[發明專利]一種敞開式TBM護盾結構及超前加固施工方法

在審

• 申請號: 201911418965.1
• 申請日: 2019-12-31
• 公開（公告）號: CN110939452A
• 公開（公告）日: 2020-03-31
• 發明（設計）人: 韓小亮;韓佳霖;鄭繼光;馮興予;黃強;王永;宋卿;黃繼敏;何海鵬;李棟偉;王志宏;張文勇
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第三工程局有限公司
• 主分類號: E21D9/06
• 分類號: E21D9/06;E21D9/087;E21D11/10
• 代理公司: 西安創知專利事務所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發明公開了一種敞開式TBM護盾結構及超前加固施工方法，該結構包括設置在敞開式TBM的頂護盾上的上預留孔、設置在敞開式TBM的兩個側護盾上且呈對稱布設的側預留孔和設置在敞開式TBM的底部支撐的下預留孔，所述側預留孔和所述下預留孔內均安裝無縫鋼管，所述無縫鋼管呈傾斜布設，該方法包括以下步驟：一、敞開式TBM護盾布設預留孔；二、安裝無縫鋼管；三、安裝堵頭；四、TBM掘進過程中的超前注漿加固。本發明設計合理且施工便捷，敞開式TBM掘進過程中實現對斷層破碎帶的超前注漿加固，避免斷層破碎帶造成敞開式TBM的卡機，且有效地適應不同縱向長度的斷層破碎帶。

技術領域

本發明屬于超前注漿加固技術領域，尤其是涉及一種敞開式TBM護盾結構及超前加固施工方法。

背景技術

近年來，TBM施工技術在我國已得到廣泛的應用，特別是一些長距離地下隧道工程。敞開式TBM作為其中一種機型，面對破碎帶及巖爆等不良地質時，一般采取鋼拱架加鋼筋排的支護方式進行支護。當破碎帶過于破碎或巖爆烈度過大，還需對圍巖進行超前處理。

目前，超前加固處理主要通過TBM上的超前鉆機進行超前小導管施工。常規TBM護盾盾體為完全封閉的結構，超前鉆作業需從TBM護盾尾部的外部施鉆，因此造成超前小導管與TBM護盾的軸線即隧道中心線夾角不易控制，當超前小導管與隧道中心線夾角過大會造成支護效果大大降低，為保證支護效果，超前小導管施做時先在護盾后部開挖出鉆孔工作面再進行施工。由于敞開式TBM設備占用洞內空間極大，工作面開挖只能采用人工進行，施工效率低、耗時長、成本高、安全性低。如何快速、安全、高效的進行超前加固處理，亟待研究解決。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種敞開式TBM護盾結構，其設計合理且施工便捷，敞開式TBM掘進過程中實現對斷層破碎帶的超前注漿加固，避免斷層破碎帶造成敞開式TBM的卡機，從而能有效地適應不同縱向長度的斷層破碎帶，也避免人工進行開挖，提高了施工效率，耗時短，成本低，安全。

為解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：一種敞開式TBM護盾結構，其特征在于：包括設置在敞開式TBM的頂護盾上的上預留孔、設置在敞開式TBM的兩個側護盾上且呈對稱布設的側預留孔和設置在敞開式TBM的底部支撐的下預留孔，所述上預留孔、所述側預留孔和所述下預留孔的數量均為多個，所述上預留孔、所述側預留孔和所述下預留孔內均安裝無縫鋼管，所述無縫鋼管呈傾斜布設，所述無縫鋼管沿掘進方向逐漸遠離敞開式TBM所在隧道的中心線，所述無縫鋼管與敞開式TBM所在隧道的中心線之間的夾角為5°～8°，所述無縫鋼管靠近敞開式TBM的一端設置有堵頭。

上述的一種敞開式TBM護盾結構，其特征在于：所述無縫鋼管靠近敞開式TBM的一端設置有外螺紋部，所述堵頭可拆卸地安裝在外螺紋部上。

上述的一種敞開式TBM護盾結構，其特征在于：所述上預留孔內安裝的無縫鋼管為上無縫鋼管，所述上無縫鋼管的數量為多個，多個所述上無縫鋼管沿頂護盾的圓周方向均布，且相鄰兩個上無縫鋼管之間的夾角A1的取值范圍為8°～10°，上無縫鋼管遠離敞開式TBM的一端與敞開式TBM的頂面相齊平。

上述的一種敞開式TBM護盾結構，其特征在于：所述側預留孔內安裝的無縫鋼管為側無縫鋼管，所述側無縫鋼管的數量為多個，多個所述側無縫鋼管沿側護盾的圓周方向均布，且相鄰兩個側無縫鋼管之間的夾角A2的取值范圍為20°～24°，側無縫鋼管遠離敞開式TBM的一端與敞開式TBM的側面相齊平。

上述的一種敞開式TBM護盾結構，其特征在于：所述下預留孔內安裝的無縫鋼管為下無縫鋼管，所述下無縫鋼管的數量為多個，多個所述下無縫鋼管沿底部支撐的圓周方向均布，且相鄰兩個下無縫鋼管之間的夾角A3的取值范圍為20°～24°，下無縫鋼管遠離敞開式TBM的一端與敞開式TBM的底面相齊平。