CN109681221A - 敞开式tbm的盾尾支护结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种敞开式TBM的盾尾支护结构，包括钢拱架和位于顶拱120°～140°范围的从McNally系统的孔口送出的钢筋排，钢筋排在洞轴向方向上布置，沿着环向依次分为多个单元，在每个单元的钢筋排的顶部沿着钢筋排的长度方向设置有钢板，钢板与钢筋排相互焊接形成肋板，McNally系统的孔口为沿着周向依次排列的多个宽缝孔口，每个肋板从McNally系统的一个宽缝孔口中送出，使肋板置于钢拱架外侧，与岩壁紧贴，肋板与钢拱架组成环向分布的肋板棚护联合的盾尾支护结构，达到快速封闭支撑顶部出露的不稳定岩体的目的，解决了敞开式TBM穿越不稳定岩体时隧洞顶部塌落、掉块、溜渣等一系列问题，具有施工快速、方便、支护封闭及时、联合支护结构承载力高的特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种支护结构，尤其是一种敞开式TBM的盾尾支护结构，适用于敞开式TBM穿越不良地质洞段的快速围岩封闭支护。
背景技术
多年来，敞开式TBM通过不良地质围岩洞段的适应性一直较差，尤其隧洞顶部塌方松散结构无法及时封闭，导致盾尾大范围塌方、溜渣，引发钢拱架大变形，甚至引起TBM卡机。敞开式TBM通过不良地质洞段的难点就是快速实施护盾尾部封闭式支护结构，并保证支护结构刚度足够支撑洞顶大范围塌落体压重及其它荷载的联合作用。敞开式TBM目前通常采用McNally钢筋排支护系统通过不良地质洞段，但这种支护结构存在以下局限性：
①钢筋排刚度较小，难以承担洞顶较大范围的塌落荷载，易造成盾尾拱架大变形，因拱架处理花费大量时间精力，明显降低了敞开式TBM工效；
②钢筋排环向间距较大，不能完全封闭岩面，环向钢筋间间隙通常是破碎岩体集中掉落区域，若不能及时处理，极易引发大范围塌方。
根据以上分析，当敞开式TBM通过不良地质洞段时，因围岩稳定性极差，围岩荷载大，必须采用强支护措施，且应能快速施工、快速封闭岩面。因此，急需一种新型的快速封闭岩面的支护结构及适用于敞开式TBM的支护系统。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是，提供一种敞开式TBM的盾尾支护结构，能快速封闭敞开式TBM护盾尾部洞顶的不稳定岩面，且支护结构刚度大。
为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案是：一种敞开式TBM的盾尾支护结构，包括钢拱架和位于顶拱120°～140°范围的从McNally系统的孔口送出的钢筋排，钢筋排在洞轴向方向上布置，沿着环向依次分为多个单元，在每个单元的钢筋排的顶部沿着钢筋排的长度方向设置有钢板，钢板与钢筋排相互焊接形成肋板，McNally系统的孔口为沿着周向依次排列的多个宽缝孔口，每个肋板从McNally系统的一个宽缝孔口中送出，使肋板置于钢拱架外侧，与岩壁紧贴，肋板与钢拱架组成环向分布的肋板棚护联合的盾尾支护结构。
所述由钢板和钢筋排组成的环向分布的棚护肋板在环向密排分布，以减小相邻两块钢板之间的间隙，减少缝间溜渣量。
所述每块肋板端部与钢拱架焊接。
本发明的有益效果：解决了敞开式TBM穿越不稳定岩体时隧洞顶部塌落、掉块、溜渣等一系列问题，避免了常用的钢筋排支护系统无法及时封闭岩面引起的不稳定岩体塌落范围大、破碎岩块频繁掉落及细颗粒岩体溜渣多等问题，提高了敞开式TBM在L1区的支护刚度，减少了清渣工作量及附加工序转换时间，保障了敞开式TBM穿越破碎不良地质岩体时的连续稳步掘进。本发明施工快速、方便、支护封闭及时、联合支护结构承载力高，有益于提升敞开式TBM对不良地质洞段的适应性，工序转换快，可靠性高。
附图说明
图1是本发明敞开式TBM的盾尾支护结构的示意图。
