本发明公开涉及隧道施工建造技术领域，尤其涉及老旧隧道加固开马头门结构的施工方法。
背景技术：
随着城市基建的大力推进，为了方便人们的出行，各大城市开始推进城市轨道交通的建设，以此来缓解城市化进程中带来的交通出行压力。城市轨道交通在保证安全和不影响既有交通的条件下，大多采取暗挖为主的施工方法，车站、区间的埋深往往较深，暗挖法施工须新建辅助坑道(施工通道)才能进入主体结构的施工位置，施工通道作为临时结构一般长度较长，地面临时用地面积较大，工期相应拉长，工程造价相对较高。考虑到工程造价、工期及施工用地的原因，如果在拟建工程规划范围内存在老旧废弃的铁路、公路隧道及人防洞室，利用既有隧道创造出来的作业空间对拟建辅助坑道进行建设，会极大程度降低拟建工程的工程造价，减少临时工程的浪费，缩短工期，也可减少对周边道路通行及人民正常生活的干扰。
老旧隧道结构修建后，其地层周围应力场趋于稳定，在既有结构上开洞产生的二次应力场与初始应力场叠加，如何在受力复杂的情况下保障结构自身和周边已有建筑的安全成了隧道施工过程中迫切需要解决的问题。
技术实现要素：
为克服相关技术中存在的问题，本发明公开实施例提供了老旧隧道加固开马头门结构的施工方法。所述技术方案如下、
根据本发明公开实施例的第一方面，提供一种老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，包括老旧隧道，所述老旧隧道包括位于中部的开码头段以及位于两端的普通段，其特征在于，该老旧隧道加固开马头门结构的施工方法包括以下步骤：
步骤1、加固普通段；
步骤2、加固开马头段；
步骤3、对隧道侧墙顶部钻孔注浆，形成超前支护；
步骤4、切除老旧隧道侧墙；
步骤5、施作开马头门结构。
在一个实施例中，所述加固普通段步骤中，其具体为，普通段采用挂钢筋网，喷射单层混凝土并架立型钢钢架的方法进行加固。
在一个实施例中，所述加固开马头段步骤中，其具体包括以下步骤：
加强步骤、开马头门段采用半封闭式型钢钢架和网喷混凝土进行加强；
临时支护步骤、在侧向开洞前施作临时钢管柱，且柱底保证平整密实，与半封闭式钢架闭合形成临时支护结构；
永久支护步骤、临时架设的工字钢架待开马头门段环梁依据《混凝土设计规范》达到自身强度且变形稳定后拆除，半封闭式钢架与环梁进行支座连接，形成永久支护结构。
在一个实施例中，切除老旧隧道侧墙步骤中，其具体为，
沿新建隧道轴向对老旧隧道侧墙开挖，基于最小程度拆除既有隧道衬砌的标准对老旧隧道新建马头门环梁处对应位置的侧墙进行分步、分块切除处理。
在一个实施例中，所述施作开马头门结构步骤中，其具体为，在老旧隧道侧墙部分切除后，分步、分块浇筑马头门环梁，环梁预埋钢板，马头门加固段半封闭钢架通过焊接钢板固定形成开马头门永久支护结构。
在一个实施例中，所述切除老旧隧道侧墙步骤中，其具体为，开马头门段隧道进洞时，
5.1依次切除老旧隧道新建环梁对应位置的左、右、中三部分侧墙，并及时施作两侧暗柱及顶部环梁；
5.2破除老旧隧道左右两侧剩余侧墙，施作左右两侧处底部环梁；
5.3破除老旧隧道中部侧墙并施作中间部分底部环梁。
在一个实施例中，所述5.3开挖隧道中部岩土体并施作中间部分底部环梁，其具体包括以下步骤：
5.3.1、完成老旧隧道侧墙顶部超前支护，并完成开马头门段衬砌加固钢架布置；
5.3.2、切除老旧隧道侧墙中间新建顶部环梁对应部分，并及时浇筑顶部环梁，同时接口处预留钢筋接驳器；
5.3.3、切除老旧隧道侧墙中部的临时钢管柱对应部分，并施作临时钢管柱；
5.3.4、切除老旧隧道侧墙左半部新建暗柱及顶部环梁对应部分，之后施作该部分暗柱和环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
5.3.5、切除老旧隧道侧墙右半部新建暗柱及顶部环梁对应部分，之后施作该部分暗柱和环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
5.3.6、整体破除老旧隧道侧墙左侧剩余部分，并施作左侧部分底部环梁；
5.3.7、整体破除老旧隧道侧墙右侧剩余部分，并施作右侧部分底部环梁；
