一种在城市既有隧道二衬结构上暗挖进洞的施工方法与流程

1.本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种在城市既有隧道二衬结构上暗挖进洞的施工方法。


背景技术：

2.一般公路或铁路新建隧道工程施工时，在山体或岩面上直接开口进洞，围岩受力情况简单，稳定性相对容易控制。不同于新建隧道，在许多城市地下工程中，存在分期建设新老结构破除、结合，形成相互交叉接口的隧道群情况。在既有隧道结构上开口新建，若采用常规的开挖进洞措施或方式，对既有隧道结构的破坏范围相对较大，造成的安全扰动也较大，既有隧道结构安全性将得不到保证。此外，施工过程中洞口较长时间得不到有效封闭、新老结构结合难度大、防水影响范围较大等均是采用普通进洞方式时面临的不利因素。专利文献cn112431606a公开了一种大断面t型交叉隧道洞群的施工方法，通过工法控制大断面隧道进入小断面隧道的施工安全，也涉及过渡支撑结构的受力转换问题，但这是一种隧道群的同步施工方法，不涉及既有隧道二衬结构安全问题。因此，亟需一种在既有隧道二衬结构上暗挖进洞的施工方法，以解决采用普通进洞方式面临的技术挑战。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本发明目的在于提供一种在城市既有隧道二衬结构上暗挖进洞的施工方法，以保证既有隧道二衬结构安全性和施工安全，保证新老断面间的受力传递、承载能力与有效结合，以及新老结构间的抗渗漏能力。
4.其技术方案如下：
5.一种在城市既有隧道二衬结构上暗挖进洞的施工方法，其关键在于按照以下步骤进行：
6.步骤s1，在设计的隧道交叉口处对既有隧道结构进行钢立柱临时支撑施工；
7.步骤s2，新建隧道的先行导洞开挖及临时支护施工；
8.步骤s3，新建隧道的反向扩挖、新建隧道标准断面开挖及初期支护施工；
9.步骤s4，隧道交叉口处门型框架结构转换体系施工；
10.步骤s5，既有隧道结构的所述临时支撑拆除；
11.步骤s2～s5过程中，持续监测既有隧道二衬结构变形。
12.在一种实施方式中，上述步骤s1中，所述钢立柱临时支撑包括钢立柱和钢联系梁，所述钢立柱立设在既有隧道内，在设计的新建隧道的进洞口两侧分别设置有所述钢立柱，所述钢立柱之间连接有所述钢联系梁，所述钢联系梁支撑既有隧道的二衬结构。
13.在一种实施方式中，上述步骤s2包括：
14.步骤s21，先行导洞的超前大管棚施工；
15.步骤s22，按照新建隧道的进洞方向进行先行导洞开挖和架设临时支护。
16.在一种实施方式中，所述步骤s21具体为：
17.在所述先行导洞开挖轮廓线外，施作超前大管棚，所述超前大管棚的棚管长度为10m，环距为0.4m，倾角为1～2
°
。
18.在一种实施方式中，每根所述棚管由两段长度差为1m以上的管段连接而成，相邻两根所述棚管的接头相互错开。
19.在一种实施方式中，上述步骤s3施工过程中，反向扩挖至既有隧道侧墙结构的墙背，扩挖过程中逐步拆除所述先行导洞的临时支护，同时施作新建隧道的正洞初期支护。
20.在一种实施方式中，所述步骤s4包括：
21.s41，开挖所述门型框架结构的基槽，将所述门型框架结构与既有隧道二衬结构剥离出的钢骨架、防水层有效连接，并进行施工缝处理；
22.s42，预埋注浆管，并在所述门型框架结构的横梁位置预留预埋管道，先浇筑所述门型框架结构的立柱，再浇筑所述横梁。
23.在一种实施方式中，所述步骤s41具体过程为：采用人工开挖所述门型框架结构的基槽，在该基槽内布设所述门型框架结构的钢骨架并与既有隧道二衬结构上剥离出的钢筋焊接，所述门型框架结构的防水层与既有隧道二衬结构上剥离出的防水层有效焊接，并安设排水盲管引流，接缝混凝土面洗净凿毛后安设遇水膨胀止水条，截面涂刷水泥渗透结晶涂料。
