[發明專利]一種TBM施工隧洞拱腰巖爆防治方法

在審

• 申請號: 202310162768.8
• 申請日: 2023-02-22
• 公開（公告）號: CN116220738A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 張旗;張曉平;王浩杰;董鵬;趙力;劉泉聲;傅少君
• 申請（專利權）人: 武漢大學;陜西省引漢濟渭工程建設有限公司
• 主分類號: E21D11/10
• 分類號: E21D11/10;E21D11/18;E21D11/08;E21D11/14
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊震

本申請公開了一種TBM施工隧洞拱腰巖爆防治方法。本方法通過對TBM隧洞原有支護系統的優化設計，對TBM隧洞拱腰位置提前施作二襯，在不增加原有支護施工的基礎上，有效防止拱腰處巖爆，大大提高施工效率。本發明方法具有工序簡單、使用方便、成本低廉的優點，采用該方法能夠快速對開挖巖體進行封閉，人員可操作性較好，在不增加支護工序和材料的同時，提高了TBM隧洞二襯同步施工的效率，有效降低了巖爆的發生頻次，降低了施工人員在巖爆隧洞施工的安全風險，同時該方法中的材料可以重復使用，大大降低了施工成本。

技術領域

本申請涉及地下工程隧洞施工的技術領域，尤其涉及一種TBM施工隧洞拱腰巖爆防治方法。

背景技術

巖爆是在開挖或其他外界擾動下，地下工程巖體中聚積的彈性變形勢能突然釋放，導致圍巖爆裂、彈射的動力現象。巖爆具有很強的突發性、隨機性和危害性，直接威脅施工人員和設備的安全，影響施工進度，已成為世界性的地下工程難題之一。目前，我國深部巖石工程越來越多，埋深越來越大，隨著埋深的增加，巖體賦存的地質環境更加復雜，地應力更高，巖爆將更加突出、嚴重。因此，對巖爆的防治技術進行深入研究具有重要的理論和實際意義。

在TBM隧洞中，掌子面前方的巖爆引發工程災害的概率相對較小，目前多是集中研究開挖圍巖的巖爆防治，主要是通過支護系統設計優化，盡可能多吸收巖體破裂所釋放的能量，降低能量釋放速率，同時盡可能提高圍巖強度，在巖爆后仍保持支護系統的完整性。如針對強烈巖爆，采用噴錨網、拱架等支護單元協同作用，各種支護單元相互聯接，形成一個整體對巖爆進行防控。根據巖爆等級設計噴射混凝土厚度，巖爆等級越高，噴射混凝土越厚；錨桿類型原則上應選擇吸能錨桿，主動吸能，以便更好的消耗巖爆巨大的沖擊能量。上述方法針對強烈及以上巖爆等級時，具有較好的支護效果，而針對中等巖爆，如巖爆位置位于拱頂或拱底，也可采用上述支護方法，但當巖爆發生位置多是位于隧洞拱腰位置時，上述支護方法難以有效開展。主要因為TBM隧洞中拱頂和拱底有一定的作業空間，而拱腰位置作業空間有限難以進行較為復雜的支護，中等巖爆危害相對較小，如停機以便在拱腰處施作錨桿或噴射混凝土，將嚴重降低施工效率，增加工程時間和經濟成本。而拱腰位置發生的巖爆容易引起巖塊掉落砸傷工人，此外如TBM撐靴作用的拱腰位置發生巖爆，輕則造成撐靴無法為TBM提供支撐力，重則引起撐靴油缸損壞，耽誤施工進度。

發明內容

有鑒于此，本申請提供一種TBM施工隧洞拱腰巖爆防治方法，能夠有效防止拱腰處巖爆，大大提高施工效率。

本申請提供一種TBM施工隧洞拱腰巖爆防治方法，包括以下步驟：

步驟1：在揭露隧洞圍巖混凝土的初次噴灌之后在混凝土噴混臺車處澆筑拱腰二襯，并在隧洞拱底處鋪設仰拱塊，所述仰拱塊安裝在鋼拱架上；

步驟2：將固定裝置分別安裝在仰拱塊和拱架交接處的鋼拱架上、前方一榀鋼拱架上，并將通過所述固定裝置安裝木板；

步驟3：在鋼拱架上安裝弧形鋼管，并使所述弧形鋼管固定在木板上；

步驟4：將混凝土灌入經步驟(1)-(3)搭建的模板中，待混凝土充分凝固后，拆除弧形鋼管、木板和固定裝置，然后重復步驟(1)-(3)進行拱腰澆筑。

可選地，所述仰拱塊開設有凹槽，所述凹槽用以將仰拱塊安裝在鋼拱架上。

可選地，拱腰二襯距離掌子面40～50m。

可選地，所述弧形鋼管為中空鋼管。

可選地，所述凹槽的開設深度與拱架上下翼板的距離相同。

可選地，所述固定裝置包括裝配的固定螺栓和鋼筋排，所述固定螺栓開設有有用以卡接木板的卡槽。

可選地，所述弧形鋼管的壁厚2-3mm。