[實用新型]大埋深TBM施工隧洞巖爆處理結構

有效

• 申請號: 201720279862.1
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN206592127U
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 胡亞東;張世殊;姚林林;崔中濤;鐘果
• 申請（專利權）人: 中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00
• 代理公司: 成都虹橋專利事務所(普通合伙)51124
• 代理人: 許澤偉

技術領域

本實用新型涉及隧洞TBM施工技術領域，尤其涉及一種大埋深TBM施工隧洞巖爆處理結構。

背景技術

隧洞開挖現已大量采用TBM，即全斷面隧道掘進機，TBM具有掘進效率高、施工質量好、圍巖擾動小、施工安全環保、自動化信息化程度高等優點，現已廣泛應用于水利水電工程、城市地鐵建設、公路、鐵路等領域。但其對巖爆等不良地質條件適應性較差，在大埋深隧洞施工中常由于巖爆災害造成TBM卡機、設備損壞等問題，受制于其笨重龐大的機身和機身與圍巖間距十分狹小的因素，一旦發生卡機事故將消耗極長時間進行卡機脫困處理作業，影響工程進度，而且設備損壞后極難修復相應的笨重零部件。

目前，在TBM施工隧洞中，對于巖爆的處理方法主要有兩種：一種是采用鉆爆法在TBM掘進方向側面開挖輔助洞繞行至掌子面前方，再通過向前開挖導洞進行應力解除爆破作業，達到巖爆處理的目的。另一種是在掌子面前方采用鉆爆法開挖一頂拱大于TBM工作斷面的上導洞，并對上導洞進行支護作業，使得后期TBM施工通過此處時，上導洞已經支護完畢，TBM只需要進行下斷面掘進，達到巖爆處理的目的。受制于TBM通向圍巖的空間十分狹小，采用鉆爆法開挖輔助洞或導洞來進行TBM施工中的巖爆處理，直接面臨著導洞或輔助洞難以通過TBM狹小的空間進行出渣，工作效率低，而且鉆爆法施工時，TBM處于停機狀態，相應的將影響整個隧洞的TBM施工進度；同時該部位正處于巖爆地段，由于不能向導洞運送相應的鉆爆臺車，使鉆爆法作業人員安全風險較大，鉆爆作業困難，實施導洞開挖的可行性較低。

實用新型內容

為克服現有技術中對于巖爆的處理方式施工難度大、風險大、工作效率低等不足，本實用新型所要解決的技術問題是：提供一種能夠快速安全施工的隧洞巖爆處理結構。

本實用新型解決其技術問題所采用的技術方案是：大埋深TBM施工隧洞巖爆處理結構，包括隧洞和位于隧洞掌子面前方可能出現巖爆的巖爆區域，所述隧洞掌子面的拱頂區域設有多個超前鉆孔，所述超前鉆孔貫穿巖爆區域，各個超前鉆孔之間通過鉆孔內預裂爆破形成的裂隙破碎帶相連。

進一步的是，所述多個超前鉆孔呈弧形間隔設置在掌子面頂拱區域，所述超前鉆孔中心線距離隧洞中心的距離r不小于隧洞半徑的1/2。

進一步的是，所述超前鉆孔所在的弧形區域為隧洞豎直中心線左右各a°，a°≤90°。

進一步的是，所述超前鉆孔的數量n與相鄰兩超前鉆孔的間距L滿足以下關系：L＝2rsin(a/n-1)。

進一步的是，所述超前鉆孔以及各超前鉆孔之間的破碎帶裂隙內均設有采用高壓灌漿形成的水泥砂漿。

本實用新型的有益效果是：本實用新型利用TBM機內操作空間在隧洞掌子面上合理布置鉆孔位置和方向，采用鉆孔爆破使得巖爆區域頂拱、拱肩部位形成巖體破碎帶裂隙，釋放巖爆區域高地應力，解除巖爆風險，該結構施工安全高效、成本低、處理效果好，可進一步進行鉆孔高壓灌漿處理，提高巖體破碎帶裂隙完整性，減少后續TBM掘進中頂拱坍塌量和回填量，不僅保證了巖爆處理效果，而且減少了后期支護和回填工作，具有顯著的經濟和社會效益。

附圖說明

圖1是本實用新型施工結構俯視圖。

圖2是本實用新型施工結構主視圖。

圖3是本實用新型施工結構隧洞掌子面結構示意圖。

圖中標記為，1-隧洞，2-隧洞掌子面，3-巖爆區域，4-超前鉆孔，5-裂隙破碎帶，6-TBM，7-超前鉆機。

具體實施方式

以下通過附圖對本實用新型作進一步描述。

如圖1、圖2、圖3所示，大埋深TBM施工隧洞巖爆處理結構，包括隧洞1和位于隧洞掌子面2前方可能出現巖爆的巖爆區域3，所述隧洞掌子面2的頂拱區域設有多個超前鉆孔4，所述超前鉆孔4貫穿巖爆區域3，各個超前鉆孔4之間通過鉆孔內預裂爆破形成的裂隙破碎帶5相連。現有技術中對于巖爆區域的處理方式一般包括兩種，一種是通過在側面開挖隧洞繞過巖爆區域，在巖爆區域前方進行爆破作業，另一種是采用鉆爆法開挖一頂拱大于TBM工作斷面的上導洞，并對上導洞進行支護作業，TBM只需要進行下斷面掘進，從而達到巖爆處理的目的。這兩種結構或施工方式都需要較大的施工量，并且受作業空間限制，效率低，還存在一定安全隱患。采用本實用新型所述的結構，只需利用TBM 6自帶的超前鉆機7在隧洞掌子面2的頂拱區域鉆數個深孔，然后在深孔內填充炸藥進行預裂爆破，使巖爆區域頂拱、拱肩部位形成巖體裂隙破碎帶5，此結構能有效釋放巖爆區域高地應力，從而避免在TBM掘進時遭遇巖爆災害。