[發明專利]一種用于破碎地層的隧道腰部的支護裝置及方法

有效

• 申請號: 201911414711.2
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN111005741B
• 公開（公告）日: 2021-04-06
• 發明（設計）人: 洪開榮;趙海雷;孫振川;張兵;蘇文德;陳饋;韓偉鋒;彭正勇;秦銀平;楊延棟;陳利杰;李宏波;潘東江;王利明;翟乾智
• 申請（專利權）人: 盾構及掘進技術國家重點實驗室;中鐵隧道局集團有限公司
• 主分類號: E21D11/18
• 分類號: E21D11/18;E21D11/10
• 代理公司: 鄭州浩翔專利代理事務所(特殊普通合伙) 41149
• 代理人: 靳錦;邊延松

本發明公開了一種用于破碎地層的隧道腰部的支護裝置及方法，包括設于隧道內部破碎腰部的若干個呈環形的等直徑的鋼拱架，所述鋼拱架均平行排列且均垂直于隧道徑向，設于所述鋼拱架上并與所述鋼拱架連接的木板橋，木板橋呈弧形，木板橋的弧度與所述鋼拱架的弧度相匹配，相鄰兩個鋼拱架之間設有鐵皮板，鐵皮板呈弧形，鐵皮板與木板橋相接觸，鐵皮板的弧度與木板橋的弧度相匹配，設于木板橋下方的封堵板，封堵板分別與木板橋下端和鐵皮板下端密封連接。本發明具有如下有益效果：操作簡單，實用性強，可以從根本上解決隧道腰部存在破碎時，TBM撐靴無法撐緊巖壁，無法為TBM提供前進推力的問題，為TBM快速通過斷層破碎帶保駕護航。

技術領域

本發明涉及TBM在過斷層破碎帶地層時有關隧道腰部破碎支護的技術領域，尤其是涉及一種用于破碎地層的隧道腰部的支護裝置及方法。

背景技術

敞開式全斷面隧道掘進機（TBM）以其快速、高效、環保等優點，在山嶺隧道以及地鐵項目中得到了廣泛的應用，和以往人工鉆爆法相比，很大程度上提高了施工效率，也取得了良好的應用效果。但是，在TBM掘進過程中常常會遇到斷層破碎帶不良地質，尤其是在隧道腰部存在破碎情況時，TBM撐靴撐不住洞壁，無法為TBM提供前進推力，TBM不能順利通過破碎地層，如果停機處理時間過長，很可能會造成TBM刀盤及護盾被卡的后果。因此，急需研究一種既能保證TBM在破碎地層不停機掘進，又對隧道腰部的破碎部位進行快速的加固措施。

目前，針對斷層破碎地層TBM施工隧道腰部破碎，無法為撐靴提供掘進反力的問題，已將開展了很多研究并應用于施工現場。其中一種方法是在隧道腰部破碎坍塌處加墊方木，或者直接把方木固定在巖壁和撐靴之間，臨時給TBM提供掘進反力，這種方法對于隧道腰部破碎坍塌不太嚴重時雖然能夠起到一定的效果，但是這種方法也存在較大的隱患，可能會造成撐靴撐緊不穩的問題，從而造成TBM掘進時較大的晃動，從而發生較大的安全事故；還有研究是通過采取在腰部破碎位置直接噴射混凝土的方法進行加固，這種加固方式雖然比較簡單，容易操作，但存在一個致命的缺點就是直接噴射的混泥土不夠密實，撐靴撐緊的過程中很容易造成二次破壞，從而導致TBM被迫停機重新處理通過，這不僅浪費了時間，很有可能會造成TBM停機被卡的風險。本研究基于TBM在引松供水工程以及在云南高黎貢山鐵路隧道工程掘進過程中經歷斷層破碎帶的情形，結合以上專利的優點和不足，經過創新設計了一種用于破碎地層的隧道腰部支護方法，經過現場使用，獲得了良好的效果。

發明內容

本發明為了克服現有技術中斷層破碎地層TBM施工隧道腰部破碎，無法為撐靴提供掘進反力的問題，提出了一種用于破碎地層的隧道腰部的支護裝置及方法。

為了實現上述目的，本發明采用了以下技術方案：

一種用于破碎地層的隧道腰部的支護裝置，包括設于隧道內部破碎腰部的若干個呈環形的等直徑的鋼拱架，所述鋼拱架均平行排列且均垂直于隧道徑向，設于所述鋼拱架上并與所述鋼拱架連接的木板橋，木板橋呈弧形，木板橋的弧度與所述鋼拱架的弧度相匹配，每相鄰兩個鋼拱架之間均設有鐵皮板，所述鐵皮板呈弧形，所述鐵皮板均與木板橋相接觸，鐵皮板的弧度與木板橋的弧度相匹配，設于各個鐵皮板下方的封堵板，封堵板分別與木板橋下端和對應鐵皮板下端密封連接。

作為優選，所述木板橋包括若干塊相同的木模板，所述木模板呈矩形，各個木模板均沿鋼拱架內環均勻排列，各個木模板均與隧道徑向平行，各個木模板均連接n個鋼拱架，n≥2，則需要的鐵皮板為n-1塊，封堵板為n-1塊。

作為優選，所述木板橋位于隧道破碎腰部的破碎面上，各個木模板上均設有綁扎孔，各個木模板均通過綁扎孔用鐵絲固定在對應的鋼拱架上。

作為優選，所述鐵皮板的上下兩端分別與木板橋的上下兩端對應固定連接。

作為優選，各個木模板之間及各個木模板與對應鋼拱架連接的部分均使用密封膠封堵。

作為優選，所述鋼拱架為HW100的H型鋼或HW150的H型鋼。