[发明专利]内部开口增加作业面的特大断面隧道原位扩建施工结构及施工方法

摘要

本发明涉及一种内部开口增加作业面的特大断面隧道原位扩建施工结构及施工方法，其特征在于包括既有隧道和在既有隧道内沿隧道长度方向设有间隔设置的第一临时钢套拱和第二临时钢套拱，所述第一临时钢套拱和第二临时钢套拱之间的既有隧道上挖除围岩后形成特大断面隧道轮廓，在特大断面隧道轮廓表面设有初期支护，所述特大断面隧道轮廓的径向布设有径向系统锚杆。本发明在不具备从地表开挖竖井（或斜井）增加作业面的城市密集环境中，通过从既有隧道内部开口来增加作业面，能显著提高施工进度，缩短施工工期。

主权项

一种特大断面隧道钻爆法原位扩建施工方法，其特征在于：施工方法包括三个步骤，依次是1）围岩注浆加固与洞内套拱加固；2）特大断面隧道右上部扩挖与初期支护；3）特大断面隧道左上部扩挖与初期支护；其中具体工艺：1）围岩注浆加固与洞内套拱加固：沿既有隧道纵向上选取一小段区间（区间长度B=4m）作为内部开口段，其前后一定里程内的区间（区间长度B1=10m）作为延展段；首先对开口段和延展段范围内的围岩进行壁后注浆加固，所形成的围岩注浆加固体（32）的强度与稳定性，应相当于IV级以上岩体的标准；在前后延展段的既有隧道衬砌内侧施作临时钢套拱（31），临时钢套拱（31）由10榀I22钢拱架通过4道U16槽钢系梁焊接而成，每榀钢拱架的拱脚处通过螺栓与既有隧道衬砌结构可靠连接；2）特大断面隧道右上部扩挖与初期支护：从右侧边墙开始依次向上，分段破除既有隧道衬砌结构，同时扩挖围岩至设定轮廓线，及时施作初期支护（41）、锁脚锚杆(4)和径向系统锚杆(43)，其中初期支护(41)包括5榀I22钢拱架和覆盖其上表面的25cm厚喷射混凝土，锁脚锚杆(42)包括2根长度l=6m、直径ϕ=32mm的中空注浆锚杆，径向系统锚杆(43)由长度l=3m、直径ϕ=22mm的水泥砂浆锚杆，按间距d=0.5m梅花形布置而成；当扩挖至既有隧道拱顶时，使用拱顶临时钢支撑(33)，将扩挖隧道初期支护(41)所承担的围岩压力，临时钢支撑(33)斜向地向两侧传递给钢套拱（31），当扩挖至既有隧道左边墙时，使用边墙临时钢支撑（34），将扩挖隧道初期支护（41）所承担的围岩压力，斜向地向两侧传递给钢套拱（31），通过临时钢支撑（33）和临时钢支撑（34）的支承作用，提高了初期支护（41）的竖向承载能力，保证了扩挖后隧道围岩的整体稳定性；3）特大断面隧道左上部扩挖与初期支护：从左侧拱腰开始依次向下，分段扩挖围岩至设定轮廓线，及时施作初期支护（4101）、径向系统锚杆（4301）和锁脚锚杆（4201），其支护参数与右侧相同；开挖形成的洞渣侧向排出，并堆填于既有隧道内，形成洞渣回填（23），有利于扩挖后隧道围岩的整体稳定性；上述开挖与支护完毕后，施作2榀I22钢架竖向支撑(44)，其上端与初期支护(41)可靠焊接，下端直接支承在既有隧道的衬砌结构上，可显著提高初期支护(41)的竖向承载能力，完成竖向传力的转化后，可拆除临时钢支撑(33)和(34)，拆除临时钢套拱(31)。