5.3.8、整体破除老旧隧道侧墙中间剩余部分及前期浇筑的临时钢管柱，并施作中间部分底部环梁，完成底梁封闭。
5.3.9、变形监测稳定，完成开马头门结构的施作，拆除型钢临时立柱，形成开马头门永久支护结构。
在一个实施例中，当侧面开洞的侧墙环梁达到设计强度且变形稳定后，将临时钢管柱予以拆除处理，将半封闭式钢架通过连接钢板连接于环梁处，钢架与架立钢板焊接连接，连接钢板间采用螺栓连接。
根据本发明公开实施例的第一方面，提供适用于上述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法的老旧隧道加固开马头门结构，所述老旧隧道加固开马头门结构包括：型钢钢架、钢筋网、喷射混凝土以及环梁，其中，老旧隧道内部通过架设型钢钢架，挂钢筋网喷射混凝土进行洞内加固，钢架与环梁通过连接钢板固定连接。
本发明公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果、本发明利用了老旧隧道为拟建隧道工程提供了作业空间，相比明挖工法或者与竖井相结合的暗挖工法降低了工程造价，并且有效地节省了施工期间所占用的地面面积部分，减小对既有城市交通的影响。在对老旧隧道破壁开挖新建隧道时，施作临时钢管柱组成临时结构承担施工过程主要荷载转变为钢架与开马头门段环梁组成的永久结构承担主要荷载，对马头门处等薄弱环节进行加强。开马头门段开挖过程中，区别于以往的隧道施工方法，基于最小程度拆除既有隧道衬砌的标准，将待开挖隧道侧墙进行分步、分块切除、及时施作环梁及暗柱，待环梁强度和变形稳定后，在顶部环梁的保护下，破除左右两侧剩余侧墙，拆除临时支撑，然后破除中间剩余侧墙，最后施作底梁将环梁封闭，变形监测稳定，完成开马头门结构的施作，拆除型钢临时立柱，形成开马头门永久支护结构，完成开马头门结构的施工。上述对于老旧隧道加固和开马头门结构的施作和后续施工步序，不同于以往传统隧道施工工法，因地制宜更适合基于老旧隧道破壁开挖的工况，同时后续多种开挖方法的结合最大限度地保证了老旧结构和新建结构以及周边已有建筑的安全性，该发明同时保障了施工效率、减小了施工用地、降低了工程造价、减小对周边老旧道路交通的影响，其具体为、第一、老旧隧道的普通段采用架立钢架、挂网喷射混凝土的方法进行加固；
第二、开马头门区段采用型钢钢架、挂网喷混凝土的加固措施，
第三、开洞前架设临时钢管柱，与对侧钢架闭合形成临时支护体系，开洞后拆除临时钢管柱；同时将该区段的钢支撑固定连接于顶梁上，形成闭合永久支护体系。
第四、马头门结构施作前，顶部先完成管棚或超前小导管等超前支护工作；
第五、对改造后浇环梁及临时钢管柱部位的既有隧道侧墙进行切除处理，随后浇筑环梁、架设临时钢管柱，待环梁及临时钢管柱改造完成后，最后破除既有隧道整体侧墙、半封闭式钢架与环梁进行支座连接，变形监测稳定，完成开马头门结构的施作，拆除型钢临时立柱，形成开马头门永久支护结构。
当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
图1是一种老旧隧道加固开马头门结构及其施工方法的流程示意图；
图2是接口段底梁处钢架平面布置图；
图3是接口处侧墙切除环梁施作步序图；
图4是开马头门段加固结构a-a剖面图；
图5是普通段加固结构b-b剖面图；
图6是本发明的三维模型临时支护结构外部示意图；
图7是本发明的三维模型永久支护结构内部示意图；
附图标记、
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
本发明公开实施例所提供的技术方案涉及老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，尤其涉及隧道施工建造技术领域。在相关技术中，城市轨道交通在保证安全和不影响既有交通的条件下，大多采取暗挖为主的施工方法，车站、区间的埋深往往较深，暗挖法施工须新建辅助坑道(施工通道)才能进入主体结构的施工位置，施工通道作为临时结构一般长度较长，地面临时用地面积较大，工期相应拉长，工程造价相对较高。