[发明专利]全断面隧道掘进机掘进挤压变形卡机灾害安全控制方法

说明书

本发明涉及全断面隧道掘进机掘进挤压变形卡机灾害安全控制方法，包括：评估全断面隧道掘进机掘进过程中围岩挤压变形等级；根据不同的挤压变形等级确定不同组合的掘进与分步联合围岩支护策略。本发明能够合理地评估围岩挤压变形等级，便于施工现场操作计算；根据围岩挤压变形的程度进行合理的掘进参数调整以及分步联合支护控制围岩，既能够在面对围岩变形的工况时避免卡机，保障掘进顺利进行，避免频繁停机延误工期，有利于提升掘进效率，又不会过度支护增加材料和人工成本，工程施工更加经济合理；通过多种支护手段有机结合有效提升了对围岩的加固支护效果，实现围岩应力状态的恢复改善，提升了围岩的自承载能力，施工安全性得到很大提升。

技术领域

本发明涉及隧道掘进机施工领域，特别是涉及全断面隧道掘进机掘进挤压变形卡机灾害安全控制方法。

背景技术

全断面隧道掘进机已经在隧道工程中得到越来越广泛的应用，然而其对软弱围岩的适应性较差，当全断面隧道掘进机穿越高应力软弱围岩时，极易发生挤压大变形卡机灾害，导致停机与工期延误，严重制约掘进效率。掘进参数调整与围岩稳定控制是应对掘进过程中软岩大变形的主要措施，包括预留围岩变形量、控制掘进速率和支护控制等。然而目前国内外尚无完备的针对软弱围岩挤压变形卡机灾害的安全控制方法，主要存在以下不足：

(1)缺乏针对软弱围岩挤压变形卡机的围岩分级方法，施工过程中难以做到挤压变形和卡机灾害的预测分析，往往出现问题后采取被动措施；

(2)现有的掘进施工方法缺少对掘进参数(掘进速率、停机时间、推力等)影响的深入分析，出现挤压变形和卡机灾害后无法进行合理的掘进参数调整；

(3)现有的支护手段没有充分考虑岩石力学参数的时效特征、应力场分布和支护加固的共同作用，对多重支护结构与围岩的相互作用机理缺乏研究，支护设计缺乏系统的理论指导，面对卡机状况时，只能依赖于经验进行围岩支护，为了避免发生安全事故，只能盲目地将各种能想到的现有支护手段全部叠加应用，极大增加了材料和人工成本，工程施工耗资巨大，不符合当前集约化生产的要求。

发明内容

基于此，有必要针对全断面隧道掘进机在软弱围岩中容易挤压变形引发卡机灾害，难以安全高效掘进的问题，提供一种全断面隧道掘进机掘进挤压变形卡机灾害安全控制方法。

一种全断面隧道掘进机掘进挤压变形卡机灾害安全控制方法，包括：

步骤一：评估全断面隧道掘进机掘进过程中围岩挤压变形等级；

步骤二：根据以下不同的挤压变形等级确定不同组合的掘进与围岩支护策略：

挤压变形等级为轻微挤压变形时，驱动全断面隧道掘进机刀盘进行扩挖，采用沿隧道长度方向架设钢拱架，沿拱顶施打预应力锚杆以及沿拱顶布设钢筋排并喷射混凝土支护；

挤压变形等级为中等挤压变形时，掘进过程中向掌子面前方打入第一超前锚杆，操作刀盘小变径扩挖从而预留变形量，同时全断面隧道掘进机匀速不间断掘进快速通过以减轻时效变形影响；掘进后沿拱顶施作钢筋排，沿隧道长度方向架设钢拱架，同时向拱顶施打预应力锚杆和预应力锚索并喷射混凝土支护；

挤压变形等级为严重挤压变形时，掘进前对掌子面前方进行超前预注浆加固支护，操作全断面隧道掘进机刀盘进行大变径扩挖为围岩预留更大的变形空间，同时提高刀盘扭矩和主驱动推力；掘进后沿拱顶施作钢筋排，沿隧道长度方向架设可缩式钢拱架，以及向拱顶施打预应力锚杆和预应力锚索并分步注浆；