[發(fā)明專利]敞開式TBM的裝配式支護鋼管片及其與噴錨聯(lián)合支護方法

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• 申請日: 2019-12-27
• 公開（公告）號: CN110939468A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發(fā)明（設計）人: 池建軍;于茂;章躍林;文雯;馬騁;趙健;孫強;王瀏劉;吳彤;張海濤
• 申請（專利權）人: 中水北方勘測設計研究有限責任公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/10;E21D20/02;E21F16/02
• 代理公司: 天津市鼎和專利商標代理有限公司 12101
• 代理人: 李鳳

本發(fā)明公開了一種敞開式TBM的裝配式支護鋼管片結構及其與噴錨聯(lián)合的支護方法，該裝配式環(huán)形鋼管片分為多環(huán)，每環(huán)鋼管片由帶肋鋼殼結構組成，環(huán)形鋼管片之間采用螺栓連接。鋼管片面板及肋板上設置預留孔，可布設灌漿孔、螺栓孔、錨桿孔、排水孔等，通過預留孔進行錨桿或預應力錨桿支護及灌漿，必要時進行超前鋼花管注漿，從而形成敞開式TBM隧洞用的裝配式封閉支護工法。該結構解決了敞開式TBM工法時無法及時封閉盾尾出露圍巖的難題，為盾尾出露的破碎圍巖快速提供大剛度、全封閉支撐條件，增加撐靴處承載能力，提高TBM掘進效率，支護結構安全性高、與錨噴支護結合后處理措施多樣，對突涌水、斷層破碎帶、巖爆等不良地質的適應性好，可靠性高。

技術領域

本發(fā)明涉及一種敞開式TBM掘進工法的隧洞初期支護結構，尤其是一種敞開式TBM的裝配式支護鋼管片及其與噴錨聯(lián)合支護方法，適用于突涌水、巖爆及斷層破碎帶等不良地質條件的隧洞初期支護結構。

背景技術

敞開式TBM的工法優(yōu)勢是護盾長度短、盾尾后方圍巖臨空，從而便于結合新奧法進行錨噴支護。但同時，因盾尾后方巖體直接裸露，圍巖失穩(wěn)風險也較大，尤其是敞開式TBM穿越斷層破碎帶、突涌水、巖爆等不良地質洞段時，地下水沖刷裹挾作用強、圍巖破碎不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)大范圍溜渣、掉塊及坍塌，撐靴部位承載力也往往難以滿足要求，給現(xiàn)場人、機與設備造成巨大安全威脅，且TBM交叉、干擾工序增多，掘進效率明顯降低，附加人工、費用也增大，難以發(fā)揮敞開式TBM的高效、安全、快速的優(yōu)勢。因此，敞開式TBM穿越不良地質洞段的工效提升方案成為制約隧洞工程安全、進度、投資的重要因素，而敞開式TBM的盾尾快速封閉支護方案是有效解決這一問題的重要途徑。

發(fā)明內容

本發(fā)明所要解決的技術問題是，提供一種敞開式TBM的裝配式支護鋼管片及其與噴錨聯(lián)合支護方法，適用于敞開式TBM穿越突涌水、巖爆及斷層破碎帶等不良地質洞段的隧洞初期支護結構，能快速封閉敞開式TBM護盾尾部不穩(wěn)定巖面，并有效結合現(xiàn)有錨噴支護技術。

為了解決上述問題，本發(fā)明所采用的技術方案是：一種敞開式TBM的裝配式支護鋼管片，裝配式支護鋼管片為弧形帶肋鋼殼結構，包括弧形鋼殼、設置在弧形鋼殼弧面內側的多個環(huán)向肋板和多個縱向肋板，邊部的兩個縱向肋板與邊部的兩個環(huán)向肋板圍在弧形鋼殼四周，焊接成一個整體，內部的縱向肋板垂直焊接在相鄰的兩個環(huán)向肋板壁上，底面焊接在弧形鋼殼的內壁上，在弧形鋼殼上開有多個用于插入注漿錨桿和超前鋼花管的預留孔，邊部的兩個縱向肋板與邊部的兩個環(huán)向肋板上開有多個螺栓孔，多片裝配式支護鋼管片通過螺栓擰入相鄰兩塊支護鋼管片上的螺栓孔而組裝成環(huán)狀支護結構。

所述弧形鋼殼厚度在0.2～2cm之間，環(huán)向肋板、縱向肋板高度在5cm～15cm之間、厚度0.2cm～0.5cm，環(huán)向肋板和縱向肋板高度相同。

所述預留孔為橢圓形。

上述敞開式TBM的裝配式支護鋼管片與噴錨聯(lián)合支護方法，包括以下步驟：

A.根據(jù)設計參數(shù)，選取裝配式支護鋼管片，使支護鋼管片的弧形鋼殼的外側緊貼巖壁布置，環(huán)向肋板、縱向肋板靠近洞內一側，弧形鋼殼與環(huán)向肋板、縱向肋板間焊接牢固，形成整體受力結構；

B.在敞開式TBM盾尾，在護盾內部通過安裝器安裝360°全斷面支護鋼管片，封閉盾尾出露巖面，弧形鋼殼與巖面緊貼，支護鋼管片間采用螺栓連接；

C.在支護鋼管片內側采用噴射混凝土填充環(huán)向肋板、縱向肋板之間的預留空間，使支護鋼管片與噴射混凝土形成整體受力結構；

D.通過弧形鋼殼上的預留孔，沿半徑方向鉆設中空注漿錨桿，通過錨桿注漿加固周邊圍巖。

還包括通過預留孔沿洞軸線方向向前打設超前鋼花管，同時復噴混凝土，超前鋼花管與洞軸線方向夾角在5°～15°范圍，保障超前加固范圍。

在高外水洞段，在頂部的預留孔鉆設徑向毛細透排水孔，降低襯砌外水壓力。