CN114109421A - 敞开式tbm通过长大断层破碎带的施工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种敞开式TBM过长大断层破碎带的施工方法，其采用上半断面开挖+TBM掘进的方式通过断层破碎带段，在护盾上方施作管棚工作室，在洞室内施作超前管棚并注浆加固；管棚施作完成后向掌子面前方进行上半断面导坑开挖，由上而下分部开挖并及时支护。该方法适用于TBM过长大断层施工，超前TBM掌子面对上半断面人工开挖支护，减小刀推进及刀盘周边阻力，避免TBM卡机，保证TBM连续推进；半断面循环加固开挖，避免了TBM作业空间小就地加固不到位，掘进过程中出现超量出渣，隧道坍塌风险；半断面导坑法开挖，围岩条件可直观判断，支护参数可灵活调整，一次支护到位，施工质量、安全均可得到保证，同时避免TBM掘进通过后对盲区进行针对性补二次充注浆加固。
Description
技术领域
本发明涉及盾构施工技术领域，具体涉及一种敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法。
背景技术
TBM是一种集掘进、出渣、导向、支护和通风防尘等多功能为一体的大型高效隧道施工机械，主要包括敞开式TBM、护盾式TBM；其中，敞开式TBM主要适应于硬岩，能利用自身支撑机构撑紧洞壁以承受向前推进的反作用力及反扭矩的全断面岩石掘进机。
然而由于复杂地质影响，采用敞开式TBM工法在进行隧道施工时有时会遭遇长大断层破碎带的难题，如长大断层破碎带条件下，TBM掘进掌子面及盾体上方持续垮塌，导致超量出渣，导致隧道施工过程中存在TBM频繁卡机、隧道突涌冒顶、坍塌的风险。遭遇卡机后，采用绕洞钻爆法脱困处理施工工程量大、安全风险性较高、施工组织难度大、工期不可控。不良地质段TBM卡机对工期及成本影响极大。
为了隧道掘进工程的顺利进行，需要开发TBM掘进施工方法，以实现TBM不良地质段超前预加固及避免TBM卡机，进而能够节省工期及成本，并消除安全隐患。
发明内容
本发明旨在提供一种敞开式TBM通过长大断层破碎带的施工方法，解决现有技术中敞开式TBM难以通过长大断层破碎带或在断层破碎带且极易卡机的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明主要采用以下技术路线：
采用上半断面开挖+TBM掘进的方式通过断层破碎带段，在护盾上方开挖180°施作管棚工作室，在洞室内施作超前管棚并注浆加固；管棚施作完成后向掌子面前方进行上半断面导坑开挖，由上而下分部开挖并及时支护；第一循环开挖25m，完成后向掘进至已按半断面开挖的掌子面处，再停机进行第二循环管棚施工及半断面开挖，直至通过该断层破碎带段。具体技术方案如下：
设计一种敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，包括如下步骤：
（1）施工准备：同步进行超前泄水、盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口注浆加固施工，验证盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口加固达到标准或要求后再进行下步施工；
（2）侧导坑施工：人工开挖导坑，手推车出渣，两侧导坑同步开挖；导坑开挖至距离刀盘3～5m处开始盾体区域扩挖施工；
（3）盾体区域扩挖施工：侧导坑开挖完成后以人工方式从两侧自下而上对拱部进行扩挖，扩挖长度为刀盘向后4m；刀盘区域施做成帽檐形式利用斜撑固定在后部门架上；
（4）第一阶段半断面施工：利用侧导坑扩挖空间，对拱部施作超前管棚，预加固前方围岩，对管棚注浆加固后，进行半断面开挖；
（5）TBM掘进：清除作业区域内杂物后，分离导坑竖撑与护盾，随即TBM掘进，开挖至第一阶段下台阶处停机；
（6）下一循环：第一阶段掘进完成后，在第一阶段净空断面基础上收缩断面30cm后按照第一阶段施工流程继续施工，直至通过断层破碎带；
（7）扩挖区域回填：TBM通过断层破碎带后，针对揭露出护盾后的扩挖区域，采用分段关模注浆回填。
在所述步骤（1）中，为保证盾体区域扩挖施工安全，从盾尾斜向掌子面方向打设注浆管或从刀盘内向掌子面打设注浆管进行盾体周边围岩注浆加固，盾尾注浆管安装前段呈放射型向两端扩散，用以增大注浆加固范围。
在所述步骤（2）中，侧导坑支护参数为：HW150型钢支撑架、间距0.75m/榀；支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm。
在所述步骤（3）中，盾体区域扩挖净高1.3m。主要支护参数为：HW150型钢支撑架，间距0.75m/榀；支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm。
