[發明專利]一種針對軟弱破碎地層隧道TBM分級防卡脫困施工方法

有效

• 申請號: 202110541682.7
• 申請日: 2021-05-18
• 公開（公告）號: CN113202492B
• 公開（公告）日: 2022-10-21
• 發明（設計）人: 周建軍;李治國;楊延棟;陳雪峰;溫時雨;潘東江;盧高明;張理蒙
• 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;中鐵開發投資集團有限公司
• 主分類號: E21D9/087
• 分類號: E21D9/087;E21D9/06;E21D11/10;E21F17/18
• 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: 李偉

本發明涉及一種軟弱破碎地層隧道TBM分級防卡脫困施工方法，包括將通過地震波探測儀探獲取的波速差與通過超前鉆機鉆探取芯獲取的巖石質量指標建立對應關系，將圍巖破碎等級劃分為輕微破碎、中等破碎、嚴重破碎和極度破碎四個等級標準；根據不同的圍巖破碎等級確定不同的TBM防卡脫困方法。本發明能夠合理地評估隧道前方圍巖破碎等級，便于施工現場根據圍巖破碎等級采用合理的TBM防卡脫困方法，避免措施不當導致TBM頻繁被卡或難以脫困而延誤工期，有利于提升TBM施工效率。

技術領域

本發明屬于TBM施工技術領域，具體涉及一種針對軟弱破碎地層隧道TBM分級防卡脫困施工方法。

背景技術

隨著我國基建行業的大力發展，全斷面巖石隧道掘進機(TBM)已經在山嶺隧道施工中得到了廣泛的應用，然而山嶺隧道地質條件復雜多變，尤其對于軟弱破碎地層，圍巖坍塌、TBM被卡的狀況頻繁發生，導致TBM停機延誤工期，嚴重制約TBM施工效率。TBM預先避困及快速脫困是應對掘進過程中圍巖坍塌的主要措施。然而目前尚無完備的針對軟弱破碎地層TBM卡機災害的防卡脫困施工技術，原因如下：

(1)缺乏針對軟弱破碎地層圍巖破碎程度定量分級方法，掘進過程中難以做到TBM卡機災害的有效預測，往往出現問題后被動采取措施；

(2)針對不同的圍巖破碎程度和卡機災害，依賴于經驗進行圍巖加固，盲目將能想到的各種加固手段全部疊加，極大增加了材料和人工成本，缺乏系統的理論指導。

發明內容

本發明提供一種針對軟弱破碎地層隧道TBM分級防卡脫困施工方法，以解決軟弱破碎地層圍巖坍塌易導致TBM卡機的災害和難以安全高效掘進的難題，具體方案如下：

一種針對軟弱破碎地層隧道TBM分級防卡脫困施工方法，包括如下操作步驟：

步驟1：將通過地震波探測儀探獲取的波速差與通過超前鉆機鉆探取芯獲取的巖石質量指標建立對應關系，將圍巖破碎等級劃分為輕微破碎、中等破碎、嚴重破碎和極度破碎四個等級標準，劃分四個所述等級標準包括如下方法：將超前鉆機鉆探取芯獲取的巖石質量指標RQD＝100時，地震波探測儀探獲取的波速標定為v₀；超前鉆機鉆探取芯獲取的巖石質量指標RQD＝65時，地震波探測儀探測的波速v₁，并得出v₁與v₀的波速差Δv₁＝v₀-v₁；超前鉆機鉆探取芯獲取的巖石質量指標RQD＝45時，地震波探測儀探測的波速為v₂，并得出v₂與v₀的波速差Δv₂＝v₀-v₂；超前鉆機鉆探取芯獲取的巖石質量指標RQD＝25時，地震波探測儀探測的波速為v₃，并得出v₃與v₀的波速差Δv₃＝v₀-v₃；依據地震波探測儀探獲取的波速差Δv與鉆探取芯獲取的巖石質量指標RQD將圍巖破碎程度分為四級：RQD＞65或Δv＜Δv₁時，輕微破碎；45＜RQD≤65或Δv₁≤Δv＜Δv₂時，中等破碎；25＜RQD≤45或Δv₂≤Δv＜Δv₃時，嚴重破碎；RQD≤25或Δv≥Δv₃時，極度破碎；

步驟2：根據步驟1中不同的圍巖破碎等級確定不同的TBM防卡脫困方法：

圍巖破碎等級為輕微破碎時，在刀盤前方采用玻璃纖維管化學注漿的方法固結松散地層，以防止松散巖塊在刀盤前方累積卡刀盤；

圍巖破碎等級為中等破碎時，首先在刀盤前方通過玻璃纖維管進行化學注漿，然后在護盾上方增設第一鋼制管棚，并進行化學注漿來固結松散地層，防止松散巖塊在護盾上方累積卡護盾；