[發明專利]一種TBM通過長距離軟弱泥化巖斷層的方法

有效

• 申請號: 202010690250.8
• 申請日: 2020-07-17
• 公開（公告）號: CN111852491B
• 公開（公告）日: 2022-10-18
• 發明（設計）人: 武朝歡;趙輝;許東;張雄偉;婁廣明
• 申請（專利權）人: 中國水利水電第六工程局有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D11/10;E21D11/15;E21D11/18
• 代理公司: 北京弘權知識產權代理有限公司 11363
• 代理人: 逯長明;許偉群

本發明提供一種TBM通過長距離軟弱泥化巖斷層的方法，包括：IV類、V類圍巖均支護型鋼拱架，型鋼拱架采用槽鋼連接；頂拱均懸掛鋼筋網，開挖斷面處噴涂混凝土；在仰拱圍巖軟弱變形處，清理型鋼拱架底部的泥渣，設置型鋼拱架、槽鋼與鋼筋網并連為一片，澆筑混凝土。該方法中，通過在軟弱泥化巖斷層處支護型鋼拱架、設置槽鋼、懸掛鋼筋網以及噴涂混凝土等方式，保證開挖斷面從頂拱到撐靴墻到仰拱各個范圍內圍巖的收斂變形，達到斷面整體的穩定性，有效避免后期型鋼拱架嚴重變形，避免發生支護系統整體穩定性喪失的現象，實現TBM掘進的順利通過。本申請提供的方法大大減少后續處理不可預見的工作量，具有很高的施工安全性、可行性和經濟效益。

技術領域

本發明涉及隧道掘進技術領域，尤其涉及一種TBM通過長距離軟弱泥化巖斷層的方法。

背景技術

TBM(英文全稱：Tunnel Boring Machine；中文名稱：全斷面硬巖隧道掘進機)是一種機、電、液、光及氣等系統集成化的隧道施工裝備，能夠提供掘進、支護、出渣等施工工序并行連續作業，具有掘進速度快、利于環保、綜合效益高等優點。軟弱泥化巖斷層段是TBM順坡掘進施工中的重大地質風險段，尤其是長距離的軟弱泥化巖斷層段，這關系到TBM本身設備和人員的安全，同時也關系到隧洞施工質量和進度，因此需要采取有效措施確保施工安全。

TBM順坡掘進施工過程中，由于洞壁圍巖抗壓、抗剪強度小于支撐靴的接地比壓，這易出現支撐靴部位滑坍或下陷，即支撐靴部位出現洞壁塌方。此時，需要及時停機，并采取回填混凝土的方式回填洞壁塌方處。當掘進到軟弱泥化巖斷層段時，由于沒有地下水，巖面干燥，因而，TBM短時間通過時不會出現刀盤明顯沉降現象，此時可以采取常規拱架支護措施，以確保施工安全。TBM通過軟弱泥化巖斷層段48h后，由于巖石的水穩性差，順坡掘進過程中的水流向刀盤方向聚集。匯集的水流導致巖石泥化，支撐靴部位出現的洞壁塌方處的圍巖收斂，致使之前支護的拱架底部仰拱位置壓入巖土中，進而致使拱架發生嚴重變形，支護系統整體穩定性喪失，此時采用普通加密拱架間的100mm槽鋼措施已經啟不到作用，并且會愈發嚴重。

TBM順坡掘進施工采用無軌運輸方式完成所需物料的運輸。當拱架支護完成后，大量物料的運輸會對軟弱泥化巖斷層段多次碾壓，這也會造成拱架底部嚴重變形，使得支護系統喪失穩定性，影響軟弱泥化巖斷層段的TBM順坡掘進施工。

發明內容

本發明提供一種TBM通過長距離軟弱泥化巖斷層的方法，以解決TBM順坡掘進施工過程中通過軟弱泥化巖斷層段困難的問題。

本發明提供一種TBM通過長距離軟弱泥化巖斷層的方法，包括：

TBM大坡度順坡掘進過程中，采用低轉速、低扭矩、推進小推力的刀盤掘進參數進行短行程長度掘進；

根據軟弱泥化巖斷層的巖石地質情況，IV類圍巖和V類圍巖均支護型鋼拱架，且塌方處的所述型鋼拱架采用槽鋼連接；所述IV類圍巖和所述V類圍巖的頂拱均懸掛鋼筋網，開挖斷面290°范圍內均噴涂混凝土；

在仰拱圍巖軟弱變形處，清理所述型鋼拱架底部90°范圍內泥渣，設置型鋼拱架、槽鋼與鋼筋網并連為一片，澆筑混凝土。

優選地，所述頂拱的塌方處均采用雙層鋼筋網。

優選地，根據TBM撐靴寬度以及側壁圍巖強度情況，當所述型鋼拱架的間距小于1.2m時，所述型鋼拱架外焊接鋼板，泵送回填混凝土。

優選地，所述鋼板的弧長為4500-5000mm。

優選地，所述IV類圍巖支護的所述型鋼拱架的間距為1-1.5m，在塌方處的所述型鋼拱架的間距為1m；頂拱懸掛的鋼筋網。

優選地，所述V類圍巖支護的所述型鋼拱架的間距為0.5-1m，在塌方處的所述型鋼拱架的間距為1m；頂拱懸掛的鋼筋網。