在所述步骤（4）中，管棚在TBM开挖轮廓面管棚环向间距40cm，打设角度1°～3°，管棚分节长度为1.5m，管节间采用套管连接，相邻管棚接口位置错开，错开长度不小于1.0m，管棚尾端设置3m止浆段，其余部位梅花形布置溢浆孔。
在所述步骤（4）中，第一阶段半断面先人工配合风镐自上而下、分为上下台阶开挖，上台阶达到6m、下台阶达到4.5m后，人工开挖出渣以人工手推车通过侧导坑出渣；采用钻爆法继续上下台阶法开挖，每循环开挖长度0.75m，每三循环上下台阶各打设一个地质探孔，探孔长度3m，确定开挖是否安全；当上台阶长度达到25m后停止开挖，将渣体人工运至刀盘处，转动刀盘通过TBM出渣系统出渣。
在所述步骤（4）中，半断面导坑支护：HW150型钢支撑架，间距0.75m，拱脚打设3m长锁脚锚管，全环按照0.6m×0.6m间距打设3m长“L”型砂浆锚杆。
在所述步骤（5）中，导坑扩挖区域揭露出护盾后，隧道初支拱架间距与导坑拱架间距保持一致，并与导坑竖撑焊接牢固。
在所述步骤（7）中，扩挖区域按照环纵向2.0×2.0m埋设φ76泵送管及φ42注浆管，泵送管埋至距离开挖轮廓面20cm处，φ42尖锥形注浆管顶至开挖轮廓面，并与初支拱架焊接牢固。
在所述步骤（7）中，利用已支护型钢钢架对塌腔范围及周边绑扎木模进行封闭，模板架立需绑扎牢固，缝隙堵塞严密，防止漏浆；模板安装后泵送C25混凝土，混凝土由洞外拌合站集中拌制，有轨罐车运输进洞，从TBM自带混凝土输送泵处延伸泵送管路至扩挖区域处进行混凝土灌注。
本发明的主要有益技术效果在于：
1.超前TBM掌子面对上半断面人工开挖支护，减小刀推进及刀盘周边阻力，避免TBM卡机，基本保证了TBM在断层破碎带中连续推进。
2.以TBM掘进为主，辅助仅对上半断面采用人工开挖处理，相较于传统的迂回导坑法超前处理断层破碎带工作量小，节约成本。
3.超前采用半断面循环加固开挖，创造了有利的超前加固作业条件，避免了TBM作业空间小就地加固不到位，掘进过程中出现超量出渣，隧道坍塌风险。
4.半断面导坑法开挖，围岩条件可直观判断，支护参数可灵活调整，一次支护到位，施工质量、安全均可得到保证，同时避免TBM掘进通过后对盲区进行针对性补二次充注浆加固。
附图说明
图1 为本发明实施例中半断面导坑法施工工艺流程图。
图2 为本发明实施例中左右侧导坑施工侧面示意图。
图3 为本发明实施例中左右侧导坑施工断面示意图（A-A）。
图4 为本发明实施例中左右侧导坑施工断面示意图(B-B)。
图5 为本发明实施例中左右侧导坑施工平面示意图。
图6 为本发明实施例中护盾扩挖施工侧面示意图（C-C）。
图7 为本发明实施例中侧导坑扩挖施工断面示意图（C-C）。
图8为本发明实施例中侧导坑扩挖施工平面示意图（C-C）。
图9 为本发明实施例中第一阶段半断面开挖示意图（D-D）。
图10为本发明实施例中第二阶段半断面开挖示意图（E-E）。
图11为本发明实施例中泵送管及注浆管安装示意图。
以上图中，1为敞开式TBM，2为侧导坑，3为型钢支撑架，4为左侧导坑，5为右侧导坑，6、7为锁脚锚管，8为TBM开挖轮廓线，9为护盾，10、11为横撑，12、13为竖撑，14为刀盘，15为护盾扩挖起始位置，16为盾尾，17为TBM开挖轮廓线，18为导坑开挖轮廓线，19为超前管棚，20为锁脚锚管，21为型钢支撑，22为预留台阶，23为人工开挖段，24为钻爆开挖段，25为下半断面，26为上半断面，27为L型砂浆锚杆，28为HW150型钢支撑架，29为扩挖初支钢架，30为泵送管，31为小导管。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来说明本发明的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本发明，并不以任何方式限制本发明的范围。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例一：
2021年1月28日，高黎贡山隧道出口平导TBM掘进至里程PDZK219+841.7,盾尾揭示围岩为变质砂岩，围岩完整性差，岩体破碎，呈块状及碎块状，伴有滴状渗水、线状出水。TBM推进过程中扭矩突然增大至5000～7000KN.m，随后进入刀盘查看时刀孔、刮渣口均被粉细砂夹块石堵死，且块石强度较高，现场通过刀孔清理积渣块石后多次尝试转刀盘推进，均存在扭矩快速上升、推力达到极限时无法推动，且刀盘刀孔、刮渣口再次被碎石、大块石堵死现象。
TBM掘进受阻后，现场通过采用护盾扩挖，超前掌子面上半断面开挖，刀盘掏渣及超前管棚加固掘进通过断层破碎带。
具体方法如下：
1.施工工艺流程：敞开式TBM采用半断面导坑通过长大断层破碎带的施工工艺流程见图1所示。
2.施工准备：施工准备主要包含超前泄水、盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口加固，三者同步施工，盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口加固完成后钻孔验证，确保加固到位后方可进行下步施工。
