CN106014428B - Tbm通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法。本发明的目的是：使得TBM通过该区域时，两洞之间的围岩无法形成高应力区域，消除岩爆风险。本发明的技术方案是：该围岩预处理方法步骤如下：1、确定预处理区域，TBM掘进方向上拟施工隧洞与相邻现有隧洞之间的净间距小于2倍TBM拟施工隧洞洞径的区域为预处理区域；2、控制性爆破；2.1、通过现有隧洞往预处理区域内、现有隧洞与拟施工隧洞之间的岩柱区域布置若干排爆破孔Ⅰ；2.2、通过现有隧洞往拟施工隧洞拱顶和拟施工隧洞远离现有隧洞侧的拱肩部位布置若干排爆破孔Ⅱ；2.3、先起爆爆破孔Ⅰ，后起爆爆破孔Ⅱ；3、注入高压水，选取部分爆破孔Ⅰ进行循环注水加压；4、TBM正常掘进。

Description

TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法
技术领域
本发明涉及一种TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法。
背景技术
对于深埋隧洞而言，若洞间距过小，则两洞之间岩柱由于应力集中，会产生一个高应力区域，该区域倾向于积聚能量，因此具有较高的岩爆发生风险。当TBM经过相邻隧洞时，若两洞之间的净间距过小，则岩爆风险将显著提升。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：针对上述存在的问题，提供一种TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，使得TBM通过该区域时，两洞之间的围岩无法形成高应力区域，消除岩爆风险。
本发明所采用的技术方案是：一种TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于步骤如下：
1、确定预处理区域，TBM掘进方向上拟施工隧洞与相邻现有隧洞之间的净间距小于2倍TBM拟施工隧洞洞径的区域为预处理区域；
2、控制性爆破；
2.1、通过现有隧洞往预处理区域内、现有隧洞与拟施工隧洞之间的岩柱区域布置若干排爆破孔Ⅰ；
2.2、通过现有隧洞往拟施工隧洞拱顶和拟施工隧洞远离现有隧洞侧的拱肩部位布置若干排爆破孔Ⅱ；
2.3、先起爆爆破孔Ⅰ，后起爆爆破孔Ⅱ；
3、注入高压水，选取部分爆破孔Ⅰ进行循环注水加压；
4、TBM正常掘进。
所述爆破孔Ⅰ的爆破装药长度L1＝1/3L，L为现有隧洞与拟施工隧洞之间的岩柱的厚度；所述爆破孔Ⅱ的爆破装药长度L2＝1.5D，D为拟施工隧洞洞径。
所述爆破孔Ⅰ沿现有隧洞轴线方向上的间距为2m，所述爆破孔Ⅱ沿现有隧洞轴线方向上的间距为2m。
所述爆破孔Ⅰ与爆破孔Ⅱ的爆破间隔为0.5s。
循环注水加压累计3个压力循环，每个压力循环的时间大于等于5分钟，最大压力大于等于8MPa。
若注水工程中，未注水的爆破孔Ⅰ中有水流出，则停止注水。
本发明的有益效果是：本发明针对TBM穿越洞段的潜在高应力围岩区域，通过控制性爆破松弛和注入高压水压裂两种技术手段，预先制造人工裂纹，达到松弛岩体和降低应力集中的目的，从而消除TBM通过该洞段的强岩爆风险，创造安全的施工环境。
附图说明
图1为实施例的平面布置示意图。
图2为图1的A-A剖视图。
具体实施方式
本实施例为一种TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法。如图1、图2所示，绕行洞1与TBM掘进设计线路上的拟施工隧洞22之间的净间距较小，并且现有隧洞1(绕行洞)的开挖过程中即存在强岩爆风险时，可采用本实施例的方法对该洞段的围岩进行预处理，具体步骤如下：
1、确定预处理区域，TBM掘进方向上拟施工隧洞22与相邻的现有隧洞1之间的净间距小于2倍TBM拟施工隧洞22洞径(D)的区域均为预处理区域，将预处理区域分成10m一个施工段，分段施工。
2、当TBM掌子面21距离预处理区域50m时，停止TBM掘进，等完成预处理区域围岩的人工裂纹后，让TBM继续掘进。
3、控制性爆破；
3.1、通过绕行洞(现有隧洞1)往预处理区域内、绕行洞与拟施工隧洞22之间的岩柱3(厚度L)区域布置5排爆破孔Ⅰ4，爆破孔Ⅰ4沿绕行洞轴线方向上的间距为2m，在1/3倍岩柱3厚度范围内制造人工裂纹，爆破装药长度L1＝1/3L；
3.2、通过绕行洞往拟施工隧洞22拱顶和右侧拱肩部位布置3排爆破孔Ⅱ5(见图2)，爆破孔Ⅱ5沿绕行洞轴线方向上的间距为2m，装药长度L2＝1.5D，在TBM顶拱和右侧拱肩部位制造人工裂纹；
3.3、爆破过中沿着轴线方向上先起爆岩柱区域的5排爆破孔Ⅰ4，后起爆TBM顶拱和右侧拱肩部位的3排爆破孔Ⅱ5，爆破间隔0.5s，制造10m长度范围内岩柱区域和TBM右上方部位的裂纹。
4、完成预处理区域的控制性爆破后，采用高压水对部分爆破孔(每个断面选图2中的Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ号孔)进行循环注水加压，累计3个压力循环，每个循环的时间不得少于5分钟，加压过程中监测压力-流量曲线，并封闭孔口2m段长，压水循环中最大压力不得低于8MPa。尽量使得第一个压力循环出现人工裂纹继续扩张的破裂压力，若注水过程中，其他爆破孔有水流出，则停止注水，完成该孔的压水循环。
5、完成预处理后，让TBM开始正常掘进，TBM通过该预处理洞段时，降低掘进速度，确保TBM每个开挖进尺循环中，TBM的边顶拱部位均完成系统锚杆支护。

