CN113187499A - 一种风化蚀变带tbm卡机脱困方法 - Google Patents

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张立龙
谭忠盛
周振梁
郭震
魏飞
杨刚
任运仲
肖海晖
李珂
郑笑天
朱鹏程
李林峰
曾盼锋
刘彦章
周发成
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China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
Second Engineering Co Ltd of China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
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Beijing Jiaotong University
China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
Second Engineering Co Ltd of China Railway 16th Bureau Group Co Ltd
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    • E21D9/087Making by using a driving shield, i.e. advanced by pushing means bearing against the already placed lining with additional boring or cutting means other than the conventional cutting edge of the shield with a rotary drilling-head cutting simultaneously the whole cross-section, i.e. full-face machines
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    • EFIXED CONSTRUCTIONS
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    • E21D11/10Lining with building materials with concrete cast in situ; Shuttering also lost shutterings, e.g. made of blocks, of metal plates or other equipment adapted therefor
    • E21D11/105Transport or application of concrete specially adapted for the lining of tunnels or galleries ; Backfilling the space between main building element and the surrounding rock, e.g. with concrete

Abstract

本发明公开了一种风化蚀变带TBM卡机脱困方法,包括首先对护盾洞段的破碎围岩用高强注浆材料在拱顶进行注浆加固;再对护盾顶部破碎围岩用高强注浆材料进行注浆加固;然后对塌方空腔使用高强度轻质材料进行回填;从护盾后方打设超前管棚,用水泥浆对前方不稳定岩体进行加固;然后通过刀盘、刀孔及铲牙对刀盘前方松散体采用高强注浆加固;在护盾上方和超前管棚之间人工开挖小导洞至刀盘,并在刀盘位置环形清理刀盘周围松散碎石使刀盘脱困;TBM脱困后,出露护盾围岩加强支护,通过风化蚀变带安全缓速掘进。本发明通过在超前管棚注浆前,对护盾顶部等位置进行高强加固稳定,提高了安全性,极大地提高了TBM脱困的成功率。