基于此，本公开技术方案所提供的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，利用老旧隧道为新建隧道创造了工作空间，同时提出了一种适用于老旧隧道加固改造及开马头门的结构及开挖工法，老旧隧道普通段采用挂钢筋网，喷射单层混凝土并架立型钢钢架的方法进行加固；老旧隧道开马头门段采用半封闭式型钢钢架和网喷混凝土进行加强，在侧向开洞前施作临时型钢立柱，与半封闭式钢架闭合形成临时支护结构；老旧隧道侧墙切除、马头门结构施作完毕后，半封闭式钢架与环梁进行支座固定连接，拆除临时型钢立柱，形成加固开马头门永久支护结构。有效利用了既有老旧废弃隧道，减少了新建施工通道等辅助坑道的长度，降低了工程造价，进一步减少施工场地的占地面积，最大程度减少了对城市交通的影响。
图1示例性示出了本发明公开技术方案所提供的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法的步骤流程图。根据图1可知，一种老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，包括老旧隧道，所述老旧隧道包括位于中部的开马头段以及位于两端的普通段，该老旧隧道加固开马头门结构的施工方法包括以下步骤：
步骤s01、加固普通段；
步骤s02、加固开马头段；
步骤s03、利用老旧隧道侧向开洞前，对隧道侧墙顶部钻孔注浆，形成超前支护，在所述对老旧隧道侧向开洞前，施作对隧道侧墙顶部钻孔注浆，完成超前支护。该实施例中，钻孔位于侧向开洞的轮廓线外部，与后续开挖通道无直接的联系；
步骤s04、切除老旧隧道侧墙；
步骤s05、施作开马头门结构；
步骤s06、施作新建隧道的支护结构及回填层。
进一步，所述加固普通段步骤中，其具体为，普通段采用挂钢筋网，喷射单层混凝土并架立型钢钢架的方法进行加固，在该实施例中，在架立钢架时，相邻两榀钢架拼接时，钢架拱部接缝应错缝拼接，保证整个受力体系的平衡。在连接方式上，钢架与架立钢板焊接连接，连接钢板间采用螺栓连接。在重点受力区段，如在开马头门加固段，加密布置钢架对支护结构进行加强，具体布置策略是布置三榀联立钢架，增强重点区段结构的刚度，保障整个受力体系的安全性。各分部环梁采用预留钢筋接驳器钢筋连接，浇筑环梁形成整体。具体钢架的布置、环梁钢筋及混凝土设置应根据每个项目的实际工况具体分析考虑。
优选的，所述加固开马头段步骤s02中，其具体包括以下步骤：
加强步骤s021、开马头门段采用半封闭式型钢钢架和网喷混凝土进行加强；
临时支护步骤s022、在侧向开洞前施作型钢临时立柱，且柱底保证平整密实，与半封闭式钢架闭合形成临时支护结构；
作为进一步优化的方案，上述步骤s022中在侧向开洞前施作型钢临时立柱。在该实施例中，临时钢管柱底部须清除残渣，柱底保证平整密实，必要时可以坐落于基岩上。
永久支护步骤s023、临时架设的工字钢架待开马头门段环梁依据《混凝土设计规范》达到自身强度且变形稳定后拆除，半封闭式钢架与环梁进行支座连接，形成永久支护结构。
上述步骤s02中对马头门段的加固措施包括未开洞一侧和开马头门侧。开马头门区段未开洞一侧，采用架立钢架、挂网喷射混凝土的措施进行加固；开马头门一侧采用半封闭式型钢钢架和喷混凝土进行加固，同时在开洞前架设型钢临时立柱，与另一侧钢架闭合形成临时支护结构，保证了后续施工期间围岩和整个加固体系受力的稳定性，减小了施工期的风险
进一步，切除老旧隧道侧墙步骤s04中，其具体为，
沿新建隧道轴向对老旧隧道侧墙开挖，基于最小程度拆除既有隧道衬砌的标准对老旧隧道侧墙进行分步、分块切除处理。
在一个实施例中，所述施作开马头门结构步骤s05中，其具体为，在老旧隧道侧墙部分切除后，及时分步、分块浇筑马头门环梁，环梁预埋钢板，马头门加固段半封闭钢架通过焊接钢板固定形成开马头门永久支护结构。
进一步，切除老旧隧道侧墙步骤s04中，其具体为，开马头门段隧道进洞时
步骤s05.1、依次切除老旧隧道新建环梁位置的左、右、中三部分侧墙，并及时施作两侧暗柱及顶部环梁；
步骤s05.2、开挖左右两侧岩土体，施作左右两侧处底梁；
步骤s05.3、开挖隧道中部岩土体并施作中间部分底部环梁。
在一个实施例中，所述步骤s05.3开挖隧道中部岩土体并施作中间部分底部环梁，其具体包括以下步骤：
