一种隧道拆除创新工艺
技术领域
本发明属于隧道拆除技术领域，具体涉及一种隧道拆除创新工艺。
背景技术
2020年3月计划在南京青奥公园召开世界室内田径锦标赛，需要在旁边新建隧道两座和新建管廊一处，工程必须于赛事前完工。其中包含一座原有隧道的拆除工作，2019年4月18日完成《XX路隧道拆除专项施工方案》评审工作，因该施工区域属于涉地铁施工，需要向地铁部门进行报备，备案包括设计方案及施工方案，各项手续繁琐，截止至5月初，相关手续才办理齐全具备施工条件。
考虑到7月份将迎来汛期，长江水位上涨势必影响隧道拆除作业，所以施工形势要求7月份前必须完成隧道拆除工作，否则需要等到9月份汛期结束后才能继续施工，留给隧道拆除的施工工期仅剩不到两个月的时间。
另外，需拆除的隧道两侧道路必须保通，导致施工便道宽度很有限，且在靠近南侧保留的暗埋段入口上方，为车流量很大的主干道（主干道下方的隧道暗埋段约190m保留）。由于交通倒流及施工便道影响，前期只能进行放坡段隧道侧墙及底板的破除工作，截止至5月中旬放坡段隧道主体结构拆除完成。按照原有施工工艺：施打围护桩、止水帷幕、降水井、立柱桩、支撑安装、拆除隧道、主体结构施工，将无法保证在两个月工期内完工，需要在技术方面寻找突破口。
发明内容
为解决上述问题，本发明公开了一种隧道拆除创新工艺，由单一的流水作业转换为多个断面平行施工，提高了拆除效率，节约了工期、减少了成本，规避了灌注桩、工法桩施工的环境污染。
为达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一种隧道拆除创新工艺，分两部分进行施工：
1）南侧敞开段：将原有SMW工法桩围护结构变更为拉森钢板桩围护结构，同时通过围护结构外侧退土的方式替代坑内横向支撑，并根据实际水位观测情况确定降水井的布置频率，
2）北侧暗埋段+敞开段：
a：将北侧隧道暗埋段的排架从内到外进行环向开槽作业，包括顶板、侧墙、中墙和底板，分割成间隔6m、宽度3-4m的一道一道环形混凝土结构，保留两条槽之间的3-4m混凝土框架作为支撑，在6m的拆除区域内植入H型钢代替格构柱，安装横向钢管支撑，安装好后将3-4m的混凝土框架破除掉；
b：保留敞开段与暗埋段分界处的1个排架不动，留一个混凝土框架作为中间支撑，将北侧隧道敞开段的排架从外到内按照桩位横向外扩2m，纵向外扩各1m为原则进行底板开槽；在桩位处植入H型钢代替格构柱，安装横向钢管支撑，安装好后将排架砼侧墙、底板拆除；
c：北侧敞开段与暗埋段的钢管支撑安装完毕后，敞开段和暗埋段分界线向南6m开槽，切除顶板、中墙、侧墙、底板混凝土，在桩位植入H型钢、安装钢管支撑、施加轴力、拆除最后一个3m混凝土框架。
作为本发明的一种改进，步骤（1）所述拉森钢板桩为两排，布置在道路两侧，每排相邻拉森钢板桩间距1.6m。
作为本发明的一种改进，步骤（1）所述两排拉森钢板桩间距3.5m，通过20的对拉螺杆连接，牛腿采用16mm钢板，尺寸20cm*30cm，间距2m。
作为本发明的一种改进，步骤（1）所述敞开段施工采用挂网喷浆的方式处理坡面，并设置50@1500PVC管泄水孔，保证放坡坡面稳定性。
作为本发明的一种改进，步骤（2）所述H型钢长度15m，尺寸700*300，每个排架横向2根，确保H型钢外露高度其余部分压入地下。
作为本发明的一种改进，步骤（2）在外露的H型钢上、钢管支撑底标高处焊接三角板，然后进行钢管支撑的安装。
本发明的有益效果是：
1）有效的解决了暗埋段顶板、底板厚度大，开孔困难，破坏主体结构整体性的问题，同时节省了开孔的成本；
2）由单一的流水作业转换为多个断面平行施工，大大的提高了拆除效率，缩短了施工工期和对周边建筑物的影响周期；
3）植入H型钢代替灌注桩+格构柱、双排拉森钢板桩代替SMW工法桩，节约了工期、减少了成本，规避了灌注桩、工法桩施工的环境污染；
4）根据敞开段的高度与预留坡的大小，采用不同的拆除方法，保证安全、快速的拆除工作。
附图说明
图1为拉森钢板桩平面布置图；
图2为拉森钢板桩横断面图；
图3为拉森钢板桩连接大样图；
图4为拉森钢板桩连接施工图；
图5为北侧暗埋段排架6m开槽示意图；
图6为北侧暗埋段H型钢植入图；
图7为北侧暗埋段H型钢植入、三角板安装、钢管支撑架设施工图；
图8为北侧暗埋段排架6m开槽、安装支撑施工图；
图9为北侧敞开段排架底板开槽示意图；
图10为北侧敞开段排架支撑安装示意图；
图11为最后一个排架底板开槽示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，进一步阐明本发明，应理解下述具体实施方式仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向，词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。
