专利名称：运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法
技术领域：
本发明涉及建筑施工领域，特别涉及一种运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方 法。
背景技术：
隧道的拓宽改造通常出于两种的目的，一是受最初设计通行能力的限制，一些隧 道最初往往通行能力较小，而随着交通流量的增加，这些隧道开始不能适应新的需求；二是 隧道的功能发生变化，须加以全部或局部的拓宽改造。但受城市功能布局、现状路网分布及 交通运行要求等条件限制，往往无新建隧道可能，须在保证隧道运营的条件下，完成原址隧 道的拓宽改造。但是工程实施过程中，在交通保障、顶板大荷载的平衡、水反力平衡、施工安全保 障等多方面均存在难点，具体体现在以下几个方面
1)交通保障问题。隧道一般都位于交通繁忙区段，整个改造过程中，须在不中断交通的 前提下，完成隧道的拓宽改建。2)小跨度变成大跨度结构的顶底板改造难。隧道拓宽改造前，其上方无其它荷 载，而拓宽改造完成后，不仅跨度增加，顶板上方的恒活荷载均有可能增加，且变化幅度较 大，如何平衡该荷载非常困难。3)底板水反力平衡难。结构跨度增加后，作用于底板上总的水反力亦增加较大， 如何在隧道运营条件下平衡水反力非常困难。4)拆除与新建结构的安全要求高。整个结构的拆除以及新建的过程，涉及深基坑 的开挖、降水、土体加固、原有结构的拆除、新建结构等，工序多而复杂，各环节均须保证下 方运营隧道的净高及车辆通行的安全等始终处于受控状态。
发明内容
本发明的目的是提供一种运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，以解决隧道拓 宽的同时无法保障交通运行的问题。本发明提出一种运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，包括以下步骤(1)在 须拓宽隧道的外侧布设抗拔桩、基坑围护结构、桥梁桩基等。(2)进行拓宽基坑的开挖、拓 宽部分的底板、侧墙等施工。(3)在桥梁桩基上布设桥台。在有防护的条件下拆除原隧 道的部分侧墙、顶板等结构。( 在桥台之间架设盖梁。(6)对隧道进行拓宽防水及其余部 分的暗埋桥面系的施工等。优选的，所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，在架设盖梁之前还进一 步包括步骤(1)在须拓宽隧道内的上方构建防护支架。(2)拆除须拓宽隧道的顶部、侧墙 等结构。优选的，所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，在架设盖梁之后还进一 步包括步骤在盖梁下方设置水平防水板。
优选的，所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，在布设桥梁桩基之前还 包括步骤在须拓宽隧道断面外侧设置抗拔桩。优选的，所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，盖梁是由工厂预制，并在 现场吊装进行施工的。优选的，所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，盖梁为T型简支盖梁或 预应力混凝土箱梁或预应力混凝土板梁或钢结构梁。优选的，所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，盖梁的跨径方向与原隧 道行车方向垂直。本发明的有益效果是
1、本发明借助于在隧道中布设暗埋盖板桥，不仅施工方便，更可以在不中断隧道正常 交通运营的情况下，完成隧道的拓宽改造。2、本发明通过架设的盖板桥来承担隧道上方的荷载，避免了在跨度变大过程中对 隧道侧墙和底板产生的内力影响，因而隧道净高也不会发生变化，无需对隧道底部进行开 挖，避免了交通中断，减小了施工成本，也缩短了工期。3、本发明通过在隧道外侧设置抗拔桩，有效平衡了隧道受到的水反力。4、本发明通过在隧道上部设置防水板，有效防止了地下水对隧道以及隧道施工造 成的影响。5、本发明通过在隧道上部构建防护支架，防止原隧道部分拆除过程中，拆除物掉 入隧道中，保障了隧道中车辆的安全。
