卡合且滑动连接在滑动支杆61上，具体的，滑动支杆61上开有贯穿滑动支杆61上下两个侧面的滑槽，滑动支杆61的两侧分别卡合且滑动连接在不同滑动支杆61的滑槽中。两个主桥板分别设在伸缩横架的两侧，主桥板包括两根纵向杆70，纵向杆70上均焊接有多根横条71，两根纵向杆70上的横条71交错设置。连接在同一根纵向杆70的所有横条71上卡合且滑动连接有同一根第一固定杆72，具体的，横条71的上表面开有截面呈燕尾状的第一条形凹槽（图中未画出），第一固定杆72上焊接有卡合且滑动连接在第一条形凹槽内的第一卡条。对第一固定杆72施加作用力可使第一固定杆72沿着与之连接的横条71左右滑动，根据实际需要可调节第一固定杆72的位置。同一主桥板上的其中一根纵向杆70和与之相邻的滑动支杆61焊接，另一根纵向杆70与中间连杆62焊接，中间连杆62与滑动支杆61发生相对运动时，两根纵向杆70相互靠近或分离。
24.坡道包括两根延伸杆80，两根延伸杆80分别铰接在主桥板的两根纵向杆70的端部。延伸杆80上均焊接有多根连接条81，两根延伸杆80上的连接条81交错设置。连接在同一根延伸杆80的所有连接条81上卡合且滑动连接有同一根第二固定杆82，具体的，连接条81的上表面开有截面呈燕尾状的第二条形凹槽（图中未画出），第二固定杆82上焊接有卡合且滑动连接在第二条形凹槽内的第二卡条。对第二固定杆82施加作用力可使第二固定杆82沿着与之连接的连接条81左右滑动，根据实际需要可调节第二固定杆82的位置。
25.本方案的栈桥20专为本发明的换拱方法而设计的，进行更换仰拱作业时，当隧道只有一条通道允许通过栈桥20行车时，操作液压缸，使两个滑动支杆61相互靠近，滑动支杆61逐渐向中间连杆62靠近。在这个过程中，主桥板上的两根纵向杆70分别随着中间连杆62、滑动支杆61移动，两根纵向杆70逐渐靠近，同时同一个坡道上的两根延伸杆80也逐渐靠近，最终使栈桥20呈图3中的状态，此时栈桥20只具有一个行车道，一次只允许一辆车通过。当隧道有两条通道允许通过栈桥20行车时，操作液压缸，使两个滑动支杆61相互远离，此时伸缩横架拉伸变长。在这个过程中，主桥板上的两根纵向杆70分别随着中间连杆62、滑动支杆61移动，两根纵向杆70逐渐远离，同时同一个坡道上的两根延伸杆80也液逐渐远离。调节第一固定杆72、第二固定杆82的位置，最终使栈桥20呈图4中的状态，此时栈桥20具有双行车道，能同时供两辆车通行。在方案中，能根据实际施工需要对栈桥20进行变换，使栈桥20符合不同的施工要求，使施工变得简便。
26.以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和本发明的实用性。