公路隧道原位扩建技术探讨
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公路隧道 原位扩建设计技术探讨
内 容
背景 隧道扩建的形式
原位拓宽的工法
原位扩宽隧道的力学特性 原位扩宽设计特点
总结
一、背景
随着我国国民经的迅速发展，公路交通量也迅猛增长。
160.8%
交通量
120000
100000
80000
辆/日
60000
40000
20000
0 交通量
修订《公路隧道设计规范》荷载计算（6.2.3条） 垂直均布压力
形式没有变化
q=γ×0.45×2S-1ω
S-围岩级别； ω-宽度影响系数 ω=1+i（B-5） i - B 每增减1m 围岩压力增减率 表4-2 围岩压力增减率i取值表
隧道宽度B 围岩压力 增减率i 14≤B<25 考虑施工过程分导洞开挖 上下台阶法或一次性开挖 0.07 0.12 变化
方法二 内侧扩宽
洞口接线占地相 对较小
方法三 两侧扩宽
受力基本对称
施工工序相对复杂。
三、原位拓宽的工法
原位拓宽根据拓宽的形式可分为两种工法
单侧边扩挖
适用
内外侧扩宽
两侧扩挖
适用
两 侧 扩 宽
原隧 道
图3-1 拓宽隧道施工现场
三、原位拓宽的工法
IV、V级围岩单侧边扩挖工法的主要工序
①
原有洞室 下半断面回填
口接线的地形、地物及地质条件，主要有三种的扩宽 形式。
外侧扩宽
内侧扩宽 两侧扩宽
组合
三、原位拓宽的工法
原位拓宽主要三种方法的比较
拓宽形式 简 图 优 点 缺 点
方法一 外侧扩宽
最大限度地保持 中夹岩的宽度， 减小俩洞间的受 力和施工干扰。
1.洞口接线占地相对 较大； 2.存在非对称受力。 1.中夹岩的宽度小， 俩洞间的受力和施工 干扰相对较大； 2.存在非对称受力。
原隧道扩建成为双向八车道公路隧道是一种
有效的方法
一、背景
已经取得的成果
大帽山隧道
后祠隧道
金鸡山 隧道
一点体会与大家探讨
二、隧道扩建的形式
双洞四车道公路隧道扩建为双洞八车道隧道
--有两种形式
增建形式 原位扩建形式
二、隧道扩建的形式
增建形式:在原有隧道附近增设2孔单向双车道隧道 适用条件：洞口接线地形开阔、地物较少、非良田地
四、原位扩宽隧道的力学特性
二次衬砌围岩压力的探讨 二次衬砌是隧道的支护结构组成的主要部分，在
软弱围岩段它承受着部分甚至大部分的围岩压力。
二次衬砌计算采用结构-荷载法，荷载的确定对
二次衬砌的计算是重要的。
新建大跨度单洞4车道隧道的围岩压力，在修订
的《公路隧道设计规范》中已有规定。
四、原位扩宽隧道的力学特性
最大轴力相对比列 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 方法一 方法二 方法三 1.00 1.04 1.00 0.85 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 方法一 方法二 方法三 1.20
1.00 0.86
最大弯矩相对比例
1.07
图4-5 各拓宽形式初期支护内力比较
增建形式实例
原隧道 原隧道
图2-2增建隧道的扩建方案（建成后）
二、隧道扩建的形式
原位扩建的方式 ：将原有两车道隧道扩挖为四车道 当洞口接线地形狭窄、地物较多的地段
图2-3 原位拓宽隧道的扩建方案
二、隧道扩建的形式
原位扩建形式多样性
方法一 外侧扩宽
方法二
内侧扩宽
二、隧道扩建的形式
开挖支护 右上导坑
④
②
开挖支护左上导坑 （原洞侧）
开挖支护 右下导坑
⑤
③
开挖支护左下导坑 （原洞侧） 拆除临时支撑 浇筑二衬混凝土 ⑥
三、原位拓宽的工法
单侧边扩挖工法的主要工序示意
1
2
3
4
5
6
图3-2 单侧边扩挖工法示意
三、原位拓宽的工法
IV、V级围岩两侧边扩挖工法的主要工序
①
原有洞室 下半断面回填 开挖支护 中上导坑 开挖支护 左上导坑 开挖支护 右上导坑
同，使得两侧边扩挖工法分步较单侧边扩 挖工法分步多，增加了施工的复杂性和延 长了施工工期。
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩和初支的受力特点
目的：了解三种主要扩宽形式的围岩和
初支的受力特点
采用的工具:有限元计算程序 分析的对象:相同模型大小和边界条件下
的V级围岩三种典型扩宽形式
表4-1 围岩物理力学主要指标
开挖支护 中下导坑
开挖支护 左下导坑 开挖支护 右下导坑
⑤
②
⑥