（1）侧导坑开口加固：为保证开口处开挖过程中上方及周边岩体稳定，对该处岩体进行注浆加固，该处注浆加固选用单/双液浆。漏浆严重情况下使用双液浆，其余以注单液浆为主。
① 浆液配置，见表1。
表1 浆液配比参数
② 注浆：注浆之前，连接注浆管路，并对管路进行试压力，以此确定管路是否漏浆和空载压力；注浆时合理确定注浆顺序，先从拱顶部位开始。注浆时密切观察注浆流量、注浆压力及周围初支情况,如出现压力迅速上升而浆液却不易注入或注入量很小的情况，应降低浆液浓度，同时检查注浆管有无堵塞，并加以疏通。
③ 注浆结束标准：注浆压力逐步升高至设计终压，并继续注浆10min 以上，且进浆速度为开始进浆速度的1/4，注浆结束时的进浆量小于20L/min。
（2）超前泄水：如果地层含水量较为丰富，为确保盾体区域加固效果，防止进一步恶化围岩，为后续施工创造有利条件，于护盾后方拱腰两侧采用潜孔钻机打设孔深为35m，偏角12°，仰角15°的泄水孔（根据不同机型，适当调整角度、孔深及孔数，以达到泄水效果为依据）。
（3）盾体区域及掌子面加固：为保证盾体区域扩挖施工安全，从盾尾斜向掌子面方向打设注浆管或从刀盘内向掌子面打设注浆管进行盾体周边围岩注浆加固。
盾尾注浆管安装前段可呈放射型向两端扩散，用以增大注浆加固范围，注浆管安装可采用注浆小导管或玻璃纤维中空锚杆，护盾前方为松散堆积体不能成孔时，利用YT-28钻机将前端带有尖锥的小导管顶入，当导管顶入困难时可采用玻璃纤维中空锚杆做注浆管使用。刀盘内采用玻璃纤维中空锚杆做注浆管注浆（注浆孔布置可根据机型及松散体位置范围灵活调整）。
① 盾体周边加固材料的选用：为避免水泥单液浆及双液浆在松散破碎以及地下水较发育的断层破碎带段注浆，浆液易四处流串流入设备内部，导致设备损坏；故盾体及掌子面注浆加固选用具有良好的快速凝结能力且不会造成设备损坏的化学浆液。
化学浆液为聚氨酯类材料（来源于巩义市宏超建材有限公司）分为堵水型和加固型两种型号，地下水发育处采用堵水型（见表2），其余部位采用加固型（见表3）。
② 注浆参数，见表2、表3。
表2 化学浆液主要性能指标表 （堵水型）
表3 化学浆液主要性能指标表 （加固型）
③ 注浆：注浆泵采用3ZBQS-12/20型气动注浆泵，该型号泵其进气压力为0.4～0.63MPa，由3m³/min的空压机即可带动使用。自动实现1：1体积进料、混料和输出，注浆压力1～3MPa。
④ 注浆结束标准：灌浆结束标准后，对灌浆效果的检查评价以定性评价为主，辅以定量评价。
具体方法如下：a.掌子面出水已封堵或明显减少；b.清理刀盘内和掌子面返浆的发泡浆液，检查返浆面积，利用风镐凿下固结体，判断固结情况；c.设置检查验证孔，补灌浆，不进浆则表明该部位灌浆效果已达预期；d.根据累计钻孔灌浆量计算单孔延米灌浆量和当次灌浆平均延米灌浆量判断当次灌浆效果。
3.侧导坑施工
（1）侧导坑开口锁口：综合考虑以下两个因素，一是考虑节约成本及工期，因为盾体区域已在盾尾进行加固，盾体区域180°开挖长度仅从掌子面后退4m即可，剩余1.5m无需开挖；二是考虑后续出渣及施工安全逃生通道。小导坑开口位置选择在盾尾后5.8m处。侧导坑开口前，在侧导坑开挖轮廓线外30cm，以环向间距40cm，外插角15°设置一圈长度为3m的φ42钢插管锁口。
（2）侧导坑开挖：导坑采用人工开挖，手推车出渣，两侧导坑同步开挖。导坑净宽1.3m，净高1.7m，导坑开挖至距离刀盘4m处开始盾体区域扩挖施工；参见图2至图5。
侧导坑2主要支护参数为：HW150型钢支撑架3，间距0.75m（围岩破碎自稳性较差拱部持续垮塌时根据实际情况加密至0.45m/榀），支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm（导坑开挖及支护参数可根据机型及现场实际情况调整）。
4.盾体区域扩挖施工
侧导坑开挖完成后采用人工方式从两侧自下而上对拱部180°进行扩挖，扩挖长度为刀盘往后4m；刀盘区域施做成帽檐形式利用斜撑固定在后部门架上；参见图6至图8。
盾体区域扩挖净高1.3m；主要支护参数为：HW150型钢支撑架28，间距0.75m（围岩破碎自稳性较差拱部持续垮塌时根据实际情况加密至0.45m/榀，如有必要每循环开挖前对下部进行化学注浆加固后开挖），支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm（扩挖长度、范围可根据刀盘周边清渣效果、管棚钻机大小、管棚打设范围等进行设置）。
5.第一阶段半断面施工