图2是本发明肋板及Mcnally宽缝孔口结构的细部示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明：
如图1、2所示，本发明的敞开式TBM的盾尾支护结构，包括钢拱架4和位于顶拱120°～140°范围的从McNally系统的孔口送出的钢筋排2，其特征在于，钢筋排2在洞轴向方向上布置，沿着环向依次分为多个单元，在每个单元的钢筋排2的顶部沿着钢筋排的长度方向设置有钢板1，钢板1与钢筋排2相互焊接形成肋板，McNally系统的孔口为沿着周向依次排列的多个宽缝孔口3，每个肋板从McNally系统的一个宽缝孔口3中送出，使肋板置于钢拱架4外侧，与岩壁紧贴，肋板与钢拱架4组成环向分布的肋板棚护联合的盾尾支护结构。
所述由钢板1和钢筋排2组成的环向分布的棚护肋板在环向密排分布，以减小相邻两块钢板1之间的间隙，减少缝间溜渣量。
所述每块肋板端部与钢拱架4焊接。
具体地说，钢板1与钢筋排2焊接后形成抗弯刚度大的肋板，能够承担钢拱架4间塌落荷载的作用而不产生较大的挠度。密排肋板与钢拱架4形成的联合承载结构能强力支撑顶部不稳定岩体，McNally宽缝孔口结构3为密排肋板的快速施工提供保障，综合实现了敞开式TBM在L1区快速封闭拱顶、提供高支护刚度、减少顶拱掉渣量、保障TBM连续稳步掘进的综合目标。本发明施工快速、方便、支护封闭及时、联合支护结构承载力高，工序转换快，可靠性高，对不良地质洞段的适应性强。
McNally槽孔为宽缝式孔口3，从而便实现肋板的快速施工。
钢板1厚度及钢筋排2间距根据刚度需求设置，且钢板1与钢筋排2之间焊接牢固。
所述由钢板1和钢筋排2组成的肋板在敞开式TBM护盾5内部，从McNally宽缝孔口3中送出，肋板置于钢拱架4外侧，与岩壁紧贴。
所述McNally宽缝孔口3位于敞开式TBM的护盾内侧，孔口用于肋板的输送，孔口高度根据开挖直径与拱架外径间的差值及工作空间综合确定，孔口宽度根据肋板宽度、槽孔结构受力特征及工序转换等因素综合确定。
所述由钢板1和钢筋排2组成的肋板在顶拱120°～140°范围内形成环向分布的棚护肋板，肋板端部与钢拱架4焊接牢固，保证肋板在施工过程中不因受围岩荷载作用而掉落。
环向密排的肋板，当顶部岩体需进行超前或径向注浆处理时，可取消某一个或几个McNally系统的槽孔中的肋板、或相应减小该区域的肋板长度，即可为灌浆预留出钻孔位置，从而实现顶部岩体的堵水和加固目的。
所述由钢板1和钢筋排2组成的环向分布的棚护肋板与钢拱架4形成联合受力结构，可达到快速封闭并支撑顶部出露的不稳定岩体的目的。
以上所述的实施例仅用于说明本发明的技术思想及特点，其目的在于使本领域内的技术人员能够理解本发明的内容并据以实施，不能仅以本实施例来限定本发明的专利范围，即凡本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍落在本发明的专利范围内。
Claims (3)
1.一种敞开式TBM的盾尾支护结构，包括钢拱架(4)和位于顶拱120°～140°范围的从McNally系统的孔口送出的钢筋排(2)，其特征在于，钢筋排(2)在洞轴向方向上布置，沿着环向依次分为多个单元，在每个单元的钢筋排(2)的顶部沿着钢筋排的长度方向设置有钢板(1)，钢板(1)与钢筋排(2)相互焊接形成肋板，McNally系统的孔口为沿着周向依次排列的多个宽缝孔口(3)，每个肋板从McNally系统的一个宽缝孔口(3)中送出，使肋板置于钢拱架(4)外侧，与岩壁紧贴，肋板与钢拱架(4)组成环向分布的肋板棚护联合的盾尾支护结构。
2.根据权利要求1所述敞开式TBM的盾尾支护结构，其特征在于，所述由钢板(1)和钢筋排(2)组成的环向分布的棚护肋板在环向密排分布，以减小相邻两块钢板(1)之间的间隙，减少缝间溜渣量。
3.根据权利要求1所述敞开式TBM的盾尾支护结构，其特征在于，所述每块肋板端部与钢拱架(4)焊接。
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