一种塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法与流程

本发明涉及建筑施工，特别涉及一种塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法。

背景技术：

1、随着隧道工程领域相关研究的不断深入，新工法、新技术、新结构等不断涌现，隧道工程建设如火如荼。对于超大断面隧道，由于开挖面积达到200m2以上，使得施工的选择不可能一次成洞，决定了施工方法必须是开挖和支护交错进行的分部开挖法或台阶法，那么围岩必然会经历一个多次扰动的过程，因此围岩的荷载释放规律、渐进性破坏过程是关注的重点。在扩建隧道开挖断面超过200m2，属原位扩建超大扁平隧道，围岩扰动频繁、工程环境复杂，施工风险极高。

2、目前，对于穿越有塌方段的既有隧道来说，既有隧道的塌方段范围广、塌方体内填充物复杂、整体稳定性差，在此基础上进行四车道隧道的扩建施工风险极高。

技术实现思路

1、基于此，本发明的目的是提供一种塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，以解决现有技术中的不足。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，所述方法包括：

3、对穿越有塌方段的既有隧道进行探测，以确定所述塌方段的特征，并基于所述塌方段的特征对所述塌方段进行加固；

4、基于所述既有隧道开挖出临空面，以形成待扩建隧道，并将待扩建隧道的断面划分为第一区域和第二区域，其中，所述第一区域与所述第二区域叠置，所述第一区域位于所述第二区域的上方；

5、将所述待扩建隧道回填至所述第二区域与所述第一区域的连接处，并对回填土压实；

6、压实完成后，拆除所述既有隧道的衬砌，对所述待扩建隧道相对于所述第一区域的位置和对所述待扩建隧道相对于所述第二区域的位置依次进行扩挖，其中，沿所述第一区域进行扩挖的方向与沿所述第二区域进行扩挖的方向相对。

7、优选的，所述对穿越有塌方段的既有隧道进行探测的步骤包括：

8、通过多道瞬态瑞雷面波探测技术对穿越有塌方段的既有隧道进行探测。

9、优选的，所述通过多道瞬态瑞雷面波探测技术对穿越有塌方段的既有隧道进行探测的步骤包括：

10、沿所述既有隧道的轴线的纵向布置至少1条测线，以及沿垂直于所述既有隧道的轴线的横向布置至少7条测线，并在每条所述测线上布置至少2个面波点；

11、基于所述面波点，并通过反演分析得到至少8条所述测线所对应的瑞雷面波波速剖面图；

12、基于所述瑞雷面波波速剖面图反映得到所述塌方段的特征。

13、优选的，所述基于所述塌方段的特征对所述塌方段进行加固的步骤包括：

14、结合所述既有塌方段的特征，对所述塌方段上方的地表进行地表注浆加固，以及在所述既有隧道内施作中空玻璃纤维锚杆对围岩进行加固。

15、优选的，所述对地表进行地表注浆加固的步骤包括：

16、在地表施作注浆止桨盘盘进行地面硬化，在所述待扩建隧道的轴线两侧第一预设范围内采用第一预设尺寸的钢花管进行注浆加固，其中，所述钢花管的底部与所述待扩建隧道的顶部留有预设距离。

17、优选的，所述第一预设尺寸为外径42mm及壁厚4mm，所述钢花管采用无缝钢管制成，所述钢花管上通过梅花形布置钻设有多圈射浆孔组，多圈所述射浆孔组沿所述钢花管的轴向以预设间距均匀布置，所述射浆孔组包括2个射浆孔。

18、优选的，所述注浆材料采用c25纯水泥浆液，且所述注浆材料的水灰比为0.5:1-1:1，所述注浆压力的压力值处于0.1mpa-0.6mpa，每米所述钢花管的压注水泥浆液量不少于0.65m3。

