[发明专利]大埋深TBM施工隧洞岩爆处理结构

权利要求书

1.大埋深TBM施工隧洞岩爆处理结构，包括隧洞(1)和位于隧洞掌子面(2)前方可能出现岩爆的岩爆区域(3)，其特征是：所述隧洞掌子面(2)的顶拱区域设有多个超前钻孔(4)，所述超前钻孔(4)贯穿岩爆区域(3)，各个超前钻孔(4)之间通过钻孔内预裂爆破形成的裂隙破碎带(5)相连。

2.如权利要求1所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理结构，其特征是：所述多个超前钻孔(4)呈弧形间隔设置在隧洞掌子面(2)拱顶区域，所述超前钻孔(4)中心线距离隧洞中心的距离r不小于隧洞半径的1/2。

3.如权利要求2所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理结构，其特征是：所述超前钻孔(4)所在的弧形区域为隧洞竖直中心线左右各a°，a°≤90°。

4.如权利要求3所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理结构，其特征是：所述超前钻孔(4)的数量n与相邻两超前钻孔(4)的间距L满足以下关系：L＝2rsin(a/n-1)。

5.如权利要求1、2、3或4任意一项权利要求所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理结构，其特征是：所述超前钻孔(4)以及各超前钻孔之间的破碎带裂隙(5)内均设有采用高压灌浆形成的水泥砂浆。

6.大埋深TBM施工隧洞岩爆处理方法，其特征是，包括以下步骤：

A、确定岩爆区域，当超前地质预报、微震监测技术发现隧洞掌子面前方存在岩爆风险时，立即停止TBM掘进，并进一步通过超前地质预报、微震监测技术确定前方岩爆风险区域范围；

B、钻孔爆破处理，利用TBM配备的超前地质钻机在隧洞掌子面顶拱区域钻掘多个超前钻孔，然后在超前钻孔内填充炸药爆破，使相邻超前钻孔之间的岩体形成裂隙破碎带；

C、高压注水处理，钻孔爆破处理完成后，通过TBM配备的灌浆设备向超前钻孔内进行高压注水处理，促进岩体破碎带裂隙发展并软化岩体，释放高地应力，随后进行TBM掘进。

7.如权利要求6所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理方法，其特征是：在步骤B中进行钻掘超前钻孔前先确定超前钻孔的布置形式，所述超前钻孔呈弧形间隔设置在掌子面拱顶区域，超前钻孔的数量n与相邻两超前钻孔的间距L满足以下关系：L＝2rsin(a/n-1)，式中r为超前钻孔中心线距离隧洞中心的距离，r不小于隧洞半径的1/2，a为超前钻孔所在弧形区域边界与隧洞竖直中心线的夹角，a°≤90°。

8.如权利要求7所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理方法，其特征是：步骤B中填充的爆破炸药为间隔设置的乳化炸药，单个乳化炸药装药量根据现场爆破试验和超前钻孔的间距确定，其药量使爆破后形成的岩体破碎带半径为L/2。

9.如权利要求6所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理方法，其特征是：在步骤C中进行高压注水处理时，采用一孔注水其余孔用止浆材料堵塞的方式依次进行，并且各钻孔高压注水进行多个循环，各循环水压不断增加。

10.如权利要求6所述的大埋深TBM施工隧洞岩爆处理方法，其特征是：在高压注水处理后可再进行高压灌浆处理，通过TBM配备的灌浆设备向超前钻孔内进行高压灌浆处理，岩爆区域岩体破碎带裂隙因浆液充填而完整性得到提高，待浆液凝固硬化后进行TBM掘进。