[发明专利]一种对既有隧道结构进行拆除及原位扩挖的方法

权利要求书

1.一种对既有隧道结构进行拆除及原位扩挖的方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）制备渣土车：根据既有隧道的宽度制备渣土车，用于承接且将既有隧道拆除时形成的渣土运至渣土场，渣土车的车箱为平板车箱体，平板车箱体的上端面设有铁板层，车箱体的下端两侧轴设有车轴，车轴两侧设有车轮，车箱体的两侧边轴接有侧挡板，侧挡板的内侧上部两端设有拉紧钩，车箱体的另外两侧边中部设有牵引钩；

（2）超前地质探测和判定计划：

(a)施工前对改扩建的既有隧道原衬砌段及扩挖段进行纵横向超前地质探孔，采用地质钻探方式或雷达扫描进行超前地质预报作业；

(b)判定原衬砌段厚度，根据超前地质探孔对原衬砌段的预报，判断需拆除的既有隧道厚度、既有隧道后围岩及分离部分距离相关情况；

(c)是否需要超前支护，通过判断原衬砌段衬砌后的围岩及分离距离，结合规范标准，以及围岩岩石的特性，判定围岩级别，根据围岩自稳能力及爆破对围岩产生的震动情况，判断下步施工是否需要进行超前支护；

若：改扩建隧道原衬砌段的外扩挖段经地质探测为松散易塌落地质层或有原衬砌后帷幕空洞存在、则进行步骤（3）需进行超前预支护; 否则进行步骤（4）；

（3）超前预支护：超前预支护采用钻孔注浆方式对原衬砌后帷幕空洞进行注浆填充及松散岩层加固；

（4）原衬砌段的拆除设计：原衬砌段的拆除设计分为原衬砌段的部分拆除和全部拆除；部分拆除为设计开挖轮廓线一侧位于既有隧道内，全部拆除为设计开挖轮廓线位于既有隧道外；

(a)部分拆除，设计开挖轮廓线一侧位于既有隧道内时，位于既有隧道内的设计开挖轮廓线与既有隧道内壁之间的空间形成回填空域，对回填空域进行回填；回填空域的既有隧道保持，设计开挖轮廓线内的既有隧道余部进行拆除；

(b) 全部拆除，对既有隧道进行拆除；

（5）对应拆除的既有隧道的拆除：拆除采用爆破和机械剪切钢筋拆除相结合方式；

对既有隧道的钻爆拆除：

(a)根据地质预报及原衬砌结构的情况，进行钢筋混凝土爆破参数设计，保证爆破的“脱笼”效果；

(b)根据设计的钻爆参数，进行现场实际工程作业，操作沿原衬砌结构纵向钻炮孔，并根据现场实际情况进行动态参数调整；

炮孔直径d为38～44mm；炮孔深L，L=1.8m；

（c）布孔：为了确保既有隧道和隧道扩挖爆破顺利进行，取最小抵抗线为W=0.25～0.3m，孔间距a=0.5～0.8m；取层间距b=0.6m；

（d）每立方米耗费炸药量q：选取q=2.0kg/m³，也可施工过程中可根据现场实际和第一次试爆情况进行调整；

（e）单孔装药量Q；

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

孔口堵塞长度为0.4m，炸药采用2#岩石乳化炸药，选用φ32规格，药卷密度0.95～1.25g/cm³,长度200mm，每节200g；

装药结构为炮孔内采用分段装药，每孔内相邻的药卷端相距4cm，孔口堵塞长度0.4m；

对既有隧道进行爆破拆除，爆破长度1.8～2.2m，可进行2个循环爆破作业后；

（6）通风、排危：隧道施工掘进长度超过150m时，设置机械通风，既有隧道拆除爆破后，机械通风大于30min，后进入机械进行危石排除，确保后续施工作业安全；

（7）临时支护、断面测量：根据超前预报围岩级别与拆除后对比，判断是否进行临时支护，支护形式主要采用I16工字钢做临时支撑，进行喷锚支护，确保结构的受力安全；

断面测量是在原衬砌结构拆除后，进行断面复核，验证超前探孔判断原衬砌厚度是否正确，为后续作业做出指导；

（8）机械液压切割钢筋：在爆破脱笼时，很难将原衬砌结构内部的钢筋破坏，需要进行机械液压钳切割，无需人工辅助作业，切割机械为挖掘机带H.S-250型液压钳；采用大型机械液压钳或鹰嘴钳对脱笼的钢筋进行切割，完成原衬砌结构的快速拆除，重复循环施工，逐段拆除剩余既有隧道衬砌结构；

（9）既有隧道衬砌爆破及机械切割拆除后，通过对衬砌结构拆后的效果进行判断，验证原衬砌结构的拆除作业方法是否可行的重要依据；

（10）扩挖钻爆设计：根据原衬砌结构的拆除后的围岩级别判定，设计围岩扩挖爆破参数，利用衬砌结构拆除后的临空面，优化爆破参数设计，达到最佳的光面爆破效果；

（11）扩挖围岩的钻爆作业：利用衬砌结构拆除后的作业面作为扩挖围岩爆破扩挖的临空面，设计爆破参数时，只需设计周边眼与辅助炮眼，可不涉及掏槽眼，根据设计的钻爆参数，进行现场实际工程作业，操作沿隧道纵向钻孔，并根据现场实际情况进行动态参数调整，具体施工参数如下：

孔径，取d=40mm；孔深，取L=1.8m；布孔，取a=0.4m，b=0.6m；单耗q，辅助孔炸药单耗q=2.0kg/m³，光爆孔炸药单耗q光=0.25～0.30kg/m³；也可施工过程中可根据现场实际和第一次试爆情况进行调整；

单孔装药量Q：

(a)辅助炮眼单孔装药：Q=q·a·b·L=2×0.4×0.6×1.8=0.86kg，取Q=800g；

(b)光爆孔单孔药量，Q光=q光×L=250×1.8=450g，取400g；施工中便于操作和指导施工，采用线装药密度控制，取线装药密度q光=250g/m，炮孔内采用满填装药；

（c）炮孔口堵塞长度为0.4m；

(12)扩挖围岩后的通风、排危、断面测量：

隧道施工根据规范要求掘进长度超过150m设置机械通风，扩挖爆破后，机械通风大于30min，后进入机械进行危石排除，确保后续施工作业安全；

断面测量是在围岩扩挖后，进行断面复核，是否存在超欠挖情况，是否满足设计图纸要求的轮廓尺寸，为后续作业做出基础性指导；

(13)扩挖围岩后的初期支护：

扩挖围岩后初期支护以立架锚喷支护为主，支护参数I16工字钢为钢拱架，直径22砂浆锚杆及锁脚锚杆，直径8间距20cm单层钢筋网片，C25湿喷工艺喷射混凝土；

(14) 扩挖围岩后的监控量测：

全过程围岩周边收敛、沉降观测结果应保证周边收敛数值在2.5mm以内，整体沉降约在2～3mm，最大值低于5mm；

(15) 扩挖围岩后的防排水及衬砌施工

防排水分为防水及排水施工，防水以土工布及防水板为主，横向半圆管及纵向排水管为辅；排水以中心水沟、检查井为主，路面排水沟为辅的综合防排水体系；

新扩建衬砌施工采用模筑混凝土，施工模板为机械台车及人工支模，混凝土浇筑过程注意对称浇筑，浇筑速度不宜过快，现场做好混凝土的各项试验，保证混凝土浇筑效果，满足隧道施工规范要求。