CN111472389B - 一种既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法及结构，包括首先对既有隧道进行加固；然后在既有隧道向下开挖下层隧道的基坑；最后对下层隧道进行加固和恢复既有隧道的底部。本申请首先对既有隧道进行加固然后从既有隧道的底部向下开始开挖隧道，下层隧道的基坑完成后对下层隧道进行加固防护，最后恢复既有隧道的底部。本申请针对无法增加隧道面积又需要改善交通的地方，通过在既有隧道的下层增加隧道，在对既有隧道不影响，成本相对较低，合理利用了空间，节约了土地，也能相对减轻对生态环境和周边群众生活的影响。从既有隧道的底部开始向下挖下层隧道，既有隧道内的空间比较足，方便施工可以加快工期。
Description
技术领域
本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法和结构。
背景技术
隧道是埋置于地层内的工程建筑物，是人类利用地下空间的一种形式，隧道在铁路和公路建设方面有特殊的意义。现有的已修建好的既有隧道多为单层隧道，为了缓解交通，需要进行改建，如果增加隧道则需要增大隧道的占地面积。在高密度高层建筑城区受环境因素的影响，又不能横向增设新的隧道，需要在既有隧道的下部在开挖隧道。
上下分离式隧道即上层隧道的底部与下层隧道的顶部之间的间距为隧道直径的2-3倍；上下非分离式隧道即上层隧道的底部与下层隧道的顶部之间的间距为2-3米；在挖隧道时，下层隧道离上层隧道的距离越近，向下开挖的深度越浅，成本越低，越远成本越高。现有的上下非分离式隧道是直接一次建成的，即先开挖一个比较深的隧道，然后对下层隧道进行基础修建后，最后修建上层隧道的基础。
如果在离既有隧道较远的距离开挖上下分离式隧道，由于与既有隧道上下相隔的距离较远，这样深挖的成本较高。因此急需提供一种在既有隧道的基础上修建与既有隧道上下相隔距离较近的非分离隧道的方法。
发明内容
本发明针对目前为缓解交通在既有隧道的基础上开挖上下分离式隧道，成本较高的问题，提供一种既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法。
为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：
一方面，本申请提供了一种既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法，包括首先对既有隧道进行加固；然后将既有隧道的底部破碎后从既有隧道的底部向下开挖下层隧道的基坑；接着对下层隧道进行加固，最后恢复既有隧道的底部。
优选的，所述对既有隧道进行加固包括，沿既有隧道矮边墙斜向下钻设若干桩孔，向桩孔内浇筑钢筋混凝土，形成桩基。通过桩基对既有隧道进行加固，尽可能减少后续开挖下层隧道时对既有隧道的影响。两侧的桩基形成一个平台将既有隧道托起，，从而防止开挖下层隧道时既有隧道的地面垮塌。基装的一端与土或者岩层固定，桩基是采用钢筋混凝土现浇的，这样与直接安装现有的钢筋柱相比，现浇的钢筋混凝土与桩孔周围的土质岩石抓紧得更牢固，提供的力更大，更稳固。
优选的，所述对既有隧道进行加固还包括在既有隧道矮边墙处斜向上钻设锚索孔，在锚索孔内施工锚索。而两侧的锚索又通过拉的方式防止既有隧道塌陷，通过增加锚索，对既有隧道形成一个向上的拉力，通过拉力防止既有隧道垮塌。
优选的，沿所述既有隧道矮边墙的长度方向等间距布置桩孔，桩孔的间距为3～5米；所述桩孔的直径为200-400mm；所述桩孔的长度为既有隧道直径的 1～2倍。等间距布置桩孔，使得既有隧道的受力均匀。
优选的，所述桩孔与水平面之间的夹角α为45-50°。
优选的，所述锚索孔与所述桩孔一一对应；所述锚索孔的孔径为50-100mm；所述锚索孔的长度为既有隧道直径的1～2倍。首先钻设锚索孔，然后将锚索的一端固定在土或者岩层内，另一端与既有隧道矮边墙连接。
优选的，所述锚索孔与水平面之间的夹角β为30-60°。
优选的，所述对下层隧道进行加固包括，首先对下层隧道施工下层隧道底部垫层和下层隧道初支；然后对下层隧道依次施工下层隧道底部防水板、下层隧道底板、下层隧道矮边墙和下层隧道二次衬砌；接着对下层隧道的顶部施工下层隧道顶部防水板、下层隧道顶部垫层，然后在下层隧道顶部垫层的上方回填土；最后依次恢复既有隧道垫层、既有隧道防水板和既有隧道底板。对下层隧道进行加固后恢复既有隧道的底部，从而完成施工，这样在不增加土地面积的情况下就能增加使用空间，缓解交通。