③
⑦
④
拆除临时支撑 浇筑二衬混凝土
⑧
三、原位拓宽的工法
两侧边扩挖工法的主要工序示意
1
2
3
4
5
6
7
8
图3-3 两侧边扩挖工法示意
三、原位拓宽的工法
对比两种工法 共同点：利用原有的隧道洞室作为临空面，
作为扩挖的起始步。
不同点：由于原有隧道洞室所处的位臵不
四、原位扩宽隧道的力学特性
二次衬砌荷载承担系数
围岩压力由初期支护和二衬共同承担，存
在着两者分担荷载比例的问题
初期支护完好，二次衬砌荷载承担系数不会
ຫໍສະໝຸດ Baidu
大于二次衬砌的刚度和复合式衬砌的刚度之 比
设计中可以用二次衬砌的刚度和复合式衬
砌的刚度之比作为二次衬砌荷载承担系数
η ＝
Ee I e Ec I c
1.洞口接线占地 和工程量较大 2.对运营车辆的 通行有一定的影 响 1.断面的布设受 限于既有隧道； 2.开挖宽度大， 设计和施工技术 复杂。
洞口地形开阔、 地物较少、用地 指标相对充裕的 地段
洞口接线地形受 限，地物较多， 用地指标限制的 地段。
原位扩宽
三、原位拓宽的工法
原位拓宽是隧道扩建的主要方法之一，根据隧道和洞
边界为竖向约束，上边界为自由边界。
单元：围岩采用弹塑性三角形实体单元 ，屈
服准则为：德鲁克－普拉格准则。喷射混凝 土及钢支撑采用梁单元，锚杆采用杆单元 。
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩和初支的受力特点 初期支护参数：锚杆直径25mm，长度5.5米，布
设间距0.7米×0.5米；钢支撑采用工25b的型钢， 间距0.5米；喷射混凝土采用C25湿喷混凝土，厚 度35厘米。
fi---由规范（修正稿）求得的围岩压力
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩压力修正系数β i
βi是关键
数字模型 比较法求出
拓宽形式的数据模型求得特征点的位移与单
洞同参数隧道的特征点的位移比来求得
垂直压力修正系数采用拱顶竖直位移比 内外侧水平压力的修正系数采用边墙水平位移
比
四、原位扩宽隧道的力学特性
图4-1 扩宽模型网格划分示意
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法围岩屈服区的比较
最小
图4-2a 外侧扩宽
最大
图4-2b 内侧扩宽
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法围岩屈服区的比较
图4-2c 外侧扩宽
结果表明：三种方法中外侧拓宽的围岩屈服
区面积最小，内侧扩宽最大，比外侧拓宽大 32%。
四、原位扩宽隧道的力学特性
基于规范公式的系数修正法
原洞室的存在和位臵对围岩压力的大小和
分布形式有着一定的影响。在缺乏类比及 经验资料的情况下可采用基于规范公式的 系数修正法对围岩的压力进行计算，公式 这样行吗？ 如下：
Fi βi fi
Fi---修正后的围岩压力
关键
β i—围岩压力修正系数
段
图2-1某隧道增建形式方案
二、隧道扩建的形式
增建形式多样性
方案一 原两隧道之间增设两个两车道隧道
方案二 原两隧道间增设一个两车道隧道，一侧再增设一个两车道隧道
二、隧道扩建的形式
增建形式多样性
方案三 原两隧道两侧边各增设一个两车道隧道
方案四 原隧道一侧新建两个两车道隧道
二、隧道扩建的形式
1.32 1.05
图4-3 拓宽形式屈服区比较
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法初期支护内力的比较
轴力
弯矩
图4-4 外侧扩宽内力
方法二（内侧扩宽）的轴力和弯矩最大 方法三（两侧扩宽）的轴力和弯矩最小
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法初期支护
内力的比较 以外侧扩宽（方法一）的内力为基数1.0，与内侧扩 宽（方法二）、两侧扩宽（方法三）进行比较。
原位扩建形式多样性
重点！
方法三 两侧扩宽
图3-2 原位扩宽的扩建方案
（建成后）
二、隧道扩建的形式
两种扩宽形式的优缺点和适用范围
表1 扩宽形式的优缺点和适用范围
扩建形式 优 点 缺 点 使用范围
增建隧道
1.设计施工技术相 对简单 2.隧道断面布置灵 活
1.洞口接线占地少， 工程量相对较少； 2.运营车辆行驶方 便。
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