图1为本发明运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法的一种实施例流程图； 图2为本发明运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法的另一种实施例流程图； 图3为应用本发明进行隧道拓建的实施例示意图。
具体实施例方式在隧道拓宽过程中，由于其跨度增加了，使隧道顶板承受的恒活荷载(如车辆重 量、地面设施、隧道顶板自重等)也增加了，因而为了平衡该荷载，使顶板具有更高的承载能 力，通常需要增加顶板的厚度。若隧道设计为箱形断面，顶板厚度增加较为容易，但相应地 对底板的调整却非常困难。如果顶板厚度向隧道内增加，则必然会影响隧道通行净高，需 要底板也向下方延伸，即在凿除底板结构的基础上，向下开挖，这样则必然要中断隧道的交
ο为克服这一困难，本发明提出了在隧道上方构建暗埋横向盖板桥的思想，如图1 所示，其为本发明运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法的一种实施例流程图，包括以下 步骤
(1)在须拓宽隧道的外侧布设抗拔桩、基坑围护结构、桥梁桩基等。(2)进行拓宽基坑 的开挖、拓宽部分的底板、侧墙等施工。( 在桥梁桩基上布设桥台。(4)在有防护的条件 下拆除原隧道的部分侧墙、顶板等结构。(5)在桥台之间架设盖(板)梁。(6)对隧道进行 拓宽防水及其余部分的暗埋桥面系的施工等。
S101，在须拓宽隧道的外侧布设抗拔桩、基坑围护结构、桥梁桩基等。基坑围护结 构能外包隧道须拓宽的范围，并留有一定的设备操作空间，抗拔桩宜贴近原隧道侧墙布设， 桥梁的桩基到原隧道侧墙的距离要大于隧道拓宽的距离。S102，进行拓宽基坑的开挖、拓宽部分的底板、侧墙等施工。基坑开挖及结构回筑 过程中，要采取适当的临时支撑措施，保证原隧道结构的安全；
S103，在桥梁桩基上布设桥台。S104，在有防护的条件下拆除原隧道的部分侧墙、顶板等结构。可在隧道内搭设轻 型防护结构，在有保护的条件下，借助混凝土切割、重型设备吊装等技术，完成原隧道顶板 及部分侧墙结构的拆除。S105，在桥台之间架设盖梁。盖梁可以采用混凝土预应力T型简支盖梁或预应力 混凝土箱梁或钢结构梁等，且盖梁可以是由工厂预制，并在现场吊装进行施工的。S106，对隧道进行拓宽防水及其余部分的暗埋桥面系的施工。该阶段主要完成暗 埋桥面的找平层、防水、土方回填等施工。上述盖梁、桥台和桩基即构成了本发明的暗埋盖板桥，且所述盖板桥的跨径方向 与原隧道的行车方向垂直。盖板桥布设完毕后，在盖梁上铺设路面，便可以与一般地面道路 一样通行车辆，即所谓暗埋的盖板桥。而地面车行荷载、结构荷载等是直接由新建的基础 (即盖梁、桥台和桩基)承担，有效避免了荷载从隧道侧墙传至隧道底板，而造成因底板承受 过大内力而引起的结构变化。因此，本发明的隧道拓宽改建方法，在搭建了盖板桥之后，完 全不会对原隧道的正常运营造成影响，也不需要在拓宽过程中对隧道底板进行下挖，而直 接可以对原隧道向两侧进行拓宽，因此不需要中断隧道内的交通。请参见图2，其为本发明运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法的另一种实施例 流程图，其包括以下步骤
S201，在须拓宽隧道断面外侧设置抗拔桩、基坑围护结构、桥梁桩基等。抗拔桩是指当建筑工程地下结构如果有在低于周边土壤水位的部分时，为了抵消 土壤中水对结构产生的上浮力(或称水反力)而打的桩，抗拔桩主要靠桩身与土层的摩擦力 来受力。本发明的抗拔桩主要用来平衡隧道施工过程中受到的水反力。在隧道中设置抗拔桩，比较理想的是在隧道的跨中(即底板中间位置)设置桩基， 可通过在原有隧道底板下压桩的方式实现，但这样须中断隧道的交通。因此本发明选用了 在原隧道断面外侧设置抗压桩的方式，虽然隧道底部所受内力会有一定增加，但在许可范 围内，并且抗拔桩设置在原隧道断面外侧可以减小因桩基施工而影响原隧道的运营。S202，进行拓宽基坑的开挖与结构回筑。基坑开挖与回筑过程中，宜采取适当的土体加固、临时支撑等措施，控制原有结构 的变形、位移等，确保原有结构的安全。S203，在桥梁桩基上布设桥台。S204，在须拓宽隧道内的上方构建防护支架。由于隧道中社会交通十分繁忙，交通流量非常大，因而为保证下方车辆的通行安 全，本发明采用在隧道内车辆通行上方构建防护支架的方式，可确保拓建过程中以及顶板 拆除施工时的安全。S205，拆除须拓宽隧道的顶部、侧墙结构。
