[發明專利]一種對既有隧道結構進行拆除及原位擴挖的方法

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• 申請號: 202210706542.5
• 申請日: 2022-06-21
• 公開（公告）號: CN115012954A
• 公開（公告）日: 2022-09-06
• 發明（設計）人: 姜明元;姚南;尹鵬飛;張東山;王繼;馬澤海;李赫
• 申請（專利權）人: 中交一公局第一工程有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/01;F42D3/00;F42D3/04
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1.一種對既有隧道結構進行拆除及原位擴挖的方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）制備渣土車：根據既有隧道的寬度制備渣土車，用于承接且將既有隧道拆除時形成的渣土運至渣土場，渣土車的車箱為平板車箱體，平板車箱體的上端面設有鐵板層，車箱體的下端兩側軸設有車軸，車軸兩側設有車輪，車箱體的兩側邊軸接有側擋板，側擋板的內側上部兩端設有拉緊鉤，車箱體的另外兩側邊中部設有牽引鉤；

（2）超前地質探測和判定計劃：

(a)施工前對改擴建的既有隧道原襯砌段及擴挖段進行縱橫向超前地質探孔，采用地質鉆探方式或雷達掃描進行超前地質預報作業；

(b)判定原襯砌段厚度，根據超前地質探孔對原襯砌段的預報，判斷需拆除的既有隧道厚度、既有隧道后圍巖及分離部分距離相關情況；

(c)是否需要超前支護，通過判斷原襯砌段襯砌后的圍巖及分離距離，結合規范標準，以及圍巖巖石的特性，判定圍巖級別，根據圍巖自穩能力及爆破對圍巖產生的震動情況，判斷下步施工是否需要進行超前支護；

若：改擴建隧道原襯砌段的外擴挖段經地質探測為松散易塌落地質層或有原襯砌后帷幕空洞存在、則進行步驟（3）需進行超前預支護; 否則進行步驟（4）；

（3）超前預支護：超前預支護采用鉆孔注漿方式對原襯砌后帷幕空洞進行注漿填充及松散巖層加固；

（4）原襯砌段的拆除設計：原襯砌段的拆除設計分為原襯砌段的部分拆除和全部拆除；部分拆除為設計開挖輪廓線一側位于既有隧道內，全部拆除為設計開挖輪廓線位于既有隧道外；

(a)部分拆除，設計開挖輪廓線一側位于既有隧道內時，位于既有隧道內的設計開挖輪廓線與既有隧道內壁之間的空間形成回填空域，對回填空域進行回填；回填空域的既有隧道保持，設計開挖輪廓線內的既有隧道余部進行拆除；