24.在一种实施方式中，在所述门型框架结构及新建隧道首模二衬混凝土达到设计强度后，再进行所述步骤s5，人工对所述临时支撑进行拆除。
25.在一种实施方式中，上述钢联系梁包括沿着既有隧道走向平行设置的至少两根横梁，所述横梁上方支撑有三角架，所述三角架的斜边上立设有一组顶杆，同一所述三角架上的所述顶杆沿着该三角架的斜边分布，所述顶杆向既有隧道拱顶方向伸出，所有所述顶杆的伸出端支撑有同一块可弯曲贴合板，所述顶杆可伸缩地与所述三角架连接，并顶压所述可弯曲贴合板使其贴合既有隧道拱顶。
26.与现有技术相比，本发明的有益效果：本工法通过临时钢支撑及超前大管棚为开挖施工过程提供安全保障，通过先行导洞及门型框架结构减小对既有隧道结构破坏程度，降低对其的扰动，加强结构间承载能力及应力转换，保证了既有隧道二衬结构的安全，通过防排水加强系统的施工方法提高了新老结构间的抗渗漏能力。
附图说明
27.图1为既有隧道二衬结构上暗挖进洞平面图；
28.图2为既有隧道二衬结构上暗挖进洞隧道正视图；
29.图3为既有隧道二衬结构上暗挖进洞隧道侧视图；
30.图4为钢立柱临时支撑的结构示意图；
31.图5为图4中m部放大图。
具体实施方式
32.以下结合实施例和附图对本发明作进一步说明。
33.如图1～3所示，一种在城市既有隧道二衬结构上暗挖进洞的施工方法，按照以下步骤进行：
34.步骤s1，在设计的隧道交叉口处对既有隧道结构进行钢立柱临时支撑1施工；
35.步骤s2，新建隧道的先行导洞开挖及临时支护施工；
36.步骤s3，新建隧道的反向扩挖、新建隧道标准断面开挖及初期支护施工；
37.步骤s4，隧道交叉口处门型框架结构转换体系施工；
38.步骤s5，既有隧道结构的所述临时支撑拆除；
39.步骤s2～s5过程中，持续监测既有隧道二衬结构变形。
40.步骤s2开始前，在设计的所述先行导洞2开挖轮廓线上方布设监控变形观测点，在后续施工过程中持续监测既有隧道二衬结构的变形。再进行步骤s2：
41.步骤s21，先行导洞2的超前大管棚5施工，施工方法为：在所述先行导洞2开挖轮廓线外，施作超前大管棚5，所述超前大管棚5的棚管长度为10m，环距为0.4m，倾角为1～2
°
；
42.步骤s22，按照新建隧道的进洞方向进行先行导洞2开挖和架设临时支护。先行导洞2临时支护拱架需在每榀拱脚、起拱线节点处施作锁脚锚杆。
43.在对既有隧道混凝土结构进行破除时，采用人工破除，以减少对结构的扰动。
44.对于施工空间受限的情况，为方便施工，每根所述棚管由两段长度差为1m以上的管段连接而成，相邻两根所述棚管的接头相互错开。例如，棚管由4m、6m长的两段管段分节布置形成，尺寸为管棚预注浆采用m30水泥浆液，以此在开挖施工过程中提供安全保障。
45.先行导洞2开挖应尽可能减少对结构的扰动，保证短进尺，一掘一支，临时支护采用型钢拱架配合锚网喷的形式，保证结构安全。
46.所述步骤s3施工过程中，反向扩挖至既有隧道侧墙结构的墙背，扩挖过程中逐步拆除所述先行导洞的临时支护，同时施作新建隧道的正洞初期支护，同样采用型钢拱架配合锚网喷的形式，保证结构安全。在此基础上，再开挖门型框架结构基槽。
47.所述步骤s4具体包括：
48.s41，开挖所述门型框架结构的基槽，将所述门型框架结构与既有隧道二衬结构剥离出的钢骨架、防水层有效连接，并进行施工缝处理；
49.具体地，采用人工开挖所述门型框架结构的基槽，在该基槽内布设所述门型框架结构的钢骨架并与既有隧道二衬结构上剥离出的钢筋焊接，所述门型框架结构的防水层与既有隧道二衬结构上剥离出的防水层有效焊接，并安设排水盲管引流，接缝混凝土面洗净凿毛后安设遇水膨胀止水条，截面涂刷水泥渗透结晶涂料；