S206，在隧道顶部设置水平防水板。S207，在桥台之间架设盖梁。盖板桥桥面结构与下方隧道间的防水是本发明考虑的环节之一，因而可以在暗埋 横向盖梁下方与隧道间浇筑水平防水板，切断地下水与隧道的连接通路。S208，对隧道进行拓宽。下面以一工程实例来具体说明本发明，请参见图3，其为应用本发明进行隧道拓建 的实施例示意图。该隧道为双管双向四车道城市道路隧道，分为南线和北线。现要将隧道 向两侧拓宽，由图中来看，即南线向左侧延伸，北线向右侧延伸。本实施例中，在隧道上方构建了二跨简支梁横向盖板桥，盖板桥的跨径方向与原 隧道行车方向接近垂直。盖板桥由桩基31、桥台32和盖梁33构成，桩基31可以采用钻孔 灌注桩，其布设在隧道两侧以及中间，且两侧的桩基31到侧墙的距离要大于隧道拓宽的距 离。每个桩基31顶部都设置桥台32，用来承受上部荷载。本实施例的盖梁33为由两根混 凝土预应力T型简支盖梁组成，且两个桥台32之间架设一个T型简支盖梁。盖梁33上即 可铺设路面，因而地面车行车行荷载、结构荷载等直接由盖梁33、桥台32和桩基31所承担， 不会对隧道的施工造成影响。在盖梁33下方，隧道的上方分别浇筑有一层钢筋混凝土的防水板34以及搭建有 一层防护支架35。防水板34用来切断与地下水的联系。防护支架35用来防止原隧道顶板 以及部分侧墙拆除时，拆除物不会掉落到隧道中，保障了隧道中车辆的安全，以及隧道的正 常交通运营。此外，为避免隧道在施工过程中受水反力影响，在原隧道断面外侧设置有抗拔桩 36。本实施例的抗拔桩36分别位于南线隧道的右侧以及北线隧道的左侧，这样在施工过程 中抗拔桩36不会受到隧道向外侧拓宽的影响，并可以有效地平衡隧道受到的水反力。本发明通过在隧道中布设暗埋盖板桥，不仅施工方便，更可以在不中断隧道正常 交通运营的情况下，完成隧道的拓宽工程。以上公开的仅为本发明的几个具体实施例，但本 发明并非局限于此，任何本领域的技术人员能思之的变化，都应落在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，其特征在于，包括以下步骤 在须拓宽隧道的外侧布设抗拔桩、基坑围护结构、桥梁桩基；进行拓宽基坑的开挖、拓宽部分的底板、侧墙施工； 在桥梁桩基上布设桥台；在有防护的条件下拆除原隧道的部分侧墙、顶板结构；在桥台之间架设盖梁；对隧道进行拓宽防水及暗埋桥面施工。
2.如权利要求1所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，其特征在于，在原隧 道的外侧设置永久结构的抗拔桩。
3.如权利要求1所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，其特征在于，在架设 盖梁之前还进一步包括步骤在盖梁下方设置水平防水板。
4.如权利要求1所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，其特征在于，所述盖 梁是由工厂预制，并在现场吊装进行施工的。
5.如权利要求1所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，其特征在于，所述盖 梁为T型简支盖梁或预应力混凝土箱梁或钢结构梁。
6.如权利要求1所述的运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，其特征在于，所述盖 梁的跨径方向与原隧道的行车方向垂直。
全文摘要
本发明提出一种运营状态下软土浅埋隧道拓宽改建方法，包括以下步骤(1)在须拓宽隧道的外侧布设抗拔桩、基坑围护结构、桥梁桩基等。(2)进行拓宽基坑的开挖、拓宽部分的底板、侧墙等施工。(3)在桥梁桩基上布设桥台。(4)在有防护的条件下拆除原隧道的部分侧墙、顶板等结构。(5)在桥台之间架设盖梁。(6)对隧道进行拓宽防水及暗埋桥面系等施工。本发明的拓宽改建方法施工方便、成本低，并可以在施工工程的同时保障隧道内的正常交通运营。
文档编号E21D9/01GK102102521SQ20101061149
公开日2011年6月22日 申请日期2010年12月29日 优先权日2010年12月29日
发明者周希圣, 张广, 文志云, 温锁林 申请人:上海浦东工程建设管理有限公司, 上海隧道工程股份有限公司