3.原位扩建通常是在交通量较大地段，设计 中要增加交通保障设计:一般采用一洞扩建， 一洞双向通车或采用一洞扩建，一洞单向通 车加另一行车方向绕行等方式维持车辆通行；
例子
泉厦高速公路的大帽山隧道扩建方 案采用新建一个四车道隧道和右洞原 位扩建为四车道隧道的方案。
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法围岩屈服区的比较 以外侧扩宽（方法一）
屈服区相对值 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 方法一 方法二 屈服区相对值 方法三 1.00
的围岩屈服区面积为 基数1.0，与内侧扩宽 （方法二）、两侧扩 宽（方法三）进行比 较。
标准单洞 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 竖向压力修正系数 内侧水平压力正系数 外侧水平压力正系数 1.21 1.30 1.22 1.07 扩宽方法1 1.69 1.52 1.31 1.19 1.45 扩宽方法2 扩宽方法3
修正系数
图4-7 各拓宽方式围岩压力修正系数
原洞室存在和位臵对扩宽围岩压力影响较大
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
大帽山隧道横断面布臵
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
a、施工新建四车道隧道，利用原有隧道维持正 常交通，这时不需要临时交通组织。
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
b、新建隧道施工完后，将需要原位扩建隧道侧的交 通转换到新建隧道，然后进行隧道原位扩建。
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法初期支护内力的比较 方法三（两侧扩宽）的轴力仅为方法一的
82.3%，弯矩仅为方法一的80%。
分析上述围岩塑性区和初期支护的受力情况，扩宽方
法对围岩及支护的受力特性有一定的影响。方法三的 围岩塑性区面积与方法一相当，而初期支护的轴力和 弯矩比方法一有一定的改善，仅为方法一的82.3%， 因此单从受力特性上来看，拓宽方法三（两侧扩宽） 有一定的优势。
围岩 V级 容重 （KN/m3） 变形模量 (MPa) 泊松比 内摩擦角 (°) 粘聚力 （MPa）
19.0
1500
0.35
26
0.18
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩和初支的受力特点 模型大小：200米×110米（宽×高），本
例原有两车道隧道的中距40米，拓宽后隧 道开挖净宽xx米。
模型边界条件：左右边界为水平约束，下
稳定、支护结构的受力情况以及施工工法方面 与新建四车道隧道存在着一定的差异。
在设计工作中有其特点
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
1.收集原有隧道的设计和施工资料：隧道各 段落实际围岩级别、施工过程的病害及处臵 情况、施工过程的变更、监控量测资料和竣 工图等技术资料，重点对塌方段落的病害处 臵情况进行研究 2.对原有隧道进行全面的技术检测：根据检测 数据对原有隧道做出安全评估。检测中应特 别注意隧道背后的空洞的大小和分布情况， 二次衬砌的厚度、混凝土标号以及裂缝等；
四、原位扩宽隧道的力学特性
原位扩建的荷载如何计算？？？
怎么会 修订《公路隧道设计规 呢？ 范》17.3.3-1既有隧道施 工时对围岩扰动不大、 施工期间未发生大变形、 坍方等，且经过一定时 间运营后，围岩无明显 变异的段落，可参照新 建隧道计算围岩压力。
明显不一样！
图4-6 洞室对围岩应力 （б3）的影响
四、原位扩宽隧道的力学特性
二次衬砌荷载承担系数计算
η ε ＝ 1 η
ε－二次衬砌荷载承担系数 η－二次衬砌于初期支护的刚度比 η ＝ Ee I e
Ec I c
Ee、Ec－二次衬砌和初期支护砼的抗弯弹性模量 Ie、Ic－二次衬砌和初期支护的惯性矩
五、原位扩宽设计特点
隧道原位拓宽，由于原洞室的影响，在围岩的
2006 37510
2009 39347
2011 39865
2015 59833
2020 72796
