CN113622957A - 一种适用于小断面的tbm不良地质段的塌方处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，所述方法包括如下步骤：1）对塌方段进行定位；2）对塌方段的地质情况和塌方范围进行预报；3）对塌方段进行围岩加固；4）利用木模进行支护，并回填混凝土；5）对撑靴挤压范围进行处理；6）处置效果检查。本发明具有安全可靠、成本低的优点，采用它能够及时的对塌方后的隧道进行处理，并且使得处理后的塌方具有更好的稳定性，不但保证了施工安全，降低了工程成本，而且，还能够大幅节省处置时间，缩短了整体施工时间，取得了良好的经济效益和社会效益。

Description

一种适用于小断面的TBM不良地质段的塌方处理方法

技术领域

本发明涉及一种TBM隧道施工方法，特别是一种适用于小断面的TBM不良地质段的塌方处理方法。

背景技术

TBM 是集机械、电子、液压、控制等技术为一体的自动化隧洞开挖衬砌成套设备，其隧洞施工具有快速、高效、优质、安全及环保的技术特点，已广泛应用于水利水电、交通、国防及市政等隧洞工程施工中。

目前，在隧道建设中，塌方是最常见的地质危害之一，一旦发生塌方，不仅造成工期延误、大幅度地提高工程费用，而且也会危及施工、技术人员的生命安全，还会造成工程质量隐患，给维修养护工作带来极大困难，甚至使隧道无法正常使用。在TBM掘进穿越不良地质区段，经常由于围岩极度破碎造成塌方，处理难度极大，造成TBM工期滞后。

发明内容

本发明的目的就是提供能及时对塌方段进行处理，且使得处理后的塌方区具有较好的稳定性的适用于小断面的TBM不良地质段的塌方处理方法。

本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，一种适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，所述方法包括如下步骤：

1）对塌方段进行定位；

2）对塌方段的地质情况和塌方范围进行预报；

3）对塌方段进行围岩加固；

4）利用木模进行支护，并回填混凝土；

5）对撑靴挤压范围进行处理；

6）处置效果检查。

其中，在所述步骤2）中，采用基于碴料和掘进参数的超前地质预报或超前地质钻探或地震波反射法的一种或多种地质探测方法，对施工掌子面前方的岩石强度、岩层的破碎程度、岩体规模大小、岩洞充填情况及岩溶水进行探测预报， 最终得到不良及灾害地质预报、断层构造及断层破碎带位置、性质、充填物状态、是否充水预报、地下水状态的预报以及围岩类别预报。

其中，在所述步骤3）中，还包括如下步骤：（1）对塌方体进行反压回填，即先对塌方段、牵引段进行反压，初步稳定塌方体；（2）采用浆液对围岩初期支护段进行加固。

进一步描述，在所述步骤（1）中，在对塌方体进行反压回填时，采用回填土方与石方，利用压实设备压紧，随后对塌方段进行加固处理、喷砼处理，初步稳定塌方体，形成作业平台以及减少临空面；在喷砼处理中，对塌方段的塌腔岩面喷射10cm厚的C25砼封闭围岩。

其中，在所述步骤（2）中，所述初期支护段包括第一牵引段、塌方段和第二牵引段，所述塌方段位于第一牵引段和第二牵引段之间。

其中，在所述步骤（2）中，所述浆液采用单液浆和双液浆对围岩进行加固形成整体，注浆压力为0.1～1MPa；其中，单液浆为水泥浆，双液浆为水泥和水玻璃按1：1混合形成。

进一步，在所述步骤4）中，待塌方段围岩整体加固后，利用木模进行支护并回填混凝土，选用C25混凝土进行回填，混凝土由低向高进行回填，一次回填厚度不宜超过50cm。

进一步，在所述步骤5）中，对撑靴挤压范围进行处理时，采用封模，利用C25混凝土进行回填。

为了保证质量，在所述步骤6）中，利用探地雷达对围岩注浆加固效果进行检查。

由于采用了上述技术方案，本发明具有安全可靠、成本低的优点，采用它能够及时的对塌方后的隧道进行处理，并且使得处理后的塌方具有更好的稳定性，不但保证了施工安全，降低了工程成本，而且，还能够大幅节省处置时间，缩短了整体施工时间，取得了良好的经济效益和社会效益。

