CN102748031A - 大坡度高埋深富水地层斜井tbm法施工水压控制方法 - Google Patents

大坡度高埋深富水地层斜井tbm法施工水压控制方法 Download PDF

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毛东晖
邹春华
雷升祥
柴永模
马天昌
王守国
张洪威
李建强
徐亮
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Abstract

一种大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，包括如下步骤：1、在TBM掘进施工前用TBM上配备的超前地质预报系统进行超前地质预报，判断TBM施工前方隔水层所处的位置；2、利用超前探测/注浆钻机打钻孔进行地下水预排放施工；3、在TBM掘进施工过程中进行衬砌管片背后填充注浆，充填管片背后由开挖施工引起的空隙，起到初步防止水力连通的作用；4、在衬砌管片上设置排水泄压孔，当衬砌管片背后水压力达到0.3MPa时，自动进行排水泄压施工作业。本发明可有效阻断TBM施工大埋深斜井过程中各含水层之间的水力连通，实现分层治水的理念，可有效降低工程风险及成本，操作更简单。

Description

大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法
技术领域：
本发明属于一种TBM机隧道施工方法，特别涉及一种大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法。
背景技术：
TBM掘进机集钻、掘、护于一体，能够有效实现长大隧道施工的工厂化作业，是世界上最先进的大型综合性隧道施工设备，代表着国际隧道施工技术的最高水平，在国际上已广泛应用于交通、水电、矿山、市政、国防等工程领域中。
TBM掘进机及管片结构所能承受的水土压力有限，一般在1MPa以内。斜井TBM法施工时，TBM破岩施工将穿透原有的隔水层，传统的TBM管片背后填充注浆施工方法无法确保隔水层的隔水性能完好，易形成沿TBM掘进方向的水力通道，在深埋条件下，作用于TBM掘进机及管片结构上的水土压力可达数兆帕（与斜井埋深及地下水赋存情况有关），将直接影响TBM掘进施工及管片结构的安全。
发明内容：
本发明的目的就在于克服上述现有技术中存在的不足，而提供一种大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，该方法适用于大坡度深埋斜井采用TBM法施工穿过隔水地层时隔水地层的隔水功能的恢复，有效控制地下水压力对TBM法斜井施工及衬砌结构的影响。
如上构思，本发明的技术方案是：一种大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）在TBM掘进施工前用TBM上配备的超前地质预报系统进行超前地质预报，判断TBM施工前方隔水层所处的位置；
（2）利用超前探测/注浆钻机打钻孔进行地下水预排放施工；
（3）在TBM掘进施工过程中进行衬砌管片背后填充注浆，充填管片背后由开挖施工引起的空隙，起到初步防止水力连通的作用；
（4）在衬砌管片上设置排水泄压孔，当衬砌管片背后水压力达到0.3MPa时，自动进行排水泄压施工作业。
上述步骤（2）地下水预排放施工前是：将超前探测/注浆钻机更装成超前预注浆系统，并利用衬砌管片上的注浆孔对掘进施工前方周围范围内的土体进行预加固处理。
上述两个排水泄压孔对称布置在隧道底拱中心线两测52o角的位置。
本发明具有如下的优点和积极效果：
1、本发明由于在TBM掘进施工前用TBM上配备的超前地质预报系统进行超前地质预报，用以判断TBM施工前方隔水层所处的位置，做到“有掘必探，先探后掘”，从而可提高施工的准确性。
2、本发明由于在TBM掘进施工过程中进行衬砌管片背后填充注浆，充填管片背后由开挖施工引起的空隙，沿TBM掘进方向的不会形成水力通道，从而起到初步防止水力连通的作用。
3、本发明由于在TBM掘进穿越隔水地层过程中，利用超前预注浆系统和衬砌管片上的注浆孔向管片周边围岩进行注浆加固，可在衬砌管片一倍洞径范围内形成整体防水隔水层，与地层中原有的隔水地层相接，从而进一步起到阻断上下含水层之间水力连通的目的，实现分层治水。
4、本发明由于在管片结构上设置了排水泄压孔，当管片背后水压力达到0.3MPa时，可自动进行排水泄压，从而可有效控制TBM法斜井施工时地下水压力对衬砌管片的影响，减少衬砌管片上所受的荷载、延长管片的使用寿命、提高施工的安全性和稳定性。
总之，本发明结合TBM超前地质预报、TBM衬砌管片背后填充注浆及管片周边围岩止水注浆加固相结合的施工方法，解决了大坡度高埋深斜井穿越隔水层后隔水层隔水功能恢复问题，可有效控制地下水压力对TBM法斜井施工及衬砌结构的影响，减少衬砌结构上所受的荷载，减少衬砌结构的厚度，降低工程成本，操作简单，具有较高的推广应用价值。
附图说明：
图1：大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法平面布置图。
图2：衬砌管片结构排水泄压孔平面布置图。
图中：1、BEAM地质超前预报系统；2、超前探测/注浆钻机及可换装的超前预注浆系统；3、 TBM设备；4、衬砌管片结构；5、排水泄压孔；6、仰拱路面；7、注浆孔。
具体实施方式：
如图1所示，大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，包括如下步骤：
（1）在TBM掘进施工前，采用BEAM地质超前预报系统1进行TBM设备前方地层的超前地质预报施工；
（2）当探测到前方水量较大、水压较高时，利用超前地质钻机2所打的超前地质探孔进行地下水预排放施工；
（3）当探测到前方水量特别大、水压特别高时，在进行地下水预排放施工之前，更换TBM设备3上配备超前地质钻探设备2，在同一位置安装超前预注浆系统2，对掘进施工前方一定范围内的土体进行预加固处理；
（4）在考虑TBM施工对地下进行处理的同时，在管片结构上设置排水泄压孔5，两个排水泄压孔对称布置在隧道底拱中心线两测52o角的位置，当管片背后水压力达到0.3MPa时，自动进行排水泄压施工作业。
如图2所示：衬砌管片结构4包括排水泄压孔5、仰拱路面6及注浆孔7，两个排水泄压孔对称布置在隧道底拱中心线两测52o角的位置，当管片背后水压力达到0.3MPa时，自动进行排水泄压施工作业。

Claims (3)

1.一种大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，其特征在于：包括如下步骤：
（1）在TBM掘进施工前用TBM上配备的超前地质预报系统进行超前地质预报，判断TBM施工前方隔水层所处的位置；
（2）利用超前探测/注浆钻机打钻孔进行地下水预排放施工；
（3）在TBM掘进施工过程中进行衬砌管片背后填充注浆，充填管片背后由开挖施工引起的空隙，起到初步防止水力连通的作用；
（4）在衬砌管片上设置排水泄压孔，当衬砌管片背后水压力达到0.3MPa时，自动进行排水泄压施工作业。
2.根据权利要求1所述的大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，其特征在于：上述步骤（2）地下水预排放施工前将超前探测/注浆钻机更装成超前预注浆系统，并利用衬砌管片上的注浆孔对掘进施工前方周围范围内的土体进行预加固处理。
3.根据权利要求2所述的大坡度高埋深富水地层斜井TBM法施工水压控制方法，其特征在于：上述两个排水泄压孔对称布置在隧道底拱中心线两测52o角的位置。
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