2030 97832
图1 高速公路某路段交通量预测
一、背景
交通量增长导致的结果
道路上拥挤不堪。
图1-2 某高速公路拥挤堵车
一、背景
新建道路
解决办法
扩建道路
扩建高速公路提出了隧道扩建的设计问题
内 容
背景 隧道扩建的形式
原位拓宽的工法
原位扩宽隧道的力学特性 原位扩宽设计特点
总结
一、背景
随着我国国民经的迅速发展，公路交通量也迅猛增长。
160.8%
交通量
120000
100000
80000
辆/日
60000
40000
20000
0 交通量
修订《公路隧道设计规范》荷载计算（6.2.3条） 垂直均布压力
形式没有变化
q=γ×0.45×2S-1ω
S-围岩级别； ω-宽度影响系数 ω=1+i（B-5） i - B 每增减1m 围岩压力增减率 表4-2 围岩压力增减率i取值表
隧道宽度B 围岩压力 增减率i 14≤B<25 考虑施工过程分导洞开挖 上下台阶法或一次性开挖 0.07 0.12 变化
方法二 内侧扩宽
洞口接线占地相 对较小
方法三 两侧扩宽
受力基本对称
施工工序相对复杂。
三、原位拓宽的工法
原位拓宽根据拓宽的形式可分为两种工法
单侧边扩挖
适用
内外侧扩宽
两侧扩挖
适用
两 侧 扩 宽
原隧 道
图3-1 拓宽隧道施工现场
三、原位拓宽的工法
IV、V级围岩单侧边扩挖工法的主要工序
①
原有洞室 下半断面回填
口接线的地形、地物及地质条件，主要有三种的扩宽 形式。
外侧扩宽
内侧扩宽 两侧扩宽
组合
三、原位拓宽的工法
原位拓宽主要三种方法的比较
拓宽形式 简 图 优 点 缺 点
方法一 外侧扩宽
最大限度地保持 中夹岩的宽度， 减小俩洞间的受 力和施工干扰。
1.洞口接线占地相对 较大； 2.存在非对称受力。 1.中夹岩的宽度小， 俩洞间的受力和施工 干扰相对较大； 2.存在非对称受力。
原隧道扩建成为双向八车道公路隧道是一种
有效的方法
一、背景
已经取得的成果
大帽山隧道
后祠隧道
金鸡山 隧道
一点体会与大家探讨
二、隧道扩建的形式
双洞四车道公路隧道扩建为双洞八车道隧道
--有两种形式
增建形式 原位扩建形式
二、隧道扩建的形式
增建形式:在原有隧道附近增设2孔单向双车道隧道 适用条件：洞口接线地形开阔、地物较少、非良田地
四、原位扩宽隧道的力学特性
二次衬砌围岩压力的探讨 二次衬砌是隧道的支护结构组成的主要部分，在
软弱围岩段它承受着部分甚至大部分的围岩压力。
二次衬砌计算采用结构-荷载法，荷载的确定对
二次衬砌的计算是重要的。
新建大跨度单洞4车道隧道的围岩压力，在修订
的《公路隧道设计规范》中已有规定。
四、原位扩宽隧道的力学特性
最大轴力相对比列 1.20 1.00 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 方法一 方法二 方法三 1.00 1.04 1.00 0.85 0.80 0.60 0.40 0.20 0.00 方法一 方法二 方法三 1.20
1.00 0.86
最大弯矩相对比例
1.07
图4-5 各拓宽形式初期支护内力比较
增建形式实例
原隧道 原隧道
图2-2增建隧道的扩建方案（建成后）
二、隧道扩建的形式
原位扩建的方式 ：将原有两车道隧道扩挖为四车道 当洞口接线地形狭窄、地物较多的地段
图2-3 原位拓宽隧道的扩建方案
二、隧道扩建的形式
原位扩建形式多样性
方法一 外侧扩宽
方法二
内侧扩宽
二、隧道扩建的形式
开挖支护 右上导坑
④
②
开挖支护左上导坑 （原洞侧）
开挖支护 右下导坑
⑤
③
开挖支护左下导坑 （原洞侧） 拆除临时支撑 浇筑二衬混凝土 ⑥
三、原位拓宽的工法
单侧边扩挖工法的主要工序示意
1
2
3
4
5
6
图3-2 单侧边扩挖工法示意
三、原位拓宽的工法
IV、V级围岩两侧边扩挖工法的主要工序
①
原有洞室 下半断面回填 开挖支护 中上导坑 开挖支护 左上导坑 开挖支护 右上导坑
同，使得两侧边扩挖工法分步较单侧边扩 挖工法分步多，增加了施工的复杂性和延 长了施工工期。
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩和初支的受力特点
目的：了解三种主要扩宽形式的围岩和
初支的受力特点
采用的工具:有限元计算程序 分析的对象:相同模型大小和边界条件下
的V级围岩三种典型扩宽形式
表4-1 围岩物理力学主要指标
开挖支护 中下导坑
开挖支护 左下导坑 开挖支护 右下导坑
