本發明公開了一種隧道環向變截面擴挖方法，其在始發工作井中安裝鋼支撐架、反力架和環向擴挖盾構機構后，頂進裝置即可驅動環向擴挖盾構機構環向掘進，并在管片拼裝機構、控制裝置、液壓傳動裝置以及排渣機構等后配套系統的配合下，完成原隧道的首環的徑向擴挖工作；接著，在初始擴挖空間的一側與待環向擴挖區域相鄰的位置搭建鋼管?拱架支撐結構，并從待環向擴挖區域位于鋼拱架的一側開始，對待環向擴挖區域進行橫截面逐漸擴大的土體開挖工作并施作鋼筋混凝土襯砌，最終在待環向擴挖區域形成喇叭狀的變截面段，完成隧道的環向變截面擴挖，整個環向變截面擴挖過程不占用地面空間、不阻礙交通以及不損傷地面建筑。

技術領域

本發明涉及隧道擴挖技術領域，特別涉及一種隧道環向變截面擴挖方法。

背景技術

目前大中型城市大量修建地下交通隧道(如公路或者地鐵等)。其中，地下交通隧道的變截面段(車道逐漸變寬，如公路匝道出入口處或者地鐵車輛段出入口處等區域)是地下交通隧道修建的難點與重點，其需在已修建(較多采用傳統盾構機施工修建)的等徑隧道的基礎上進行擴挖修建。傳統交通隧道變截面段的擴挖修建方法包括明挖法、蓋挖法、礦山法等。但上述修建工法對地面交通及建筑均會產生一定影響，有的(例如明挖法)還需要占用大量的地面空間。

隨著經濟發展，在某些地面交通繁忙、人口和建筑密集的區域，已經沒有采取上述工法的建設空間，采用完全非開挖的工法幾乎是唯一的選擇，以盡可能減少隧道施工對地層擾動及地面環境的影響。

發明內容

本發明的主要目的是提出一種隧道環向變截面擴挖方法，旨在避免占用地面空間，以及防止對地面交通及建筑產生影響。

為實現上述目的，本發明提出一種隧道環向變截面擴挖方法，包括步驟：

S1、在原隧道內部位于待環向擴挖區域的始發側位置，沿縱向方向將位于最底部的至少一排原管片鑿開，并進行土體開挖，形成用于環向擴挖的始發工作井，縱向的一排原管片包括至少兩塊環向相鄰的原管片；

S2、在始發工作井內施作鋼支撐架和反力架，為環向擴挖盾構機構后續的環向掘進提供初始支撐力；

S3、在始發工作井內完成環向擴挖盾構機構的拼裝工作，并使環向擴挖盾構機構的頂進裝置與反力架相抵；

S4、通過頂進裝置對環向擴挖盾構機構的圓弧形基板施以推力，以驅動環向擴挖盾構機構環向掘進并切削土體，同時，通過排渣機構將流入土倉的渣土排出；

S5、在環向擴挖盾構機構環向掘進一塊擴挖管片的距離后，停止掘進，并在將頂進裝置與反力架分離后，通過管片拼裝機構在剛掘進的區域縱向拼裝至少一塊擴挖管片；

S6、將頂進裝置與剛拼裝的擴挖管片相抵，并通過頂進裝置驅動環向擴挖盾構機構繼續環向掘進并切削土體，同時，通過排渣機構將流入土倉的渣土排出；

S7、在環向擴挖盾構機構繼續環向掘進一塊擴挖管片的距離后，停止掘進；

S8、將剛掘進一塊擴挖管片距離相對應的原管片鑿開并清理相應殘土后，將頂進裝置與擴挖管片分離，并通過管片拼裝機構縱向繼續拼裝至少一塊擴挖管片；

S9、按步驟S6至S8重復操作至環向擴挖盾構機構環向掘進至重新進入始發工作井；

S10、將環向擴挖機構、鋼支撐架和反力架拆解并移出始發工作井后，進行混凝土澆筑以填充始發工作井；

S11、拼裝環向最后一塊擴挖管片，從而完成一環擴挖管片的拼裝工作，形成初始擴挖空間；

S12、在初始擴挖空間的一側與待環向擴挖區域相鄰的位置搭建鋼拱架、以及在鋼拱架外圍的位置往待環向擴挖區域的土體打入多根間隔分布的鋼管，鋼管相對原隧道的軸線外傾延伸且鋼管的始端由鋼拱架支撐，以形成鋼管-拱架支撐結構；