另一方面，本申请还提供了一种既有隧道改建为双层隧道的明挖结构，包括既有隧道和下层隧道，所述既有隧道的矮边墙设开设有桩孔，所述桩孔内填充有混凝土的桩基，所述既有隧道的矮边墙斜向上设有锚索孔，所述锚索孔内设有锚索，所述锚索孔与所述桩孔一一对应。
与现有技术相比，本发明的有益效果：本申请通过在既有隧道的基础上向下开挖与既有隧道上下非分离式的下层隧道，首先对既有隧道进行加固然后从隧道的侧边开始开挖隧道，最后对新开挖的下层隧道的进行加固防护。本申请针对无法增加隧道面积又需要改善交通的地方，通过在既有隧道的下层增加隧道，在对既有隧道不影响，成本相对较低，合理利用了空间，节约了土地，也能相对减轻对生态环境和周边群众生活的影响。从既有隧道的底部开始向下挖下层隧道，既有隧道内的空间比较足，方便施工可以加快工期。
附图说明：
图1为既有隧道的结构示意图；
图2为在既有隧道的基础上开挖下层隧道的结构示意图；
图3为在本申请提供的双层隧道的部分结构示意图；
图4为在本申请提供的双层隧道的结构示意图。
图中标记：1-既有隧道洞室、11-既有隧道二次衬砌、12-既有隧道初支、 13-既有隧道防水板、14-既有隧道矮边墙、3-桩孔、4-桩基、5-锚索孔、6-锚索、7-下层隧道、81-下层隧道底部垫层、82-下层隧道初支、91-下层隧道底板、92-下层隧道二次衬砌，93-下层隧道防水板，94-下层隧道矮边墙，111-回填土， 112-既有隧道垫层，113-既有隧道防水板，114-既有隧道底板。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
如图1所示，既有隧道包括既有隧道洞室1、既有隧道二次衬砌11、既有隧道初支12、既有隧道防水板13和隧道矮边墙14。
实施例一
如图2所示，首先对既有隧道进行加固，然后在将既有隧道的底部破碎后从既有隧道的底部逐渐向下开挖下层隧道7，最后对下层隧道7进行加固和恢复既有隧道的底部。
对既有隧道进行加固时首先沿既有隧道矮边墙14长度的方向钻设桩孔3，桩孔3与既有隧道的底面之间的夹角α为45-50°，桩孔3等间距设置，相邻桩孔3之间的间距为3-5米。桩孔3的直径为200-400mm；桩孔3的长度为既有隧道直径的1～2倍。
钻好桩孔3后，向桩孔3内浇筑钢筋水泥混凝土，混凝土干后形成桩基4，两侧的桩基4对既有隧道提供一个向上的力，相当于将既有隧道托起，这样就能放置既有隧道垮塌。
对既有隧道做好防护加固后即可从下层隧道7的端面向中间开挖，为了节省工期可以同时两端向中间挖，挖好下层隧道7的洞室后，首先对下层隧道7 施工下层隧道底部垫层81和下层隧道初支82。初支即初期支护，土方开挖后，土层应力释放，容易变形和坍塌，需要及时的施工初期支护来支撑，同时保证施工安全，提供作作业空间。然后依次施工下层隧道底板91、下层隧道矮边墙 94、和施工下层隧道二次衬砌92，接着对下层隧道7的顶部依次施工下层隧道顶部防水板83、下层隧道顶部垫层84，然后在下层隧道顶部垫层84的上方回填土111；随后依次恢复既有隧道垫层112、既有隧道防水板113和既有隧道底板114。
实施例二
如图2所示，首先对既有隧道进行加固，然后在将既有隧道的底部破碎后从既有隧道的底部逐渐向下开挖下层隧道7，最后对下层隧道7进行加固和恢复既有隧道的底部。
对既有隧道进行加固时首先沿既有隧道矮边墙14长度的方向钻设锚索孔5，锚索孔5与既有隧道的底面之间的夹角β为30-60°，锚索孔5内安装锚索6，通过锚索6对既有隧道形成一个向上的拉力。锚索孔5的孔径为50-100mm；锚索孔5的长度为既有隧道直径的1～2倍。
既有隧道进行加固通过在矮边墙14对既有隧道做好防护加固后即可从下层隧道7的端面向中间开挖，为了节省工期可以同时两端向中间挖，挖好下层隧道7的洞室后，首先对下层隧道7施工下层隧道底部垫层81和下层隧道初支82。初支即初期支护，土方开挖后，土层应力释放，容易变形和坍塌，需要及时的施工初期支护来支撑，同时保证施工安全，提供作作业空间。然后依次施工下层隧道底板91、下层隧道矮边墙94、和施工下层隧道二次衬砌92，接着对下层隧道7的顶部依次施工下层隧道顶部防水板83、下层隧道顶部垫层84，然后在下层隧道顶部垫层84的上方回填土111；随后依次恢复既有隧道垫层112、既有隧道防水板113和既有隧道底板114。