⑤
②
⑥
③
⑦
④
拆除临时支撑 浇筑二衬混凝土
⑧
三、原位拓宽的工法
两侧边扩挖工法的主要工序示意
1
2
3
4
5
6
7
8
图3-3 两侧边扩挖工法示意
三、原位拓宽的工法
对比两种工法 共同点：利用原有的隧道洞室作为临空面，
作为扩挖的起始步。
不同点：由于原有隧道洞室所处的位臵不
四、原位扩宽隧道的力学特性
二次衬砌荷载承担系数
围岩压力由初期支护和二衬共同承担，存
在着两者分担荷载比例的问题
初期支护完好，二次衬砌荷载承担系数不会
ຫໍສະໝຸດ Baidu
大于二次衬砌的刚度和复合式衬砌的刚度之 比
设计中可以用二次衬砌的刚度和复合式衬
砌的刚度之比作为二次衬砌荷载承担系数
η ＝
Ee I e Ec I c
1.洞口接线占地 和工程量较大 2.对运营车辆的 通行有一定的影 响 1.断面的布设受 限于既有隧道； 2.开挖宽度大， 设计和施工技术 复杂。
洞口地形开阔、 地物较少、用地 指标相对充裕的 地段
洞口接线地形受 限，地物较多， 用地指标限制的 地段。
原位扩宽
三、原位拓宽的工法
原位拓宽是隧道扩建的主要方法之一，根据隧道和洞
边界为竖向约束，上边界为自由边界。
单元：围岩采用弹塑性三角形实体单元 ，屈
服准则为：德鲁克－普拉格准则。喷射混凝 土及钢支撑采用梁单元，锚杆采用杆单元 。
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩和初支的受力特点 初期支护参数：锚杆直径25mm，长度5.5米，布
设间距0.7米×0.5米；钢支撑采用工25b的型钢， 间距0.5米；喷射混凝土采用C25湿喷混凝土，厚 度35厘米。
fi---由规范（修正稿）求得的围岩压力
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩压力修正系数β i
βi是关键
数字模型 比较法求出
拓宽形式的数据模型求得特征点的位移与单
洞同参数隧道的特征点的位移比来求得
垂直压力修正系数采用拱顶竖直位移比 内外侧水平压力的修正系数采用边墙水平位移
比
四、原位扩宽隧道的力学特性
图4-1 扩宽模型网格划分示意
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法围岩屈服区的比较
最小
图4-2a 外侧扩宽
最大
图4-2b 内侧扩宽
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法围岩屈服区的比较
图4-2c 外侧扩宽
结果表明：三种方法中外侧拓宽的围岩屈服
区面积最小，内侧扩宽最大，比外侧拓宽大 32%。
四、原位扩宽隧道的力学特性
基于规范公式的系数修正法
原洞室的存在和位臵对围岩压力的大小和
分布形式有着一定的影响。在缺乏类比及 经验资料的情况下可采用基于规范公式的 系数修正法对围岩的压力进行计算，公式 这样行吗？ 如下：
Fi βi fi
Fi---修正后的围岩压力
关键
β i—围岩压力修正系数
段
图2-1某隧道增建形式方案
二、隧道扩建的形式
增建形式多样性
方案一 原两隧道之间增设两个两车道隧道
方案二 原两隧道间增设一个两车道隧道，一侧再增设一个两车道隧道
二、隧道扩建的形式
增建形式多样性
方案三 原两隧道两侧边各增设一个两车道隧道
方案四 原隧道一侧新建两个两车道隧道
二、隧道扩建的形式
1.32 1.05
图4-3 拓宽形式屈服区比较
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法初期支护内力的比较
轴力
弯矩
图4-4 外侧扩宽内力
方法二（内侧扩宽）的轴力和弯矩最大 方法三（两侧扩宽）的轴力和弯矩最小
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法初期支护
内力的比较 以外侧扩宽（方法一）的内力为基数1.0，与内侧扩 宽（方法二）、两侧扩宽（方法三）进行比较。
原位扩建形式多样性
重点！
方法三 两侧扩宽
图3-2 原位扩宽的扩建方案
（建成后）
二、隧道扩建的形式
两种扩宽形式的优缺点和适用范围
表1 扩宽形式的优缺点和适用范围
扩建形式 优 点 缺 点 使用范围
增建隧道
1.设计施工技术相 对简单 2.隧道断面布置灵 活
1.洞口接线占地少， 工程量相对较少； 2.运营车辆行驶方 便。
