[发明专利]敞开式TBM环形钢构支护施工方法

权利要求书

1.本发明敞开式TBM环形钢构支护施工方法，是一种敞开式TBM面对破碎围岩等不良地质条件的施工方法，其特征是：敞开式TBM采用覆盖范围具有以下所说环形钢构安装空间的护盾，当敞开式TBM面对破碎围岩等不良地质条件时，选用与围岩状况相适合的环形钢构作为支护手段，将事先分段制造的环形钢构片段在护盾的防护空间内拼接、架设成整圈或局部环形钢构，不同形式的环形钢构片段可视情况交替拼接，随着TBM向前掘进固定不动的整圈或局部环形钢构逐步接替向前移动的护盾支撑围岩，待护盾向前移动再次形成安装空间时，视情况架设下一榀，重复上述操作，一榀或多榀、整圈或局部环形钢构形成对围岩的支撑和防护。

2.根据权利要求1所述，所说的环形钢构，其特征是：所说的环形钢构是以钢材为主制作的环形结构，可以是用钢板和热扎、冷弯或焊接型材通过连接件连接而成的能承受和传递荷载的环形结构，具体材料、大小、形式根据隧洞支护的实际需要选择，形成的环形钢构呈环形格栅形状称为环形钢格栅，呈环形网状称为环形钢网，呈环形瓦片形状称为环形钢瓦片，环形钢构根据运输、制作、安装需要分段加工。

3.根据权利要求1所述，其特征是：所说的整圈或局部环形钢构安装就位后，在其保护下，利用环形钢格栅、环形钢网镂空的结构实施喷锚等支护，并视围岩情况选择增加超前锚杆、小导管、注浆等支护措施，整圈或局部环形钢构和这些支护措施联合作用形成对隧洞的支护。

4.根据权利要求1所述，所说的环形钢构贴紧围岩的一种方法，其特征是：TBM护盾采用指形结构，当环形钢构安装就位、其一侧正好位于指形护盾缺口处时，分别在指形护盾缺口、围岩与环形钢构的外圈表面之间，延环形钢构外圈环向间隔塞入塞子（45），塞子数量视围岩情况确定，随TBM向前掘进环形钢构另一侧正好位于指形护盾缺口处时，重复上述步骤，环形钢构通过塞子支撑围岩，从而贴紧围岩。

5.根据权利要求1所述，所说的环形钢构的一种拼装方法，其特征是：使用具有抓取机构（32）、摆头机构（33）、转向机构（34）、伸缩机构（35）、回转机构的装置，从运输车上抓取环形钢构片段，通过摆头机构、转向机构、伸缩机构和回转机构调整姿态和位置，将其运送和放置在对接部位拼装。

6.根据权利要求1所述，所说的整圈环形钢构的一种架设方法，其特征是：环形钢构片段首节放置在洞底，用数个U型插筋固定在洞底围岩上，然后逐片依次从两侧交替拼接，最后完成非标准片段拼接，形成整圈环形钢构。

7.根据权利要求1所述，所说的局部环形钢构的一种架设方法，其特征是：根据需要确定局部环形钢构覆盖的范围和安装位置，在围岩两侧分别将两个纵向支撑（41）的一段固定在围岩确定好的安装位置上，另一段悬空并伸进护盾内，接着分别在两侧将环形钢构片段的一端放置在纵向支撑伸进护盾的一段上并固定，然后依次拼接环形钢构片段，最后完成非标准片段拼接，形成局部环形钢构，随着TBM掘进悬空的纵向支撑逐步暴露出护盾，接着固定悬空的纵向支撑，并视情况延伸纵向支撑，用于下一榀环形钢构的安装。

8.根据权利要求2所述，环形钢构的一种加工方法，其特征是：根据环形钢构制作、运输、安装要求选择相适合的环形钢构片段尺寸，按此尺寸将环形钢构分段成数个完全一样的标准片段和单个非标准片段，片段两端采用端面连接板，分段的环形钢构在加工厂批量加工制作。

9.根据权利要求8所述，所说的环形钢构拼接过程的对位方法，其特征是：环形钢构片段两端的端面连接板“俩俩”配对加工锥形定位孔（39），在环形钢构制作、安装过程中，使用锥形定位销（38）插入两节环形钢构片段对接的端面连接板锥形定位孔（39）内，实现对位。

10.根据权利要求8所述，环形钢构片段的一种制作方法，其特征是：选用型钢作为主要制作材料，根据隧洞情况设计环形钢构、确定环形钢构的材料规格和分段尺寸，定制与环形钢构片段匹配用于其焊接组装的工装，该工装应该确保尺寸精度满足环形钢构的加工需要，按设计尺寸截取型钢并弯曲加工成环形梁片段，与事先固定在工装上的端面连接板焊接，用连接件间隔将两个或多个环形梁片段焊接成整体，形成环形钢格栅片段，连接件可选择螺纹钢、角钢或T型钢等，根据实际情况可疏可密，也可在连接件之间再增加连接件，在环形钢格栅片段的基础上增设或在几个环形梁片段上直接铺设钢筋网或钢丝网，形成环形钢网片段，在环形钢格栅片段的基础上增设或在几个环形梁片段上直接铺设钢板、铁皮或波形瓦形成环形钢瓦片片段。