Description

一种风化蚀变带TBM卡机脱困方法
技术领域
本发明涉及土木工程施工技术领域,具体来说,涉及一种风化蚀变带TBM卡机脱困方法。
背景技术
TBM掘进机由于其高效、安全的优越性能,在深埋长隧洞施工中得到愈来愈多的应用,但其对风化蚀变带的适应性较差,遇到风化蚀变带时难以顺利通过,容易发生TBM卡机事故。TBM卡机不仅造成严重的工期拖延,且一旦由于脱困失败而被迫放弃TBM,必然造成极大的损失。本发明正是基于此问题提出一种适用于不良地质段TBM卡机脱困施工新方法,能够实现在TBM通过风化蚀变带时TBM卡机后的脱困。
发明内容
针对相关技术中的上述技术问题,本发明提出一种风化蚀变带TBM卡机脱困方法,能够克服现有技术方法的上述不足。
为实现上述技术目的,本发明的技术方案是这样实现的:
一种风化蚀变带TBM卡机脱困方法,包括以下步骤:
S1: 首先对已出露护盾洞段的破碎围岩用60MPa以上的高强注浆材料在拱顶180°范围内进行注浆加固;
S2: 再对护盾顶部240°范围内破碎围岩用60MPa以上的高强注浆材料进行注浆加固;
S3: 注浆加固完成后,对塌方空腔使用60MPa以上的高强度轻质材料进行回填;
S4: 对塌方空腔回填后,从护盾后方打设超前管棚,用水泥浆对前方不稳定岩体进行加固;
S5: 然后通过刀盘、刀孔及铲牙,对刀盘前方松散体采用60MPa以上的高强注浆材料加固;
S6: 再在护盾上方和超前管棚之间人工开挖小导洞至刀盘,并在刀盘位置环形清理刀盘周围松散碎石和虚渣,使刀盘脱困;
S7: TBM脱困后,出露护盾围岩加强支护,通过风化蚀变带安全缓速掘进。
进一步地,步骤S1中,对护盾后5m的拱顶加固注浆,通过采用自进式中空注浆锚杆、高强注浆材料分多次进行不同程度不同范围的注浆加固。
进一步地,步骤S2中,护盾体注浆加固施工是在护盾体顶拱240°范围内,注浆布置采用四序孔施工。
进一步地,步骤S3中,所述塌方空腔回填是在扩挖钻孔工作间安装管棚钻机,采用轻型混凝土或珍珠岩的60MPa以上的高强度材料进行回填。
进一步地,步骤S4中,管棚注浆施工采用管内大循环施工工艺,孔口压入式注浆,利用排气管进行洗孔、排气、回浆及射浆,注浆顺序由两端向拱顶施工,施工分两序进行灌注,同时发现漏浆及时封堵。
进一步地,步骤S6施工开挖小导洞采用钢拱架进行支护,拱架两侧和上方安装厚铁板,铁板与门架进行焊接。
进一步地,步骤S7中,在不良地段采用低扭矩、低转速缓慢通过,待掌子面磨平后,逐步提高刀盘转速和推进力且该段一次支护在围岩设计支护参数的基础上进行加强。
本发明的有益效果:通过在超前管棚注浆前,对护盾顶部、已出露护盾洞段破碎围岩区进行高强加固稳定,不仅提高了安全性,也为在盾尾后方扩挖工作间完成管棚注浆、塌方空腔回填的止浆效果提供了保障;护盾范围注浆、超前管棚施工完毕后,通过在护盾与管棚间施工小导洞,与在TBM撑靴处及后配套后方的迂回导洞法相比,不仅极大的保障了施工人员的安全,且减少了开挖量;对小导洞的支护采用钢拱架进行支护,拱架两侧和上方安装厚铁板,提高了支护效果,避免了落石掉落;通过对塌腔回填、超前管棚注浆、通过刀孔对掌子面加固,开挖导洞对刀盘周围清理,这些工序使碎散岩体固结成整体,能够自稳,不能对刀盘形成挤压,极大提高了TBM脱困的成功率;并且在刀盘脱困后采用缓慢速度以及合理的加强支护通过不良地质区,避免了再次被困。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图。
图2是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图二。
图3是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图三。
图4是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图四。
图5是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图五。
图6是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图六。
图7是根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法的施工步骤示意图七。
图中:1.刀盘、2.护盾、3.自进式中空注浆锚杆、4.塌方空腔、5.虚渣、6.护盾拱顶、7.高强度材料、8. 超前管棚、9. 轻型材料、10. 掌子面、11. 小导洞、12. 加强支护。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围,为了方便理解本发明的上述技术方案,以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
如图1-7所示,根据本发明实施例所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,步骤包括首先对护盾2后5m的拱顶固结灌浆,在拱顶180°范围打设φ25自进式中空注浆锚杆3,采用CG-P106型60MPa以上的高强注浆材料对已出露护盾洞段破碎围岩进行注浆加固;然后对护盾拱顶6的240°范围破碎围岩布设自进式中空注浆锚杆3,用所述高强注浆材料进行注浆加固。