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
3.原位扩建通常是在交通量较大地段，设计 中要增加交通保障设计:一般采用一洞扩建， 一洞双向通车或采用一洞扩建，一洞单向通 车加另一行车方向绕行等方式维持车辆通行；
例子
泉厦高速公路的大帽山隧道扩建方 案采用新建一个四车道隧道和右洞原 位扩建为四车道隧道的方案。
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法围岩屈服区的比较 以外侧扩宽（方法一）
屈服区相对值 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 0.4 0.2 0.0 方法一 方法二 屈服区相对值 方法三 1.00
的围岩屈服区面积为 基数1.0，与内侧扩宽 （方法二）、两侧扩 宽（方法三）进行比 较。
标准单洞 1.8 1.6 1.4 1.2 1.0 0.8 0.6 竖向压力修正系数 内侧水平压力正系数 外侧水平压力正系数 1.21 1.30 1.22 1.07 扩宽方法1 1.69 1.52 1.31 1.19 1.45 扩宽方法2 扩宽方法3
修正系数
图4-7 各拓宽方式围岩压力修正系数
原洞室存在和位臵对扩宽围岩压力影响较大
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
大帽山隧道横断面布臵
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
a、施工新建四车道隧道，利用原有隧道维持正 常交通，这时不需要临时交通组织。
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
b、新建隧道施工完后，将需要原位扩建隧道侧的交 通转换到新建隧道，然后进行隧道原位扩建。
四、原位扩宽隧道的力学特性
三种扩宽工法初期支护内力的比较 方法三（两侧扩宽）的轴力仅为方法一的
82.3%，弯矩仅为方法一的80%。
分析上述围岩塑性区和初期支护的受力情况，扩宽方
法对围岩及支护的受力特性有一定的影响。方法三的 围岩塑性区面积与方法一相当，而初期支护的轴力和 弯矩比方法一有一定的改善，仅为方法一的82.3%， 因此单从受力特性上来看，拓宽方法三（两侧扩宽） 有一定的优势。
围岩 V级 容重 （KN/m3） 变形模量 (MPa) 泊松比 内摩擦角 (°) 粘聚力 （MPa）
19.0
1500
0.35
26
0.18
四、原位扩宽隧道的力学特性
围岩和初支的受力特点 模型大小：200米×110米（宽×高），本
例原有两车道隧道的中距40米，拓宽后隧 道开挖净宽xx米。
模型边界条件：左右边界为水平约束，下
稳定、支护结构的受力情况以及施工工法方面 与新建四车道隧道存在着一定的差异。
在设计工作中有其特点
五、原位扩宽设计特点
设计工作中的特点
1.收集原有隧道的设计和施工资料：隧道各 段落实际围岩级别、施工过程的病害及处臵 情况、施工过程的变更、监控量测资料和竣 工图等技术资料，重点对塌方段落的病害处 臵情况进行研究 2.对原有隧道进行全面的技术检测：根据检测 数据对原有隧道做出安全评估。检测中应特 别注意隧道背后的空洞的大小和分布情况， 二次衬砌的厚度、混凝土标号以及裂缝等；
四、原位扩宽隧道的力学特性
原位扩建的荷载如何计算？？？
怎么会 修订《公路隧道设计规 呢？ 范》17.3.3-1既有隧道施 工时对围岩扰动不大、 施工期间未发生大变形、 坍方等，且经过一定时 间运营后，围岩无明显 变异的段落，可参照新 建隧道计算围岩压力。
明显不一样！
图4-6 洞室对围岩应力 （б3）的影响
四、原位扩宽隧道的力学特性
二次衬砌荷载承担系数计算
η ε ＝ 1 η
ε－二次衬砌荷载承担系数 η－二次衬砌于初期支护的刚度比 η ＝ Ee I e
Ec I c
Ee、Ec－二次衬砌和初期支护砼的抗弯弹性模量 Ie、Ic－二次衬砌和初期支护的惯性矩
五、原位扩宽设计特点
隧道原位拓宽，由于原洞室的影响，在围岩的
2006 37510
2009 39347
2011 39865
2015 59833
2020 72796
2030 97832
图1 高速公路某路段交通量预测
一、背景
交通量增长导致的结果
道路上拥挤不堪。
图1-2 某高速公路拥挤堵车
一、背景
新建道路
解决办法
扩建道路
扩建高速公路提出了隧道扩建的设计问题