專利名稱：運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法
技術領域：
本發明涉及建筑施工領域，特別涉及一種運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方 法。
背景技術：
隧道的拓寬改造通常出于兩種的目的，一是受最初設計通行能力的限制，一些隧 道最初往往通行能力較小，而隨著交通流量的增加，這些隧道開始不能適應新的需求；二是 隧道的功能發生變化，須加以全部或局部的拓寬改造。但受城市功能布局、現狀路網分布及 交通運行要求等條件限制，往往無新建隧道可能，須在保證隧道運營的條件下，完成原址隧 道的拓寬改造。但是工程實施過程中，在交通保障、頂板大荷載的平衡、水反力平衡、施工安全保 障等多方面均存在難點，具體體現在以下幾個方面
1)交通保障問題。隧道一般都位于交通繁忙區段，整個改造過程中，須在不中斷交通的 前提下，完成隧道的拓寬改建。2)小跨度變成大跨度結構的頂底板改造難。隧道拓寬改造前，其上方無其它荷 載，而拓寬改造完成后，不僅跨度增加，頂板上方的恒活荷載均有可能增加，且變化幅度較 大，如何平衡該荷載非常困難。3)底板水反力平衡難。結構跨度增加后，作用于底板上總的水反力亦增加較大， 如何在隧道運營條件下平衡水反力非常困難。4)拆除與新建結構的安全要求高。整個結構的拆除以及新建的過程，涉及深基坑 的開挖、降水、土體加固、原有結構的拆除、新建結構等，工序多而復雜，各環節均須保證下 方運營隧道的凈高及車輛通行的安全等始終處于受控狀態。
發明內容
本發明的目的是提供一種運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，以解決隧道拓 寬的同時無法保障交通運行的問題。本發明提出一種運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，包括以下步驟(1)在 須拓寬隧道的外側布設抗拔樁、基坑圍護結構、橋梁樁基等。(2)進行拓寬基坑的開挖、拓 寬部分的底板、側墻等施工。(3)在橋梁樁基上布設橋臺。在有防護的條件下拆除原隧 道的部分側墻、頂板等結構。( 在橋臺之間架設蓋梁。(6)對隧道進行拓寬防水及其余部 分的暗埋橋面系的施工等。優選的，所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，在架設蓋梁之前還進一 步包括步驟(1)在須拓寬隧道內的上方構建防護支架。(2)拆除須拓寬隧道的頂部、側墻 等結構。優選的，所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，在架設蓋梁之后還進一 步包括步驟在蓋梁下方設置水平防水板。
優選的，所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，在布設橋梁樁基之前還 包括步驟在須拓寬隧道斷面外側設置抗拔樁。優選的，所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，蓋梁是由工廠預制，并在 現場吊裝進行施工的。優選的，所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，蓋梁為T型簡支蓋梁或 預應力混凝土箱梁或預應力混凝土板梁或鋼結構梁。優選的，所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，蓋梁的跨徑方向與原隧 道行車方向垂直。本發明的有益效果是
1、本發明借助于在隧道中布設暗埋蓋板橋，不僅施工方便，更可以在不中斷隧道正常 交通運營的情況下，完成隧道的拓寬改造。2、本發明通過架設的蓋板橋來承擔隧道上方的荷載，避免了在跨度變大過程中對 隧道側墻和底板產生的內力影響，因而隧道凈高也不會發生變化，無需對隧道底部進行開 挖，避免了交通中斷，減小了施工成本，也縮短了工期。3、本發明通過在隧道外側設置抗拔樁，有效平衡了隧道受到的水反力。4、本發明通過在隧道上部設置防水板，有效防止了地下水對隧道以及隧道施工造 成的影響。5、本發明通過在隧道上部構建防護支架，防止原隧道部分拆除過程中，拆除物掉 入隧道中，保障了隧道中車輛的安全。