（1）超前管棚施作：利用侧导坑扩挖空间，对拱部120°施作Φ76超前管棚19对前方围岩进行预加固，钻孔采用单、双孔跳孔施工，相互验证注浆效果。管棚在TBM开挖轮廓面管棚环向间距40cm，根据每循环半断面开挖长度确定，打设角度1°～3°，管棚分节长度为1.5m，管节间采用套管连接，相邻管棚接口位置错开，错开长度不小于1.0m，管棚尾端设置3m止浆段，其余部位梅花形布置溢浆孔（管棚施作参数可根据相应地质情况进行调整），详见图6所示。
（2）管棚注浆加固：管棚注浆加固注浆材料选用单/双液浆，漏浆严重情况下使用双液浆，其余以注单液浆为主。
（3）半断面开挖：注浆加固完成，钻孔验证，确保前方围岩稳定后，以护盾扩挖净空断面收缩30cm进行第一阶段半断面扩。第一阶段半断面先采用人工配合风镐自上而下、分为上下台阶开挖，上台阶达到6m，下台阶达到4.5m后，人工开挖出渣采用人工手推车通过侧导坑出渣。采用钻爆法继续使用上下台阶法开挖，每循环开挖长度0.75m，每三循环上下台阶各打设一个地质探孔，探孔长度3m，确定开挖是否安全。当上台阶长度达到25m后停止开挖（具体应以管棚的棚护长度为准），钻爆发开挖，人工将渣体运至刀盘处，转动刀盘通过TBM出渣系统出渣。详见图6、图9所示。
半断面导坑支护：HW150型钢支撑架，间距0.75m，拱脚打设3m长锁脚锚管，全环按照0.6m×0.6m间距打设3m长“L”型砂浆锚杆。
6.TBM掘进
（1）TBM掘进前准备：清除作业区域内杂物，然后将导坑竖撑与护盾分离。竖撑割除顺序为自两侧向中间，由掌子面至洞口的方向，将竖撑与护盾间焊接割除（两者不连接即可），割除过程中做好监控量测，割除后在竖撑与护盾间放入槽钢，以减小后续掘进竖撑与护盾摩擦力。
（2）TBM掘进：竖撑与护盾分离后，随即掘进，TBM开挖至第一阶段下台阶处停机进行下一循环施工。导坑扩挖区域揭露出护盾后，隧道初支拱架间距与导坑拱架间距保持一致，并与导坑竖撑焊接牢固（竖撑落脚在全圆拱架上）。掘进过程中严格控制保持、调整好TBM姿态，最大限度的确保TBM在通过时“不低头、不跑偏”，掘进过程中密切关注轴线轨迹，方向难以控制时放慢速度、确保导向值符合规定，单循环掘进完成方向偏差超限时，退回重新掘进。
7.下一循环：第一阶段掘进完成后，在第一阶段净空断面基础上收缩断面30cm后按照第一阶段施工流程继续施工，直至通过断层破碎带。参见图10。
8.扩挖区域回填：TBM通过断层破碎带后，针对揭露出护盾后的扩挖区域，采用分段（每段长度10m）关模注浆回填。扩挖区域按照环纵向2.0×2.0m埋设φ76泵送管（可根据现场实际情况调整间距及注浆管型号）及φ42注浆管，泵送管埋至距离开挖轮廓面20cm处，φ42尖锥形注浆管（兼排气管）顶至开挖轮廓面，并与初支拱架焊接牢固。参见图11。
利用已支护型钢钢架对塌腔范围及周边绑扎木模进行封闭，模板架立需绑扎牢固，缝隙堵塞严密，防止漏浆。模板安装后泵送C25混凝土，混凝土由洞外拌合站集中拌制，有轨罐车运输进洞，从TBM自带混凝土输送泵处延伸泵送管路至扩挖区域处进行混凝土灌注。回填需分层进行，每层灌注厚度控制在1m左右，当排气管内有混凝土流出时，终止回填。
混凝土回填施工完成后通过预埋φ42注浆管注浆加固，必要时可补充钻孔安装注浆管注浆。
混凝土泵送回填完成后，仅用预埋φ42注浆，由于水泥收缩或φ42注浆管在泵送混凝土过程中已被堵塞，其可能存在注浆不密实的情况，为保证注浆回填密实，补充钻孔安装注浆管二次注浆，即验证了前期回填注浆效果，又可进一步补充注浆密实。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明；但是，所属技术领域的技术人员能够理解，在不脱离本发明构思的前提下，还可以对上述实施例中的各个具体参数进行变更，或者是进行材料及方法步骤的等同替代，从而形成多个具体的实施例，均为本发明的常见变化范围，在此不再一一详述。
Claims (10)
1.一种敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）施工准备：同步进行超前泄水、盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口注浆加固施工，验证盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口加固达到标准或要求后再进行下步施工；
（2）侧导坑施工：人工开挖导坑，手推车出渣，两侧导坑同步开挖；导坑开挖至距离刀盘3～5m处开始盾体区域扩挖施工；
（3）盾体区域扩挖施工：侧导坑开挖完成后以人工方式从两侧自下而上对拱部进行扩挖，扩挖长度为刀盘向后4m；刀盘区域施做成帽檐形式，并利用斜撑固定在后部门架上；
（4）第一阶段半断面施工：利用侧导坑扩挖空间，对拱部施作超前管棚，预加固前方围岩，对管棚注浆加固后，进行半断面开挖；
（5）TBM掘进：清除作业区域内杂物后，分离导坑竖撑与护盾，随即TBM掘进，开挖至第一阶段下台阶处停机；
（6）下一循环：第一阶段掘进完成后，在第一阶段净空断面基础上收缩断面30cm后按照第一阶段施工流程继续施工，直至通过断层破碎带；
