[實用新型]一種TBM掘進隧洞掌子面前方高應力風險解除裝置及結構

有效

• 申請號: 201620036052.9
• 申請日: 2016-01-15
• 公開（公告）號: CN205297592U
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 劉寧;潘益斌;張洋;吳關葉
• 申請（專利權）人: 中國電建集團華東勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D9/11
• 分類號: E21D9/11
• 代理公司: 浙江杭州金通專利事務所有限公司 33100
• 代理人: 劉曉春

技術領域

本實用新型涉及深埋隧洞工程，尤其涉及隧洞掘進過程中掌子面的高應力風險解除裝置及結構。

背景技術

在深埋隧洞開挖以后，在掌子面前后一定范圍的洞周區域將形成高應力集中區（超過30MPa），并可能導致巖爆等高應力破壞。在鉆爆法施工條件下，工程中有條件對掌子面前方的高應力區進行人工干預，降低潛在高應力區的應力水平，并且能夠對開挖面進行及時的封閉和加固處理，提高圍巖的承載能力。而在TBM掘進條件下，由于設備結構方面的原因，現場無法對掌子面前方實施有效的應力解除措施，TBM掘進條件下一直局限于對高應力破壞發生后的事故處理，缺少有效的應對手段，當TBM遭遇高應力破壞時，其后果是災難性的，可以導致TBM設備報廢。

發明內容

本實用新型所要解決的技術問題是提供一種TBM掘進隧洞掌子面前方高應力風險解除裝置，能夠解除深埋隧洞掘進過程中TBM面臨的高應力風險。

本實用新型解決技術問題所采用的技術方案是：一種TBM掘進隧洞掌子面前方高應力風險解除裝置，包括TBM，所述風險解除裝置還包括高壓水射流切割裝置，所述高壓水射流切割裝置包括高壓水泵、高壓水管、高壓水射流混合裝置、噴頭和噴嘴，所述高壓水泵向所述高壓水射流混合裝置提供高壓水，所述高壓水射流混合裝置連接所述噴頭，所述噴嘴設置在所述噴頭上。

在采用上述技術方案的同時，本實用新型還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案：

所述噴頭能夠伸入掌子面上的鉆孔內。

所述噴嘴的噴射方向平行于掌子面。

所述高壓水射流切割裝置還包括噴嘴導向裝置和噴嘴固定裝置，所述噴嘴導向裝置和所述噴嘴固定裝置設置在所述高壓水射流混合裝置與所述噴頭之間。

所述高壓水射流混合裝置用于混合高壓水和研磨料。

所述研磨料為密度大于水的石英砂或者金剛砂。

所述高壓水射流切割裝置能夠在掌子面上的鉆孔內進行切割并在掌子面前方形成切割圈。

本實用新型所要解決的另一個技術問題是提供一種TBM掘進隧洞掌子面前方高應力風險解除結構，能夠解除深埋隧洞掘進過程中TBM面臨的高應力風險。

本實用新型解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種TBM掘進隧洞掌子面前方高應力風險解除結構，包括沿掘進隧洞的掌子面周邊均布的多個鉆孔，所述多個鉆孔的周壁向外設有多道垂直于周壁且沿鉆孔深度方向均布的切割縫，處于相同深度方向的切割縫聯結形成切割圈。

在采用上述技術方案的同時，本實用新型還可以采用或者組合采用以下進一步的技術方案：

所述鉆孔的深度為1倍孔徑。

所述切割縫之間的間距為30~50cm。

本實用新型的有益效果是：本實用新型利用高壓水射流切割TBM刀盤前方巖體，通過人為破壞巖體，形成多層切割圈，降低巖體的完整性和儲能能力，保證TBM在高應力條件下的安全掘進。本實用新型克服了TBM自身設備的技術缺陷，通過主動的手段解除掌子面前方的高應力風險，提高了TBM設備在高應力甚至巖爆條件下的適用性，確保設備和施工人員安全。

附圖說明

圖1是本實用新型的高壓水射流切割裝置的結構示意圖。

圖2是本實用新型的鉆孔的分布示意圖。

圖3是本實用新型的切割縫的分布示意圖。

圖4是本實用新型的切割圈的示意圖。

具體實施方式

實施例1，參照附圖1-4。

本實用新型的高應力風險解除裝置包括TBM以及與TBM同步掘進的高壓水射流切割裝置，高壓水的壓力范圍在5MPa~10MPa，所述高壓水射流切割裝置包括高壓水泵1、高壓水管2、高壓水射流混合裝置3、噴頭4和噴嘴5，所述高壓水泵1向所述高壓水射流混合裝置3提供高壓水，所述高壓水射流混合裝置3連接所述噴頭4，所述噴嘴5設置在所述噴頭4上。

噴頭4和噴嘴5能夠伸入掌子面上的鉆孔6內，所述噴嘴5的噴射方向平行于掌子面，這樣，噴嘴5能夠在鉆孔6內切割出與掌子面平行且位于掌子面前方的切割圈7。

所述高壓水射流切割裝置還包括噴嘴導向裝置8和噴嘴固定裝置9，所述噴嘴導向裝置8和所述噴嘴固定裝置9設置在所述高壓水射流混合裝置3與所述噴頭4之間。