附图说明

本发明的附图说明如下：

图1为塌方示意图；

图2为本发明的撑靴挤压位置封模回填混凝土示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。

实施例1：如图1、2所示，一种适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，所述方法包括如下步骤：

1）对塌方段进行定位；

2）对塌方段的地质情况和塌方范围进行预报；

3）对塌方段进行围岩加固；

4）利用木模进行支护，并回填混凝土；

5）对撑靴挤压范围进行处理；

6）处置效果检查。

其中，在所述步骤2）中，采用基于碴料和掘进参数的超前地质预报或超前地质钻探或地震波反射法的一种或多种地质探测方法，对施工掌子面前方的岩石强度、岩层的破碎程度、岩体规模大小、岩洞充填情况及岩溶水进行探测预报， 最终得到不良及灾害地质预报、断层构造及断层破碎带位置、性质、充填物状态、是否充水预报、地下水状态的预报以及围岩类别预报。

进一步描述，还包括如下步骤：（1）对塌方体进行反压回填，即先对塌方段、牵引段进行反压，初步稳定塌方体；（2）采用浆液对围岩初期支护段进行加固。

其中，在所述步骤（1）中，在对塌方体进行反压回填时，采用回填土方与石方，利用压实设备压紧，随后对塌方段进行加固处理、喷砼处理，初步稳定塌方体，形成作业平台以及减少临空面；在喷砼处理中，对塌方段的塌腔岩面喷射10cm厚的C25砼封闭围岩；在所述步骤（2）中，所述初期支护段包括第一牵引段1、塌方段2和第二牵引段3，所述塌方段2位于第一牵引段1和第二牵引段3之间。

在本发明中，将塌方后坠落至隧道内的土方与弃渣等进行反压回填，即将洞渣回填至坍塌体的洞内，并施加与塌落方向相反的作用力，为了避免填入的料渣在重力的作用下再次塌落，利用压实设备来对填入的填料进行压紧，随后对塌方段进行加固处理、喷砼处理，以便初步稳定塌方体，可形成作业平台以及减少临空面。在反压回填后，对塌方段的塌腔岩面喷射10cm厚的C25砼封闭围岩，防止塌方范围扩大以及岩体风化。此外，初期支护阶段的反压回填与喷砼处理范围不仅限于塌方段，可适当在其前后扩大一定范围，所以处理范围还包括第一牵引段1与第二牵引段3，这样可有效避免二次塌方的情况。

进一步，在所述步骤（2）中，所述浆液采用单液浆和双液浆对围岩进行加固形成整体，注浆压力为0.1～1MPa；其中，单液浆为水泥浆，双液浆为水泥和水玻璃按1：1混合形成。

采用浆液对整体围岩进行加固，从而提高渣体自身稳定性和强度，同时在原衬砌附近形成防水层；具体处置部位为第一牵引段1、塌方段2、第二牵引段3，详细地说，对第二牵引段3进行开挖后，对第二牵引段3对应部分实施周边注浆；对塌方段2未塌方部分开挖后，对对应部分实施周边注浆；对第一牵引段1开挖后，对第一牵引段1对应部分实施周边注浆。此外需要说明的是，周边注浆技术为现有的一种成熟的技术，在本申请中注浆孔孔口环向间距为150cm且纵向间距为150cm，注浆孔孔口以梅花型布置，注浆管采用φ42×4mm规格的热轧无缝钢花管，单根长度300cm。在加固塌方段2时，对塌体面进行喷浆处理，以封闭塌体面，在塌方段2的拱腰至拱脚段安装φ42×4mm小导管，小导管的长度为300cm，对反压回填至塌洞内的松散体注浆，以进行加固，注浆用料采用单液浆和双液浆进行围岩加固形成整体。

在注浆预加固和塌体面处理完成后，对塌方段2进行逐榀更换钢架，在未失稳段钢筋接头位置补锚杆，更换钢架并与未失稳的钢架连接牢固，在拱腰接头处增加C25砼基础，以使接头连成一体，起到预防变形和应力扩散作用，从而确保塌方段2的整体加固效果。