（7）扩挖区域回填：TBM通过断层破碎带后，针对揭露出护盾后的扩挖区域，采用分段关模注浆回填。
2.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，为保证盾体区域扩挖施工安全，从盾尾斜向掌子面方向打设注浆管或从刀盘内向掌子面打设注浆管进行盾体周边围岩注浆加固，盾尾注浆管安装前段呈放射型向两端扩散，用以增大注浆加固范围。
3.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，侧导坑支护参数为：HW150型钢支撑架、间距0.75m/榀；支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm。
4.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，盾体区域扩挖净高1.3m；支护参数为：HW150型钢支撑架，间距0.75m/榀；支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm。
5.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，管棚在TBM开挖轮廓面管棚环向间距40cm，打设角度1°～3°，管棚分节长度为1.5m，管节间采用套管连接，相邻管棚接口位置错开，错开长度不小于1.0m，管棚尾端设置3m止浆段，其余部位梅花形布置溢浆孔。
6.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，第一阶段半断面先人工配合风镐自上而下、分为上下台阶开挖，上台阶达到6m、下台阶达到4.5m后，人工开挖出渣以人工手推车通过侧导坑出渣；采用钻爆法继续上下台阶法开挖，每循环开挖长度0.75m，每三循环上下台阶各打设一个地质探孔，探孔长度3m，确定开挖是否安全；当上台阶长度达到25m后停止开挖，将渣体人工运至刀盘处，转动刀盘通过TBM出渣系统出渣。
7.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，半断面导坑支护：HW150型钢支撑架，间距0.75m，拱脚打设3m长锁脚锚管，全环按照0.6m×0.6m间距打设3m长“L”型砂浆锚杆。
8.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（5）中，导坑扩挖区域揭露出护盾后，隧道初支拱架间距与导坑拱架间距保持一致，并与导坑竖撑焊接牢固。
9.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（7）中，扩挖区域按照环纵向2.0×2.0m埋设φ76泵送管及φ42注浆管，泵送管埋至距离开挖轮廓面20cm处，φ42尖锥形注浆管顶至开挖轮廓面，并与初支拱架焊接牢固。
10.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（7）中，利用已支护型钢钢架对塌腔范围及周边绑扎木模进行封闭，模板架立需绑扎牢固，缝隙堵塞严密，防止漏浆；模板安装后泵送C25混凝土，混凝土由洞外拌合站集中拌制，有轨罐车运输进洞，从TBM自带混凝土输送泵处延伸泵送管路至扩挖区域处进行混凝土灌注。
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Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3610118A1 (de) * | 1986-03-26 | 1987-10-01 | Wayss & Freytag Ag | Verfahren zum einbringen von beton in eine schalung zum herstellen einer tunnelauskleidung in ortbeton sowie vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens |
| US5324139A (en) * | 1992-02-21 | 1994-06-28 | Ingenieure Mayreder, Kraus & Co. Consult Gesellschaft M.B.H. | Method for the construction of long tunnel with a lining |
| JPH112095A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Shimizu Corp | トンネル施工方法 |