圖1為本發明運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的一種實施例流程圖； 圖2為本發明運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的另一種實施例流程圖； 圖3為應用本發明進行隧道拓建的實施例示意圖。
具體實施例方式在隧道拓寬過程中，由于其跨度增加了，使隧道頂板承受的恒活荷載(如車輛重 量、地面設施、隧道頂板自重等)也增加了，因而為了平衡該荷載，使頂板具有更高的承載能 力，通常需要增加頂板的厚度。若隧道設計為箱形斷面，頂板厚度增加較為容易，但相應地 對底板的調整卻非常困難。如果頂板厚度向隧道內增加，則必然會影響隧道通行凈高，需 要底板也向下方延伸，即在鑿除底板結構的基礎上，向下開挖，這樣則必然要中斷隧道的交
ο為克服這一困難，本發明提出了在隧道上方構建暗埋橫向蓋板橋的思想，如圖1 所示，其為本發明運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的一種實施例流程圖，包括以下 步驟
(1)在須拓寬隧道的外側布設抗拔樁、基坑圍護結構、橋梁樁基等。(2)進行拓寬基坑 的開挖、拓寬部分的底板、側墻等施工。( 在橋梁樁基上布設橋臺。(4)在有防護的條件 下拆除原隧道的部分側墻、頂板等結構。(5)在橋臺之間架設蓋(板)梁。(6)對隧道進行 拓寬防水及其余部分的暗埋橋面系的施工等。
S101，在須拓寬隧道的外側布設抗拔樁、基坑圍護結構、橋梁樁基等。基坑圍護結 構能外包隧道須拓寬的范圍，并留有一定的設備操作空間，抗拔樁宜貼近原隧道側墻布設， 橋梁的樁基到原隧道側墻的距離要大于隧道拓寬的距離。S102，進行拓寬基坑的開挖、拓寬部分的底板、側墻等施工。基坑開挖及結構回筑 過程中，要采取適當的臨時支撐措施，保證原隧道結構的安全；
S103，在橋梁樁基上布設橋臺。S104，在有防護的條件下拆除原隧道的部分側墻、頂板等結構。可在隧道內搭設輕 型防護結構，在有保護的條件下，借助混凝土切割、重型設備吊裝等技術，完成原隧道頂板 及部分側墻結構的拆除。S105，在橋臺之間架設蓋梁。蓋梁可以采用混凝土預應力T型簡支蓋梁或預應力 混凝土箱梁或鋼結構梁等，且蓋梁可以是由工廠預制，并在現場吊裝進行施工的。S106，對隧道進行拓寬防水及其余部分的暗埋橋面系的施工。該階段主要完成暗 埋橋面的找平層、防水、土方回填等施工。上述蓋梁、橋臺和樁基即構成了本發明的暗埋蓋板橋，且所述蓋板橋的跨徑方向 與原隧道的行車方向垂直。蓋板橋布設完畢后，在蓋梁上鋪設路面，便可以與一般地面道路 一樣通行車輛，即所謂暗埋的蓋板橋。而地面車行荷載、結構荷載等是直接由新建的基礎 (即蓋梁、橋臺和樁基)承擔，有效避免了荷載從隧道側墻傳至隧道底板，而造成因底板承受 過大內力而引起的結構變化。因此，本發明的隧道拓寬改建方法，在搭建了蓋板橋之后，完 全不會對原隧道的正常運營造成影響，也不需要在拓寬過程中對隧道底板進行下挖，而直 接可以對原隧道向兩側進行拓寬，因此不需要中斷隧道內的交通。請參見圖2，其為本發明運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法的另一種實施例 流程圖，其包括以下步驟
S201，在須拓寬隧道斷面外側設置抗拔樁、基坑圍護結構、橋梁樁基等。抗拔樁是指當建筑工程地下結構如果有在低于周邊土壤水位的部分時，為了抵消 土壤中水對結構產生的上浮力(或稱水反力)而打的樁，抗拔樁主要靠樁身與土層的摩擦力 來受力。本發明的抗拔樁主要用來平衡隧道施工過程中受到的水反力。在隧道中設置抗拔樁，比較理想的是在隧道的跨中(即底板中間位置)設置樁基， 可通過在原有隧道底板下壓樁的方式實現，但這樣須中斷隧道的交通。因此本發明選用了 在原隧道斷面外側設置抗壓樁的方式，雖然隧道底部所受內力會有一定增加，但在許可范 圍內，并且抗拔樁設置在原隧道斷面外側可以減小因樁基施工而影響原隧道的運營。S202，進行拓寬基坑的開挖與結構回筑。基坑開挖與回筑過程中，宜采取適當的土體加固、臨時支撐等措施，控制原有結構 的變形、位移等，確保原有結構的安全。S203，在橋梁樁基上布設橋臺。S204，在須拓寬隧道內的上方構建防護支架。由于隧道中社會交通十分繁忙，交通流量非常大，因而為保證下方車輛的通行安 全，本發明采用在隧道內車輛通行上方構建防護支架的方式，可確保拓建過程中以及頂板 拆除施工時的安全。S205，拆除須拓寬隧道的頂部、側墻結構。