步骤s05.3.1、对老旧隧道侧墙顶部进行超前支护，并对开马头门段衬砌布置加固钢架；
步骤s05.3.2、切除ⅰ范围老旧隧道侧墙部分，施作该处顶部环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
步骤s05.3.3、切除ⅱ范围老旧隧道侧墙部分，施作ⅱ填充范围临时钢管柱，临时钢管柱基座须清除残渣
步骤s05.3.4、切除ⅲ范围老旧隧道侧墙部分，施作该部分暗柱和环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
5.3.5、切除ⅳ范围老旧隧道侧墙部分，施作该部分暗柱和环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
5.3.6、切除ⅴ范围老旧隧道侧墙，施作ⅵ范围底部环梁；
5.3.7、切除ⅶ范围老旧隧道侧墙，施作ⅷ范围底部环梁；
5.3.8、切除ⅸ范围老旧隧道侧墙及ⅱ范围临时钢管柱，施作ⅹ范围底部环梁，完成底梁封闭；
5.3.9、变形监测稳定，完成开马头门结构的施作，拆除型钢临时立柱，形成开马头门永久支护结构。后续新建施工通道与开马头门结构间设置变形缝7。
进一步，当开马头门的侧墙环梁达到自身混凝土强度且变形稳定后，将临时钢管柱予以拆除处理，半封闭式钢架通过连接钢板连接于环梁处，钢架与架立钢板焊接连接，连接钢板间采用螺栓连接。
以下结合图2至图4、图7说明本实施例中老旧隧道加固开马头门结构及其施工方法具体施工过程：
老旧隧道加固开马头门结构包括型钢钢架、钢筋网、喷射混凝土以及环梁，其中，老旧隧道内部通过架设型钢钢架，挂钢筋网喷射混凝土进行洞内加固，钢架与环梁通过连接钢板固定连接。
参阅图2和图5所示，架设普通段型钢钢架1、底部型钢钢架11，钢架通过螺栓连接，挂钢筋网喷射混凝土完成对老旧隧道普通段的加固工作；
参阅图2和图4所示，于老旧隧道开马头门段的侧墙顶部施作超前支护6，架设普通段型钢钢架2、双拼型型钢钢架10、底部型钢钢架11，架设型钢临时立柱5，钢架通过螺栓连接，挂钢筋网喷射混凝土，完成对老旧隧道开马头门段的临时加固工作；
参阅图3、图4和图6所示，分步分块切除老旧隧道侧墙，及时施作环梁，完成开马头门段结构的施工。具体为：
切除老旧隧道侧墙ⅰ，并于该处新建顶部环梁12；
切除老旧隧道侧墙ⅱ，并于该处施作临时钢管柱13；
切除老旧隧道侧墙ⅲ，并于该处施作该处暗柱及顶部环梁14；
切除老旧隧道侧墙ⅳ，并于该处施作该处暗柱及顶部环梁15；
待环梁12/13/14达到自身混凝土设计强度后，破除老旧隧道侧墙ⅴ、ⅵ，施作底部环梁17；
破除老旧隧道侧墙ⅶ、ⅷ，施作底部环梁19；
破除老旧隧道侧墙ⅸ、ⅹ，拆除临时钢管柱13，施作底部环梁21；
各分部环梁通过预留钢筋接驳器钢筋连接，浇筑混凝土形成整体，待新建环梁整体达到自身混凝土设计强度后，监测数据稳定后，拆除临时型钢立柱4。至此完成开马头门段永久支护结构的施工。
结合图4、图7所示，待开马头门结构施作完成且强度和变形保持稳定后，顶部环梁8预埋钢板，马头门加固段半封闭钢架2通过焊接钢板与螺栓固定形成开马头门永久支护结构。
本实施例基于老旧隧道为新建隧道创造了工作空间，同时提出了一种适用于老旧隧道加固改造及开马头门的结构及开挖工法，有效利用了既有老旧废弃隧道，减少了新建施工通道的长度，降低了工程造价，进一步减少施工场地的占地面积，最大程度减少了对城市交通的影响。本施工方法采用切除处理及特殊的开挖流程，降低了隧道施工过程中对围岩的扰动，减小了隧道施工过程中产生大变形的危险程度，同时针对结构应力集中及薄弱部位进行了加强处理，保证了施工过程中的安全性。
本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。
1.一种老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，包括老旧隧道，所述老旧隧道包括位于中部的开码头段以及位于两端的普通段，其特征在于，该老旧隧道加固开马头门结构的施工方法包括以下步骤：
步骤1、加固普通段；