(b) 全部拆除，對既有隧道進行拆除；

（5）對應拆除的既有隧道的拆除：拆除采用爆破和機械剪切鋼筋拆除相結合方式；

對既有隧道的鉆爆拆除：

(a)根據地質預報及原襯砌結構的情況，進行鋼筋混凝土爆破參數設計，保證爆破的“脫籠”效果；

(b)根據設計的鉆爆參數，進行現場實際工程作業，操作沿原襯砌結構縱向鉆炮孔，并根據現場實際情況進行動態參數調整；

炮孔直徑d為38～44mm；炮孔深L，L=1.8m；

（c）布孔：為了確保既有隧道和隧道擴挖爆破順利進行，取最小抵抗線為W=0.25～0.3m，孔間距a=0.5～0.8m；取層間距b=0.6m；

（d）每立方米耗費炸藥量q：選取q=2.0kg/m³，也可施工過程中可根據現場實際和第一次試爆情況進行調整；

（e）單孔裝藥量Q；

Q=q·a·b·L=2.0×0.6×0.6×1.8=1.29kg，取Q=1.2Kg，分6卷藥；

孔口堵塞長度為0.4m，炸藥采用2#巖石乳化炸藥，選用φ32規格，藥卷密度0.95～1.25g/cm³,長度200mm，每節200g；

裝藥結構為炮孔內采用分段裝藥，每孔內相鄰的藥卷端相距4cm，孔口堵塞長度0.4m；

對既有隧道進行爆破拆除，爆破長度1.8～2.2m，可進行2個循環爆破作業后；

（6）通風、排危：隧道施工掘進長度超過150m時，設置機械通風，既有隧道拆除爆破后，機械通風大于30min，后進入機械進行危石排除，確保后續施工作業安全；

（7）臨時支護、斷面測量：根據超前預報圍巖級別與拆除后對比，判斷是否進行臨時支護，支護形式主要采用I16工字鋼做臨時支撐，進行噴錨支護，確保結構的受力安全；

斷面測量是在原襯砌結構拆除后，進行斷面復核，驗證超前探孔判斷原襯砌厚度是否正確，為后續作業做出指導；

（8）機械液壓切割鋼筋：在爆破脫籠時，很難將原襯砌結構內部的鋼筋破壞，需要進行機械液壓鉗切割，無需人工輔助作業，切割機械為挖掘機帶H.S-250型液壓鉗；采用大型機械液壓鉗或鷹嘴鉗對脫籠的鋼筋進行切割，完成原襯砌結構的快速拆除，重復循環施工，逐段拆除剩余既有隧道襯砌結構；

（9）既有隧道襯砌爆破及機械切割拆除后，通過對襯砌結構拆后的效果進行判斷，驗證原襯砌結構的拆除作業方法是否可行的重要依據；

（10）擴挖鉆爆設計：根據原襯砌結構的拆除后的圍巖級別判定，設計圍巖擴挖爆破參數，利用襯砌結構拆除后的臨空面，優化爆破參數設計，達到最佳的光面爆破效果；

（11）擴挖圍巖的鉆爆作業：利用襯砌結構拆除后的作業面作為擴挖圍巖爆破擴挖的臨空面，設計爆破參數時，只需設計周邊眼與輔助炮眼，可不涉及掏槽眼，根據設計的鉆爆參數，進行現場實際工程作業，操作沿隧道縱向鉆孔，并根據現場實際情況進行動態參數調整，具體施工參數如下：

孔徑，取d=40mm；孔深，取L=1.8m；布孔，取a=0.4m，b=0.6m；單耗q，輔助孔炸藥單耗q=2.0kg/m³，光爆孔炸藥單耗q光=0.25～0.30kg/m³；也可施工過程中可根據現場實際和第一次試爆情況進行調整；

單孔裝藥量Q：

(a)輔助炮眼單孔裝藥：Q=q·a·b·L=2×0.4×0.6×1.8=0.86kg，取Q=800g；

(b)光爆孔單孔藥量，Q光=q光×L=250×1.8=450g，取400g；施工中便于操作和指導施工，采用線裝藥密度控制，取線裝藥密度q光=250g/m，炮孔內采用滿填裝藥；

（c）炮孔口堵塞長度為0.4m；

(12)擴挖圍巖后的通風、排危、斷面測量：

隧道施工根據規范要求掘進長度超過150m設置機械通風，擴挖爆破后，機械通風大于30min，后進入機械進行危石排除，確保后續施工作業安全；

斷面測量是在圍巖擴挖后，進行斷面復核，是否存在超欠挖情況，是否滿足設計圖紙要求的輪廓尺寸，為后續作業做出基礎性指導；

(13)擴挖圍巖后的初期支護：

擴挖圍巖后初期支護以立架錨噴支護為主，支護參數I16工字鋼為鋼拱架，直徑22砂漿錨桿及鎖腳錨桿，直徑8間距20cm單層鋼筋網片，C25濕噴工藝噴射混凝土；

(14) 擴挖圍巖后的監控量測：

全過程圍巖周邊收斂、沉降觀測結果應保證周邊收斂數值在2.5mm以內，整體沉降約在2～3mm，最大值低于5mm；

(15) 擴挖圍巖后的防排水及襯砌施工

防排水分為防水及排水施工，防水以土工布及防水板為主，橫向半圓管及縱向排水管為輔；排水以中心水溝、檢查井為主，路面排水溝為輔的綜合防排水體系；

新擴建襯砌施工采用模筑混凝土，施工模板為機械臺車及人工支模，混凝土澆筑過程注意對稱澆筑，澆筑速度不宜過快，現場做好混凝土的各項試驗，保證混凝土澆筑效果，滿足隧道施工規范要求。