50.s42，预埋φ32注浆管6，并在所述门型框架结构的横梁3位置预留预埋管道7，先浇筑所述门型框架结构的立柱4，再浇筑所述横梁3。
51.接着进行新建隧道的二衬施工，在所述门型框架结构及新建隧道首模二衬混凝土达到设计强度后，再进行所述步骤s5，人工对所述临时支撑进行有序拆除。最后，新建隧道进行正常化施工。
52.一种钢立柱临时支撑1包括钢立柱110和钢联系梁120，所述钢立柱110立设在既有隧道内，在设计的新建隧道的进洞口两侧分别设置有所述钢立柱110，所述钢立柱110之间连接有所述钢联系梁120，所述钢联系梁120支撑既有隧道的二衬结构。
53.钢立柱110可以采用t＝16mm热轧无缝钢管。钢联系梁120为双拼i16型钢配
合钢板焊接的三角楔子，节点处设置加劲肋，顶端应紧贴既有隧道拱部结构混凝土面，施加预应力后钢立柱110基脚浇筑c20混凝土固定。以此保证既有隧道结构安全。
54.为提高支护效果，如图4，一种钢联系梁120包括沿着既有隧道走向平行设置的至少两根横梁121，所述横梁121上方支撑有三角架122，所述三角架122的斜边上立设有一组顶杆123，同一所述三角架122上的所述顶杆123沿着该三角架122的斜边分布，所述顶杆123向既有隧道拱顶方向伸出，所有所述顶杆123的伸出端支撑有同一块可弯曲贴合板130，所述顶杆123可伸缩地与所述三角架122连接，并顶压所述可弯曲贴合板130使其贴合既有隧道拱顶。这样可以使钢立柱临时支撑1对既有隧道拱顶的支撑力分布更均匀，减小应力集中度。
55.如图5，所述可弯曲贴合板130包括橡胶板131，所述橡胶板131内包被有加强铁板133。橡胶板131贴靠既有隧道拱顶，该橡胶板131背向既有隧道拱顶一侧成型有一组防滑凹槽132，所述防滑凹槽132沿着平行于既有隧道轴向的方向延伸，所有所述防滑凹槽132沿着既有隧道拱顶的横向均匀排布。所述顶杆123的伸出端固定设置有檩条124，该檩条124朝向所述可弯曲贴合板130的一面为与所述防滑凹槽132相适配的弧形顶压面。
56.具体地，加强铁板133朝向防滑凹槽132一侧一体成型有一组相互平行的凸条。加强铁板133被包被在橡胶板131内后，相邻两道凸条之间的橡胶板131表面即形成防滑凹槽132。加强铁板133即增加了橡胶板131的刚性和强度，又有助于檩条124的顶压力分散。
57.三角架122可采用型钢制成，其斜边可使用工字钢或t型钢制成，其斜边朝向端板的壁上加工有连接孔。三角架122的两锐角分别顶压可弯曲贴合板130靠近既有隧道拱顶的边缘处和靠近既有隧道侧壁的边缘处。
58.所述顶杆123通过端板与所述三角架122连接，所述三角架122的斜边上沿其长度方向分布有两排连接孔。
59.所述端板上开设有至少两个腰形孔，腰形孔的长度方向与所述三角架122的斜边平行，通过腰形孔与连接孔将端板与三角架122固定。成排的连接孔可以允许根据需要设置顶杆123在三角架122斜边上的位置，而腰形孔允许对位置进行微调，以便于将顶杆123固定在适当的位置，使顶杆123伸出端的檩条124顶压在相应位置的防滑凹槽132内。
60.顶杆123可使用花篮螺栓，该花篮螺栓由攻丝钢管和连接在其两端的两段螺纹旋向相反的套丝钢棒组成，实现伸缩调节。两个套丝钢棒的外端分别焊接檩条124和端板。
61.步骤s1中，立设钢立柱110，安装横梁121将钢立柱110连接起来，再安装三角架122和顶杆123，将橡胶板131初步固定，然后调节顶杆123使其伸长并顶紧可弯曲贴合板130。
62.最后需要说明的是，上述描述仅仅为本发明的优选实施例，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不违背本发明宗旨及权利要求的前提下，可以做出多种类似的表示，这样的变换均落入本发明的保护范围之内。