进一步，在所述步骤4）中，待塌方段围岩整体加固后，利用木模进行支护并回填混凝土，选用C25混凝土进行回填，混凝土由低向高进行回填，一次回填厚度不宜超过50cm。待塌方段围岩整体加固后，进行木模支护并回填C25混凝土，对空洞地段预埋输送泵管道，预埋三根管道延伸至塌方体顶部（为了在回填砼时均匀回填，避免浇筑砼时侧压受力，出现前期支护变形现象），塌方体空洞回填采用C25混凝土，考虑到塌方空洞大，回填砼方量大，岩体在外力、温度及人为操纵作用下的应力、变形和稳定性较差，混凝土拌制好后，采用输送泵进行泵送回填，回填时注意观察，待砼到达一定强度再次浇筑，直至浇筑饱满为止。监控量测，回填过程中测量人员使用全站仪对隧道拱顶下沉、净空变化加强监控，防止一次性注浆过快过大导致钢架变形，同样注浆结束后，使用全站仪加强对初支变形监控量测；经常检查和清洗注浆管，防止堵塞，发现问题，应及时处理。

由于撑靴挤压范围围岩破碎且强度较低，为了防止施工时撑靴挤压发生塌方，在所述步骤5）中，对撑靴挤压范围进行处理时，采用封模，利用C25混凝土4进行回填；先进行支护步骤，在撑靴挤压范围位置设置支护结构，在所述支护结构上设有与所述围岩连通的填装口，支护结构包括焊接固定的第一拱架和第一钢筋排，可以在第一钢筋排安装好后在第一钢筋排上开口形成填装口，支护结构用于限定TBM撑靴受力基体的外形，同时，支护步骤还用于稳固不良地质，降低不良地质处出现坍塌、掉块对盾构作业的影响，完成支护步骤之后选择合适的注浆管通过填装口进行混凝土的回填，其中混凝土选中C25混凝土。

为了保证施工质量，在所述步骤6）中，利用探地雷达对围岩注浆加固效果进行检查。探地雷达作为一种新的高分辨率、高效率无损的高新检测技术具有安全、方便、快捷等特性，检测项目主要包括隧道衬砌层厚度监控、衬砌层以内密实性及是否存在危及隧道安全的空洞、衬砌层内钢格栅、钢筋的分布情况等。

Claims (9)

1.一种适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：

1）对塌方段进行定位；

2）对塌方段的地质情况和塌方范围进行预报；

3）对塌方段进行围岩加固；

4）利用木模进行支护，并回填混凝土；

5）对撑靴挤压范围进行处理；

6）处置效果检查。

2.如权利要求1所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤2）中，采用基于碴料和掘进参数的超前地质预报或超前地质钻探或地震波反射法的一种或多种地质探测方法，对施工掌子面前方的岩石强度、岩层的破碎程度、岩体规模大小、岩洞充填情况及岩溶水进行探测预报， 最终得到不良及灾害地质预报、断层构造及断层破碎带位置、性质、充填物状态、是否充水预报、地下水状态的预报以及围岩类别预报。

3.如权利要求2所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是，在所述步骤3）中，还包括如下步骤：（1）对塌方体进行反压回填，即先对塌方段、牵引段进行反压，初步稳定塌方体；（2）采用浆液对围岩初期支护段进行加固。

4.如权利要求3所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤（1）中，在对塌方体进行反压回填时，采用回填土方与石方，利用压实设备压紧，随后对塌方段进行加固处理、喷砼处理，初步稳定塌方体，形成作业平台以及减少临空面；在喷砼处理中，对塌方段的塌腔岩面喷射10cm厚的C25砼封闭围岩。

5.如权利要求4所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤（2）中，所述初期支护段包括第一牵引段、塌方段和第二牵引段，所述塌方段位于第一牵引段和第二牵引段之间。

6.如权利要求5所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤（2）中，所述浆液采用单液浆和双液浆对围岩进行加固形成整体，注浆压力为0.1～1MPa；其中，单液浆为水泥浆，双液浆为水泥和水玻璃按1：1混合形成。

7.如权利要求6所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤4）中，待塌方段围岩整体加固后，利用木模进行支护并回填混凝土，选用C25混凝土进行回填，混凝土由低向高进行回填，一次回填厚度不宜超过50cm。

8.如权利要求7所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤5）中，对撑靴挤压范围进行处理时，采用封模，利用C25混凝土进行回填。

9.如权利要求7所述的适用于小断面TBM不良地质段的塌方处理方法，其特征是：在所述步骤6）中，利用探地雷达对围岩注浆加固效果进行检查。

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