一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法，提供一钢护罩，然后，在公路隧道内原位架设钢护罩；利用工程机械在有限空间内进行掌子面土方开挖与初支架设；掌子面后方一定距离内，利用小型机械和拼装钢模板进行二衬混凝土浇筑；依此“前方初支→后方二衬”的工序循环完成新隧道的全部初支与除中部仰拱外二衬的施工后；转换交通车辆至外侧行驶，拆除钢护罩，同时安装车道临时格挡；在车道格挡内继续完成新隧道中部的二衬仰拱、路基、路面的扩建工作，并与前期已完成的各相应部分连接闭。本发明大大减轻封闭限行带来的交通压力，大大降低了改扩建工程对公共利益和社会效益带来的不利影响，尤其适用于交通繁忙的城市公路隧道的改扩建工程。
【专利说明】 一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及公路隧道的原位维修或扩建工程，特别涉及一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法。
【背景技术】
[0002]随着国民经济的快速发展以及公路交通量的迅速增长，随着人们对快捷/舒适等服务要求的不断提高，进一步完善与提高公路交通环境则显得日益迫切。而隧道工程往往是整个公路交通工程的瓶颈所在，近年来，对既有隧道进行大规模检查维修的事例已屡见不鲜，对既有隧道进行改扩建的事例也时有发生。
[0003]对既有隧道进行改扩建，目前国内均采用临时封闭单线交通的方法，以提供足够的空间与时间用于施工作业。这种封闭单线交通的手段，必然给道路通行带来巨大压力，尤其对于城市公路隧道而言，将会导致城市交通大面积拥堵，给公共利益与社会效益带来非常不利的影响。
[0004]因此若能在不中断交通的条件下，进行既有隧道的原位改扩建，将极大减轻封闭限行带来的交通压力，降低工程施工对公共利益和社会效益带来的不利影响。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法，有助于解决现有工程施工中封闭限行等导致交通受影响的问题。
[0006]本发明的技术方案在于:一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法，其特征在于:提供一钢护罩，按如下步骤进行施工:
1)在公路隧道内原位架设钢护罩；
2)利用工程机械在有限空间内进行掌子面土方开挖与初支架设；
3)在掌子面后方，利用工程机械和拼装钢模板进行二衬混凝土浇筑；
4)依上述“前方初支一后方二衬”的工序循环，完成新隧道的全部初支与除中部仰拱外二衬的施工后，转换交通车辆至外侧行驶，同时拆除钢护罩，安装车道临时格挡；
5)在车道格挡内，继续完成新隧道中部的二衬仰拱、路基、路面的扩建工作，并与前期已完成的各相应部分连接闭合。
[0007]本发明的优点在于:本发明相比于临时封闭单线交通的传统施工方法，虽然增加了施工难度，但大大减轻了封闭限行带来的交通压力，大大降低了改扩建工程对公共利益和社会效益带来的不利影响，尤其适用于交通繁忙的城市公路隧道的改扩建工程。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1为钢护罩与既有隧道的位置示意图(横断面)。
[0009]图2为钢护罩与既有隧道的位置示意图(纵断面)。
[0010]图3为原位扩建施工方法的工序示意图(横断面)。[0011]图4为原位扩建施工方法的工序示意图(纵断面)。
[0012]图5为新隧道的竣工示意图(横断面)。
[0013]图6为新隧道的竣工示意图(纵断面)。
[0014]图中:1-既有隧道衬砌，2-既有隧道路面与路基填充，3-钢护罩，4-新隧道超前小导管支护，5-新隧道径向锚杆支护，6-新隧道一次衬砌(钢套拱与喷射砼)，7-新隧道二次衬砌(现浇钢筋砼)，8-新隧道路面与路基填充，9-车道临时格挡。
【具体实施方式】
[0015]为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图，作详细说明如下。
[0016]参考图1至图6，本发明涉及一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法，提供一钢护罩，按如下步骤进行施工:
1)在公路隧道内原位架设钢护罩；
2)利用工程机械在有限空间内进行掌子面土方开挖与初支架设；
3)在掌子面后方，利用工程机械和拼装钢模板进行二衬混凝土浇筑；
4)依上述“前方初支一后方二衬”的工序循环，完成新隧道的全部初支与二衬(除中部仰拱外)的施工后，转换交通车辆至外侧行驶，同时拆除钢护罩，安装车道临时格挡；
5)在车道格挡内，继续完成新隧道中部的二衬仰拱、路基、路面的扩建工作，并与前期已完成的各相应部分连接闭合。
[0017]图1和图2分别为钢护罩与既有隧道相对位置的横断面和纵断面示意图。