如图所示，本发明所述的一种隧道拆除创新工艺，分两部分进行施工：
1、南侧敞开段
由于南侧敞开段较浅，施工空间大，将隧道南侧原有SMW工法桩围护结构变更为拉森钢板桩围护结构，同时通过围护结构外侧退土的方式替代坑内横向支撑，省略立柱桩施工工序，并根据实际水位观测情况确定降水井的布置频率，以达到工序的优化、工期的缩短。
1）隧道南侧K9+851-K9+906东西两侧围护结构采用拉森钢板桩形式（如图1、2所示），拉森钢板桩型号SP-U400*170。K9+851-K9+876每侧布置各两排，两道钢板桩间距3.5m，靠近侧墙一道顶标高+3.6m，底标高-11.5m，另一道顶标高+3.6m，底标高-8.5m。K9+876-K9+906靠近侧墙布置一道，顶标高+3.6m，底标高-11.5m。
2）单排拉森钢板桩通过28b槽钢连成整体，两排钢板桩之间通过20的对拉螺杆连接，间距1.6m一道。牛腿采用16mm钢板，尺寸20cm*30cm，间距2m。如图3、4所示。
3）为保证放坡坡面稳定性，采用挂网喷浆的方式处理坡面，并设置50@1500PVC管泄水孔。
4）省略立柱桩、横向支撑施工，直接对敞开段原隧道混凝土进行切割拆除。
2、北侧暗埋段
按照原方案，需要先施打立柱桩，支撑安装完毕后方可拆除隧道主体结构。由于原有隧道顶板、底板厚1.1m，加之20cm底板垫层，以开孔的方式施工立柱桩较困难，需要同时在顶板和底板开孔，立柱桩桩径0.8m，开孔倒梯形上口面积约10m2。按照该方式开孔，难免对隧道主体结构造成破坏，钻机在顶板上方作业存在很大安全隐患，若在底板上方作业，隧道净高不具备洞内施工的条件。
经过多次与设计、验算、沟通，最终采用利用一部分原有隧道的框架结构作为混凝土支撑的方式进行隧道拆除，具体施工方法如下：
a：暗埋段1#-5#排架
1）按照图5对1#排架、2#排架、3#排架、4#排架、5#排架依次进行环向开槽作业，包括顶板、侧墙、中墙和底板，开槽宽度6m；
2）保留两条槽之间的3-4m混凝土框架作为支撑；
3）开槽前，在圈梁与隧道顶板之间通过植筋的方式进行传力钢筋混凝土板撑施工，板厚300mm，宽度同3-4m（同保留段宽度），配筋为双层双向∯14@200，砼强度等级C30；
4）清除6m破除段范围内的混凝土块，在桩位处通过植桩机植入长度15m，尺寸700*300的H型钢代替格构柱，每个排架横向2根，确保H型钢外露高度其余部分压入地下；如图6所示；
5）在外露的H型钢上、钢管支撑底标高处焊接三角板，然后进行钢管支撑的安装；如图7所示；
6）支撑安装完毕后，施加轴力，随后即可进行1#-5#排架3-4m宽砼框架的拆除工作。如图8所示。
b：敞开段7#-12#排架（留有6#排架暂不动）
1）由12#至7#排架方向进行施工；
2）按照桩位横向外扩2m，纵向外扩各1m为原则进行底板开槽；如图9所示；
3）同1#-5#排架，在桩位处通过植桩机植入长度15m，尺寸700*300的H型钢代替格构柱，每个排架横向2根，确保H型钢外露高度其余部分压入地下；
4）在外露的H型钢上、钢管支撑底标高处焊接三角板，然后进行钢支撑的安装；
5）支撑安装完毕后，施加轴力，随后即可进行7#-12#排架砼侧墙、底板的拆除工作。如图10所示；
c:暗埋段6#排架
1）由于原有6#排架桩位在3m宽混凝土框架支撑范围内，所以需要重新调整6#排架桩位，以确保基坑稳定；
2）5#、7#排架支撑安装完毕后，敞开段和暗埋段分界线向南6m开槽，切除顶板、中墙、侧墙、底板混凝土，如图11所示；；
3）按照图示桩位植入6#排架H型钢、安装钢支撑、施加轴力、拆除3m混凝土框架；
本发明有效的解决了暗埋段顶板、底板厚度大，开孔困难，破坏主体结构整体性的问题，同时节省了开孔的成本；多个断面平行施工，大大的提高了拆除效率，缩短了施工工期和对周边建筑物的影响周期；采用H型钢代替灌注桩+格构柱、双排拉森钢板桩代替SMW工法桩，节约了工期、减少了成本，规避了灌注桩、工法桩施工的环境污染；本发明还对双排拉森钢板桩在长江漫滩区潜水地层的止水效果进行了检验；双排拉森钢板桩变形计算模型选定，理论数据与实际数据的对比分析计算模型的正确性。
通过创新的拆除工艺，节约直接和间接成本约310万元，工期约2个月，顺利在汛期到来前完成了隧道的拆除工作，同时通过科学的计算、合理的安排，该拆除工艺安全可行，可为类似项目提供借鉴。
原方案与优化方案造价对比
本发明方案所公开的技术手段不仅限于上述实施方式所公开的技术手段，还包括由以上技术特征任意组合所组成的技术方案。