在护盾2后方的扩挖钻孔工作间,利用回填管,在回填管内埋设排气管,回填采用60MPa以上的高强度材料7进行回填;在护盾2后方的钻孔工作间打设30m长Φ108超前管棚8,用水泥浆对前方拱顶120°范围内不稳定岩体进行加固。
管棚注浆施工采用管内大循环施工工艺,孔口压入式注浆,利用排气管进行洗孔、排气、回浆及射浆,注浆顺序由两端向拱顶施工,施工分两序进行灌注,同时发现漏浆及时封堵。
由刀盘1、刀孔及铲牙向刀盘1前方、径向打设玻璃纤维,自进式中空注浆锚杆3对刀盘1前方松散岩体进行固结加固。超前管棚8施工完毕后,在护盾2与超前管棚8之间施工开挖小导洞11,采用钢拱架进行加强支护12,拱架两侧和上方安装厚铁板,铁板与门架进行焊接,用以防止碎石掉落。
在刀盘1的位置开始沿护盾2的方向进行环形开挖,保证刀盘1及刀盘1与护盾2连接处碎石以及虚渣5清理干净。开挖完成后,环向立两榀钢拱架。
TBM脱困后掘进时,采用低扭矩、低转速缓慢通过,并对出露护盾2围岩加强支护12。待掌子面10磨平后,逐步提高刀盘1的转速和推进力。
综上所述,借助于本发明的上述技术方案,通过在超前管棚注浆前,对护盾顶部、已出露护盾洞段破碎围岩区进行高强加固稳定,不仅提高了安全性,也为在盾尾后方扩挖工作间完成管棚注浆、塌方空腔回填的止浆效果提供了保障;护盾范围注浆、超前管棚施工完毕后,通过在护盾与管棚间施工小导洞,与在TBM撑靴处及后配套后方的迂回导洞法相比,不仅极大的保障了施工人员的安全,且减少了开挖量;对小导洞的支护采用钢拱架进行支护,拱架两侧和上方安装厚铁板,提高了支护效果,避免了落石掉落;通过对塌腔回填、超前管棚注浆、通过刀孔对掌子面加固,开挖导洞对刀盘周围清理,这些工序使碎散岩体固结成整体,能够自稳,不能对刀盘形成挤压,极大提高了TBM脱困的成功率;并且在刀盘脱困后采用缓慢速度以及合理的加强支护通过不良地质区,避免了再次被困。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已,并不用以限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1: 首先对已出露护盾洞段的破碎围岩用60MPa以上的高强注浆材料在拱顶180°范围内进行注浆加固;
S2: 再对护盾拱顶(6)240°范围内破碎围岩用60MPa以上的高强注浆材料进行注浆加固;
S3: 注浆加固完成后,对塌方空腔(4)使用60MPa以上的高强度材料(7)进行回填;
S4: 对塌方空腔(4)回填后,从护盾(2)后方打设超前管棚(8),用水泥浆对前方不稳定岩体进行加固;
S5: 然后通过刀盘(1)、刀孔及铲牙,对刀盘(1)前方松散体采用60MPa以上的高强注浆材料加固;
S6: 再在护盾(2)上方和超前管棚(8)之间人工开挖小导洞(11)至刀盘(1),并在刀盘(1)位置环形清理刀盘(1)周围松散碎石和虚渣(5),使刀盘(2)脱困;
S7: TBM脱困后,出露护盾(2)围岩加强支护(12),通过风化蚀变带安全缓速掘进。
2.根据权利要求1所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,步骤S1中,对护盾(2)后5m的拱顶加固注浆,通过采用自进式中空注浆锚杆(3)、60MPa以上的高强注浆材料分多次进行不同程度不同范围的注浆加固。
3.根据权利要求1所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,步骤S2中,护盾体注浆加固施工是在护盾拱顶(6)240°范围内,注浆布置采用四序孔施工。
4.根据权利要求1所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,步骤S3中,所述塌方空腔(4)回填是在扩挖钻孔工作间安装管棚钻机,采用轻型混凝土或珍珠岩的60MPa以上的高强度材料(7)进行回填。
5.根据权利要求1所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,步骤S4中,管棚注浆施工采用管内大循环施工工艺,孔口压入式注浆,利用排气管进行洗孔、排气、回浆及射浆,注浆顺序由两端向拱顶施工,施工分两序进行灌注,同时发现漏浆及时封堵。
6.根据权利要求1所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,步骤S6施工开挖小导洞(11)采用钢拱架进行支护,拱架两侧和上方安装厚铁板,铁板与门架进行焊接。
7.根据权利要求1所述的风化蚀变带TBM卡机脱困方法,其特征在于,步骤S7中,在不良地段采用低扭矩、低转速缓慢通过,待掌子面(10)磨平后,逐步提高刀盘(1)转速和推进力且该段一次支护在围岩设计支护参数的基础上进行加强。
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