| JP2005188078A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | シールド掘削機 |
| JP2008002072A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Shimizu Corp | トンネル掘削工法及びトンネルライナ |
| WO2016095630A1 (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 超大变断面隧道施工方法 |
| KR20170061060A (ko) * | 2016-09-28 | 2017-06-02 | 서민규 | 선지보와 후지보를 이용한 터널 공법 및 이에 적합한 장치 |
| US20180010452A1 (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | PoweChina Huadong Engineering Corporation Limited | Surrounding rock pretreatment method for tbm passing through round tunnel section with high rock-burst risk |
| CN108222950A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-29 | 宁波市交通规划设计研究院有限公司 | 一种软弱破碎围岩地质条件下引水输水隧洞贯通纠偏方法 |
| CN108286436A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-17 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种新型复合防卡双护盾tbm及其施工方法 |
| CN108412509A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-17 | 重庆大学 | 双护盾tbm防卡机方法 |
| CN109555528A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-02 | 中铁二十局集团有限公司 | 穿越高角度逆冲富水富砂断层隧道开挖及支护方法 |
| CN109653750A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-19 | 青海大学 | 一种tbm改造洞室扩挖设计方法 |
| CN111119913A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-08 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种隧道施工中tbm脱困处理方法及隧道施工结构 |
| CN111997639A (zh) * | 2020-08-22 | 2020-11-27 | 中铁隧道局集团有限公司 | Tbm施工隧道不良地质段卡机脱困及加固改良地质的方法 |
| CN112502720A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 中铁隧道局集团有限公司 | 敞开式tbm通过断层破碎带的方法 |
| CN112502723A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-16 | 中铁十九局集团第一工程有限公司 | 一种单护盾tbm卡机脱困施工方法 |
| CN113187499A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-07-30 | 中铁十六局集团第二工程有限公司 | 一种风化蚀变带tbm卡机脱困方法 |
| CN113202492A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-03 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种针对软弱破碎地层隧道tbm分级防卡脱困施工方法 |
-
2021
- 2021-12-03 CN CN202111462927.3A patent/CN114109421B/zh active Active
Patent Citations (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3610118A1 (de) * | 1986-03-26 | 1987-10-01 | Wayss & Freytag Ag | Verfahren zum einbringen von beton in eine schalung zum herstellen einer tunnelauskleidung in ortbeton sowie vorrichtungen zur durchfuehrung des verfahrens |