S206，在隧道頂部設置水平防水板。S207，在橋臺之間架設蓋梁。蓋板橋橋面結構與下方隧道間的防水是本發明考慮的環節之一，因而可以在暗埋 橫向蓋梁下方與隧道間澆筑水平防水板，切斷地下水與隧道的連接通路。S208，對隧道進行拓寬。下面以一工程實例來具體說明本發明，請參見圖3，其為應用本發明進行隧道拓建 的實施例示意圖。該隧道為雙管雙向四車道城市道路隧道，分為南線和北線。現要將隧道 向兩側拓寬，由圖中來看，即南線向左側延伸，北線向右側延伸。本實施例中，在隧道上方構建了二跨簡支梁橫向蓋板橋，蓋板橋的跨徑方向與原 隧道行車方向接近垂直。蓋板橋由樁基31、橋臺32和蓋梁33構成，樁基31可以采用鉆孔 灌注樁，其布設在隧道兩側以及中間，且兩側的樁基31到側墻的距離要大于隧道拓寬的距 離。每個樁基31頂部都設置橋臺32，用來承受上部荷載。本實施例的蓋梁33為由兩根混 凝土預應力T型簡支蓋梁組成，且兩個橋臺32之間架設一個T型簡支蓋梁。蓋梁33上即 可鋪設路面，因而地面車行車行荷載、結構荷載等直接由蓋梁33、橋臺32和樁基31所承擔， 不會對隧道的施工造成影響。在蓋梁33下方，隧道的上方分別澆筑有一層鋼筋混凝土的防水板34以及搭建有 一層防護支架35。防水板34用來切斷與地下水的聯系。防護支架35用來防止原隧道頂板 以及部分側墻拆除時，拆除物不會掉落到隧道中，保障了隧道中車輛的安全，以及隧道的正 常交通運營。此外，為避免隧道在施工過程中受水反力影響，在原隧道斷面外側設置有抗拔樁 36。本實施例的抗拔樁36分別位于南線隧道的右側以及北線隧道的左側，這樣在施工過程 中抗拔樁36不會受到隧道向外側拓寬的影響，并可以有效地平衡隧道受到的水反力。本發明通過在隧道中布設暗埋蓋板橋，不僅施工方便，更可以在不中斷隧道正常 交通運營的情況下，完成隧道的拓寬工程。以上公開的僅為本發明的幾個具體實施例，但本 發明并非局限于此，任何本領域的技術人員能思之的變化，都應落在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，包括以下步驟 在須拓寬隧道的外側布設抗拔樁、基坑圍護結構、橋梁樁基；進行拓寬基坑的開挖、拓寬部分的底板、側墻施工； 在橋梁樁基上布設橋臺；在有防護的條件下拆除原隧道的部分側墻、頂板結構；在橋臺之間架設蓋梁；對隧道進行拓寬防水及暗埋橋面施工。
2.如權利要求1所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，在原隧 道的外側設置永久結構的抗拔樁。
3.如權利要求1所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，在架設 蓋梁之前還進一步包括步驟在蓋梁下方設置水平防水板。
4.如權利要求1所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，所述蓋 梁是由工廠預制，并在現場吊裝進行施工的。
5.如權利要求1所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，所述蓋 梁為T型簡支蓋梁或預應力混凝土箱梁或鋼結構梁。
6.如權利要求1所述的運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，其特征在于，所述蓋 梁的跨徑方向與原隧道的行車方向垂直。
全文摘要
本發明提出一種運營狀態下軟土淺埋隧道拓寬改建方法，包括以下步驟(1)在須拓寬隧道的外側布設抗拔樁、基坑圍護結構、橋梁樁基等。(2)進行拓寬基坑的開挖、拓寬部分的底板、側墻等施工。(3)在橋梁樁基上布設橋臺。(4)在有防護的條件下拆除原隧道的部分側墻、頂板等結構。(5)在橋臺之間架設蓋梁。(6)對隧道進行拓寬防水及暗埋橋面系等施工。本發明的拓寬改建方法施工方便、成本低，并可以在施工工程的同時保障隧道內的正常交通運營。
文檔編號E21D9/01GK102102521SQ20101061149
公開日2011年6月22日 申請日期2010年12月29日 優先權日2010年12月29日
發明者周希圣, 張廣, 文志云, 溫鎖林 申請人:上海浦東工程建設管理有限公司, 上海隧道工程股份有限公司