[0018]钢护罩的横断面尺寸应满足交通车辆正常通行的需要，同时也应为施工机械留出足够的操作空间。钢护罩由若干榀门式钢架与外侧蒙皮钢板组成，其各部件应在工厂预制，后在现场逐段拼装而成，其纵向长度上应略大于隧道全长。同时钢护罩应具有足够的强度和刚度，以承受施工机械的荷载作用，以保障交通车辆的正常通行。
[0019]本例中，根据既有隧道内净空、车辆通行所需净空及机械操作所需净空，拟定钢护罩具体尺寸如下:内净宽可取6.5m,内净高可取3.6m ;截面高度为0.5m,则外净宽和外净高分别为7.5m和4.1m ;纵向上长度则比既有隧道两端各延长10m。门式钢架的梁与柱选用型钢HM450*300 ;门式钢架的梁柱节点采用变坡加腋式，由与梁柱同厚度的钢板焊接而成；各榀门式钢架之间的纵向间距为2.0m ;蒙皮钢板可取为18mm，并通过M30普通螺栓与钢架外翼缘板相连；单片蒙皮钢板的长度略小于榀间距，取为1.95m ;单片蒙皮钢板的宽度应根据横断面上的拼接尺寸需要，选用1.0m?3.0m不等。以上各部件均应在工厂内预制完成，后在现场逐段拼接成型，再通过柱脚锚栓将钢护罩与原路面固定在一起。
[0020]新隧道初期支护的施工方法如图3-a和图4-a所示。其工序如下:施作拱顶小导管注浆超前支护；凿除原隧道混凝土衬砌；土方扩挖至预定内轮廓；施作拱腰径向锚杆注浆支护；施作内轮廓面的一次衬砌。施工过程中应注意的事项如下:应根据围岩自稳条件，选择合理的进尺长度与支护参数；应根据钢护罩外与开挖轮廓内的操作空间，选择合适尺寸、合适功率的施工机械，如多功能钻孔机、小型挖掘机、小型自卸卡车等；应采用非爆破或预裂微爆破开挖，尽量减少爆破作业对交通车辆和施工机械的影响。
[0021]本例中(假定围岩为IV级)，超前小导管建议选用025的注浆花管，其纵向长度3m，搭接lm，横向间距lm，布置范围为拱顶±60°内。径向锚杆建议选用025的中空注浆锚杆，其长度4m，纵向间距1.5m,横向间距1.5m,梅花形布置，布置范围为两侧拱腰60°?120°内。一次衬砌包括间距Im的I20b钢套拱和厚度20cm的C25喷射砼。每次开挖进尺为lm，尽量采用非爆破或微爆破开发方式。
[0022]新隧道二次衬砌(除中部仰拱外)的施工方法如图3_b和图4_b所示。其工序如下:两侧便道下的土方开挖至预定内轮廓；两侧仰拱处浇筑二次衬砌并在其上铺作路基填充；两侧拱腰处铺设防排水系统并浇筑二次衬砌；拱顶处铺设防排水系统并浇筑二次衬砌。施工过程中应注意的事项如下:由于操作空间限制，浇筑二衬时建议停止前方掌子面开挖与初支架设，同时为提高效率，应尽量增加一次性浇筑的长度；由于分段浇筑次数较多，二衬在横断面和纵断面上的施工缝应进行必要处理；拱顶处二衬浇筑较为困难，建议采用拼装式大块钢模板，并通过支撑臂临时支承在钢护罩上。
[0023]本例中，新隧道二次衬砌采用厚度30cm的C30现浇钢筋混凝土 ；二衬与初支之间采用塑料防水板与排水盲管，组成新隧道的防排水体系；二衬浇筑建议按照“两侧同时浇筑50m —拱顶烧筑50m”的顺序进行；二衬烧筑时应停止前方掌子面开挖与初支架设的工作。依上述“前方初支一后方二衬”的工序循环，完成新隧道的全部初支与二衬(除中部仰拱外)的施工。
[0024]新隧道二次衬砌(中部仰拱)的施工方法如图3-c和图4-c所示。其工序如下:完成两侧道路的路面铺装，转换交通车辆至外侧行驶；逐段拆除钢护罩，同时逐段安装车道临时格挡；格挡可采用3mm厚彩钢板，底部嵌入砖砌矮墙中；凿除既有隧道的路面铺装、路基填充和二衬仰拱；开挖土方至预定内轮廓；施作新隧道中间部分的二衬仰拱、路基填充和路面铺装。施工过程中应注意新隧道中间部分与两侧部分的衔接问题，需对二衬仰拱与路面铺装的施工缝进行必要处理。
[0025]最后拆除临时车道格挡，竣工后的新隧道的示意图如图5和图6所示。
[0026]以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。
【权利要求】
1.一种用于公路隧道原位维修或扩建的施工方法，其特征在于:提供一钢护罩，按如下步骤进行施工: 1)在公路隧道内原位架设钢护罩； 2)利用工程机械在有限空间内进行掌子面土方开挖与初支架设； 3)在掌子面后方，利用工程机械和拼装钢模板进行二衬混凝土浇筑； 4)依上述“前方初支一后方二衬”的工序循环，完成新隧道的全部初支与除中部仰拱外二衬的施工后，转换交通车辆至外侧行驶，同时拆除钢护罩，安装车道临时格挡； 5)在车道格挡内，继续完成新隧道中部的二衬仰拱、路基、路面的扩建工作，并与前期已完成的各相应部分连接闭合。
【文档编号】E21D11/10GK103485791SQ201310446001
【公开日】2014年1月1日 申请日期:2013年9月27日 优先权日:2013年9月27日
【发明者】邓涛, 关振长, 黄明 申请人:福州大学