| US5324139A (en) * | 1992-02-21 | 1994-06-28 | Ingenieure Mayreder, Kraus & Co. Consult Gesellschaft M.B.H. | Method for the construction of long tunnel with a lining |
| JPH112095A (ja) * | 1997-06-12 | 1999-01-06 | Shimizu Corp | トンネル施工方法 |
| JP2005188078A (ja) * | 2003-12-25 | 2005-07-14 | Sumitomo Mitsui Construction Co Ltd | シールド掘削機 |
| JP2008002072A (ja) * | 2006-06-20 | 2008-01-10 | Shimizu Corp | トンネル掘削工法及びトンネルライナ |
| WO2016095630A1 (zh) * | 2014-12-15 | 2016-06-23 | 中铁第四勘察设计院集团有限公司 | 超大变断面隧道施工方法 |
| US20180010452A1 (en) * | 2016-07-06 | 2018-01-11 | PoweChina Huadong Engineering Corporation Limited | Surrounding rock pretreatment method for tbm passing through round tunnel section with high rock-burst risk |
| KR20170061060A (ko) * | 2016-09-28 | 2017-06-02 | 서민규 | 선지보와 후지보를 이용한 터널 공법 및 이에 적합한 장치 |
| CN108222950A (zh) * | 2018-02-07 | 2018-06-29 | 宁波市交通规划设计研究院有限公司 | 一种软弱破碎围岩地质条件下引水输水隧洞贯通纠偏方法 |
| CN108286436A (zh) * | 2018-03-27 | 2018-07-17 | 中铁工程装备集团有限公司 | 一种新型复合防卡双护盾tbm及其施工方法 |
| CN108412509A (zh) * | 2018-03-30 | 2018-08-17 | 重庆大学 | 双护盾tbm防卡机方法 |
| CN109555528A (zh) * | 2018-11-26 | 2019-04-02 | 中铁二十局集团有限公司 | 穿越高角度逆冲富水富砂断层隧道开挖及支护方法 |
| CN109653750A (zh) * | 2018-12-12 | 2019-04-19 | 青海大学 | 一种tbm改造洞室扩挖设计方法 |
| CN111119913A (zh) * | 2020-02-24 | 2020-05-08 | 中铁二院工程集团有限责任公司 | 一种隧道施工中tbm脱困处理方法及隧道施工结构 |
| CN111997639A (zh) * | 2020-08-22 | 2020-11-27 | 中铁隧道局集团有限公司 | Tbm施工隧道不良地质段卡机脱困及加固改良地质的方法 |
| CN112502723A (zh) * | 2020-12-04 | 2021-03-16 | 中铁十九局集团第一工程有限公司 | 一种单护盾tbm卡机脱困施工方法 |
| CN112502720A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-03-16 | 中铁隧道局集团有限公司 | 敞开式tbm通过断层破碎带的方法 |
| CN113187499A (zh) * | 2021-05-13 | 2021-07-30 | 中铁十六局集团第二工程有限公司 | 一种风化蚀变带tbm卡机脱困方法 |
| CN113202492A (zh) * | 2021-05-18 | 2021-08-03 | 盾构及掘进技术国家重点实验室 | 一种针对软弱破碎地层隧道tbm分级防卡脱困施工方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114109421B (zh) | 2024-01-30 |
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