19、优选的，所述在所述既有隧道内施作中空玻璃纤维锚杆对围岩进行加固的步骤包括：

20、在所述既有隧道的拱部和边墙皆施作中空玻璃纤维锚杆，并采用反循环注浆，直至注浆的浆液的强度达到预设强度。

21、优选的，所述基于所述既有隧道开挖出待扩建隧道的临空面的步骤之前，所述方法还包括：

22、通过第二预设尺寸的超前小导管注浆以进行超前支护，其中，所述超前支护中注浆的注浆材料为水泥浆液，且其水灰比为0.5:1，其注浆压力为0.5mpa-1mpa。

23、优选的，所述对所述待扩建隧道相对于所述第一区域的位置和相对于所述第二区域的位置依次进行扩挖的步骤包括：

24、将所述第二区域划分为第一子区域、第二子区域和第三子区域，其中，所述第一子区域和所述第二子区域分别位于所述第三子区域的相对两侧；

25、对所述待扩建隧道相对于所述第一区域、所述第一子区域、所述第二子区域和所述第三子区域依次进行扩挖。

26、本发明的有益效果是：通过对穿越有塌方段的既有隧道进行探测，以确定塌方段的特征，再基于塌方段的特征对塌方段进行加固，然后基于既有隧道开挖出待扩建隧道的临空面，并将临空面划分为第一区域和第二区域，其中，第一区域与第二区域叠置，第一区域位于第二区域的上方，通过将待扩建隧道回填至第二区域与第一区域的连接处，并对回填土压实，压实完成后，拆除既有隧道的衬底，对待扩建隧道相对于第一区域的位置和对待扩建隧道相对于第二区域的位置依次进行扩挖，且沿第一区域进行扩压的方向与沿第二区域进行扩挖的方向相对，以实现在一定程度上平衡围岩压力，减小临空面在扩挖过程中对围岩稳定性的影响，降低针对穿越有塌方段的既有隧道进行扩建时扩建施工的风险，提升施工安全性。

27、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述方法包括：

2.根据权利要求1所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述对穿越有塌方段的既有隧道进行探测的步骤包括：

3.根据权利要求2所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述通过多道瞬态瑞雷面波探测技术对穿越有塌方段的既有隧道进行探测的步骤包括：

4.根据权利要求1所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述基于所述塌方段的特征对所述塌方段进行加固的步骤包括：

5.根据权利要求4所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述对地表进行地表注浆加固的步骤包括：

6.根据权利要求5所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述第一预设尺寸为外径42mm及壁厚4mm，所述钢花管采用无缝钢管制成，所述钢花管上通过梅花形布置钻设有多圈射浆孔组，多圈所述射浆孔组沿所述钢花管的轴向以预设间距均匀布置，所述射浆孔组包括2个射浆孔。

7.根据权利要求5所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述注浆材料采用c25纯水泥浆液，且所述注浆材料的水灰比为0.5:1-1:1，所述注浆压力的压力值处于0.1mpa-0.6mpa，每米所述钢花管的压注水泥浆液量不少于0.65m3。

8.根据权利要求4所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述在所述既有隧道内施作中空玻璃纤维锚杆对围岩进行加固的步骤包括：

9.根据权利要求1所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述基于所述既有隧道开挖出待扩建隧道的临空面的步骤之前，所述方法还包括：

10.根据权利要求1所述的塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，其特征在于，所述对所述待扩建隧道相对于所述第一区域的位置和相对于所述第二区域的位置依次进行扩挖的步骤包括：

技术总结
本发明提供了一种塌方段原位扩建超大断面隧道施工方法，该方法包括：对穿越有塌方段的既有隧道进行探测，以确定所述塌方段的特征，基于塌方段的特征对所述塌方段进行加固；基于既有隧道开挖出待扩建隧道的临空面，并将临空面划分为第一区域和第二区域；将待扩建隧道回填至第二区域与第一区域的连接处，对回填土压实；压实完成后，拆除既有隧道的衬砌，对待扩建隧道相对于第一区域的位置和对待扩建隧道相对于所述第二区域的位置依次进行扩挖。通过本申请，能在一定程度上平衡围岩压力，减小临空面在扩挖过程中对围岩稳定性的影响，降低针对穿越有塌方段的既有隧道进行扩建时扩建施工的风险，提升施工安全性。

技术研发人员：王圣涛,李定有,龚彦峰,张俊儒,陈文尹,孙文昊,冯冀蒙,章新生,李树鹏,杜江山,祝平华,黄永虎,侯志强,陈鹏涛
受保护的技术使用者：中铁四局集团第五工程有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/7/15