实施例三
如图2所示，首先对既有隧道进行加固，然后在将既有隧道的底部破碎后从既有隧道的底部逐渐向下开挖下层隧道7，最后对下层隧道7进行加固和恢复既有隧道的底部。
对既有隧道进行加固时首先沿既有隧道矮边墙14长度的方向钻设桩孔3，桩孔3与既有隧道的底面之间的夹角α为45-50°，桩孔3等间距设置，相邻桩孔3之间的间距为3-5米。桩孔3的直径为200-400mm；桩孔3的长度为既有隧道直径的1～2倍。
钻好桩孔3后，向桩孔3内浇筑钢筋水泥混凝土，混凝土干后形成桩基4，两侧的桩基4对既有隧道提供一个向上的力，相当于将既有隧道托起，这样就能放置既有隧道垮塌。
在桩孔3对应的位置处斜向上钻设锚索孔5，锚索孔5的个数与桩孔3一样多，锚索孔5与既有隧道的底面之间的夹角β为30-60°，锚索孔5内安装锚索 6，通过锚索6对既有隧道形成一个向上的拉力。锚索孔5的孔径为50-100mm；锚索孔5的长度为既有隧道直径的1～2倍。
对既有隧道做好防护加固后即可从下层隧道7的端面向中间开挖，为了节省工期可以同时两端向中间挖，挖好下层隧道7的洞室后，首先对下层隧道7 施工下层隧道底部垫层81和下层隧道初支82。初支即初期支护，土方开挖后，土层应力释放，容易变形和坍塌，需要及时的施工初期支护来支撑，同时保证施工安全，提供作作业空间。然后依次施工下层隧道底板91、下层隧道矮边墙 94、和施工下层隧道二次衬砌92，接着对下层隧道7的顶部依次施工下层隧道顶部防水板83、下层隧道顶部垫层84，然后在下层隧道顶部垫层84的上方回填土111；随后依次恢复既有隧道垫层112、既有隧道防水板113和既有隧道底板114。
本申请提供的明挖施工方法，在挖下层隧道的时候是破坏了既有隧道的底部的，在既有隧道的基础上向下逐层开挖，空间比较足，会减小开挖的难度，缩短开挖的时间，只需要在最后对既有隧道的底部进行恢复即可。同时下层隧道与上层隧道之间的距离相隔较近，本实施例提供的下层隧道与上层隧道之间的距离为2-3米，这样在开挖下层隧道的时候成本相对较低。现有的上下非分离式隧道是直接一次建成的，即先开挖一个比较深的隧道，然后对下层隧道进行基础修建后，最后修建上层隧道的基础。本申请是在现有隧道的基础再建设下层隧道，两者的顺序是不同的。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法，其特征在于，首先沿既有隧道矮边墙（14）斜向下钻设若干桩孔（3），向桩孔（3）内浇筑钢筋混凝土，形成桩基（4）；在既有隧道矮边墙（14）处斜向上钻设锚索孔（5），在锚索孔（5）内施工锚索（6）；所述桩孔（3）与水平面之间的夹角α为45-50°；所述锚索孔（5）与水平面之间的夹角β为30-60°，从而对既有隧道进行加固；然后将既有隧道的底部破碎后从既有隧道的底部向下开挖下层隧道（7）的基坑；接着对下层隧道（7）施工下层隧道底部垫层（81）和下层隧道初支（82）；然后对下层隧道（7）依次施工下层隧道底部防水板（93）、下层隧道底板（91）、下层隧道矮边墙（94）和下层隧道二次衬砌（92）；接着对下层隧道（7）的顶部施工下层隧道顶部防水板（83）、下层隧道顶部垫层（84），然后在下层隧道顶部垫层（84）的上方回填土；最后依次恢复既有隧道垫层（112）、既有隧道防水板（113）和既有隧道底板（114），实现对下层隧道（7）的加固，最后恢复既有隧道的底部；所述下层隧道（7）的顶部与既有隧道的底部不共用。
2.根据权利要求1所述的既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法，其特征在于，沿所述既有隧道矮边墙（14）的长度方向等间距布置桩孔（3），桩孔（3）的间距为3~5米；所述桩孔（3）的直径为200-400mm；所述桩孔（3）的长度为既有隧道直径的1~2倍。
3.根据权利要求1所述的既有隧道改建为双层隧道的明挖施工方法，其特征在于，所述锚索孔（5）与所述桩孔（3）一一对应；所述锚索孔（5）的孔径为50-100mm；所述锚索孔（5）的长度为既有隧道直径的1~2倍。
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