步骤2、加固开马头段；
步骤3、对隧道侧墙顶部钻孔注浆，形成超前支护；
步骤4、切除老旧隧道侧墙；
步骤5、施作开马头门结构。
2.根据权利要求1所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，所述加固普通段步骤中，其具体为，普通段采用挂钢筋网，喷射单层混凝土并架立型钢钢架的方法进行加固。
3.根据权利要求1所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，所述加固开马头段步骤中，其具体包括以下步骤：
加强步骤、开马头门段采用半封闭式型钢钢架和网喷混凝土进行加强；
临时支护步骤、在侧向开洞前施作临时钢管柱，且柱底保证平整密实，与半封闭式钢架闭合形成临时支护结构；
永久支护步骤、临时架设的工字钢架待开马头门段环梁依据《混凝土设计规范》达到自身强度且变形稳定后拆除，半封闭式钢架与环梁进行支座连接，形成永久支护结构。
4.根据权利要求1所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，切除老旧隧道侧墙步骤中，其具体为，
沿新建隧道轴向对老旧隧道侧墙开挖，基于最小程度拆除既有隧道衬砌的标准对老旧隧道新建马头门环梁处对应位置的侧墙进行分步、分块切除处理。
5.根据权利要求1所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，所述施作开马头门结构步骤中，其具体为，在老旧隧道侧墙部分切除后，分步、分块浇筑马头门环梁，环梁预埋钢板，马头门加固段半封闭钢架通过焊接钢板固定形成开马头门永久支护结构。
6.根据权利要求4所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，所述切除老旧隧道侧墙步骤中，其具体为，开马头门段隧道进洞时，
5.1依次切除老旧隧道新建环梁对应位置的左、右、中三部分侧墙，并及时施作两侧暗柱及顶部环梁；
5.2破除老旧隧道左右两侧剩余侧墙，施作左右两侧处底部环梁；
5.3破除老旧隧道中部侧墙并施作中间部分底部环梁。
7.根据权利要求6所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，所述5.3开挖隧道中部岩土体并施作中间部分底部环梁，其具体包括以下步骤：
5.3.1、完成老旧隧道侧墙顶部超前支护，并完成开马头门段衬砌加固钢架布置；
5.3.2、切除老旧隧道侧墙中间新建顶部环梁对应部分，并及时浇筑顶部环梁，同时接口处预留钢筋接驳器；
5.3.3、切除老旧隧道侧墙中部的临时钢管柱对应部分，并施作临时钢管柱；
5.3.4、切除老旧隧道侧墙左半部新建暗柱及顶部环梁对应部分，之后施作该部分暗柱和环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
5.3.5、切除老旧隧道侧墙右半部新建暗柱及顶部环梁对应部分，之后施作该部分暗柱和环梁，接口位置预留钢筋接驳器；
5.3.6、整体破除老旧隧道侧墙左侧剩余部分，并施作左侧部分底部环梁；
5.3.7、整体破除老旧隧道侧墙右侧剩余部分，并施作右侧部分底部环梁；
5.3.8、整体破除老旧隧道侧墙中间剩余部分及前期浇筑的临时钢管柱，并施作中间部分底部环梁，完成底梁封闭。
5.3.9、变形监测稳定，完成开马头门结构的施作，拆除型钢临时立柱，形成开马头门永久支护结构。
8.根据权利要求7所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法，其特征在于，当侧面开洞的侧墙环梁达到设计强度且变形稳定后，将临时钢管柱予以拆除处理，将半封闭式钢架通过连接钢板连接于环梁处，钢架与架立钢板焊接连接，连接钢板间采用螺栓连接。
9.适用于权利要求1-8任一所述的老旧隧道加固开马头门结构的施工方法的老旧隧道加固开马头门结构，其特征在于，所述老旧隧道加固开马头门结构包括：
型钢钢架、钢筋网、喷射混凝土以及环梁，其中，
老旧隧道内部通过架设型钢钢架，挂钢筋网喷射混凝土进行洞内加固，钢架与环梁通过连接钢板固定连接。
技术总结