Claims (6)

1.一种TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于步骤如下：
1.1、确定预处理区域，TBM掘进方向上拟施工隧洞与相邻现有隧洞之间的净间距小于2倍TBM拟施工隧洞洞径的区域为预处理区域；
1.2、控制性爆破；
1.2.1、通过现有隧洞往预处理区域内、现有隧洞与拟施工隧洞之间的岩柱区域布置若干排爆破孔Ⅰ；
1.2.2、通过现有隧洞往拟施工隧洞拱顶和拟施工隧洞远离现有隧洞侧的拱肩部位布置若干排爆破孔Ⅱ；
1.2.3、先起爆爆破孔Ⅰ，后起爆爆破孔Ⅱ；
1.3、注入高压水，选取部分爆破孔Ⅰ进行循环注水加压；
1.4、TBM正常掘进。
2.根据权利要求1所述的TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于：所述爆破孔Ⅰ的爆破装药长度L1＝1/3L，L为现有隧洞与拟施工隧洞之间的岩柱的厚度；所述爆破孔Ⅱ的爆破装药长度L2＝1.5D，D为拟施工隧洞洞径。
3.根据权利要求1或2所述的TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于：所述爆破孔Ⅰ沿现有隧洞轴线方向上的间距为2m，所述爆破孔Ⅱ沿现有隧洞轴线方向上的间距为2m。
4.根据权利要求1所述的TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于：所述爆破孔Ⅰ与爆破孔Ⅱ的爆破间隔为0.5s。
5.根据权利要求1所述的TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于：循环注水加压累计3个压力循环，每个压力循环的时间大于等于5分钟，最大压力大于等于8MPa。
6.根据权利要求5所述的TBM通过具有强岩爆风险绕行洞段的围岩预处理方法，其特征在于：若注水工程中，未注水的爆破孔Ⅰ中有水流出，则停止注水。
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