[发明专利]一种应用TBM施工地下实验室螺旋向下斜坡道的方法

说明书

本发明公开了一种应用TBM施工地下实验室螺旋向下硬岩斜坡道的方法，它包括如下步骤，步骤1：在TBM施工前，采用钻爆法光面爆破工艺施工斜坡道步进洞和始发洞；步骤2：TBM施工斜坡道；步骤3：在斜坡道路径上每隔一定距离设置人员躲避硐室；步骤4：在斜坡道上部螺旋和下部螺旋分别设置一条紧急避险车道。其有益效果在于：本螺旋斜向下硬岩坡道施工方法具有围岩开挖损伤小、地质及水文地质调查范围大、逃生通道便捷、施工过程安全环保等特点，特别是针对花岗岩等硬岩特征，最大限度减少注浆支护等工作，减少外来材料的使用，减少对地下水环境的扰动和对地下初始氧化还原环境的破坏。

技术领域

本发明属于一种建筑施工方法，具体涉及一种应用TBM施工螺旋向下斜坡道的方法，该方法适用于地下实验室等领域，尤其是高放废物地质处置地下实验室及处置库的施工。

背景技术

目前，螺旋向下硬岩斜坡道施工一般采用钻爆法施工工艺。采用钻爆法施工螺旋向下斜坡道，该施工方法对地下初始环境的扰动较大、通风效果差、施工期间危险性高、安全管理复杂、施工人员作业环境差。

全断面隧道掘进机(简称TBM，Tunnel Boring Machine)是采用计算机、新材料、电子信息技术及系统科学等综合技术为一体的机械。采用TBM进行掘进可以一次成洞，并完成隧道开挖、石渣运输、通风除尘、导向控制、支护衬砌及超前处理等系统性的隧道施工步骤，并可以实现自动化监控。相对于传统钻爆法施工，应用TBM施工螺旋向下斜坡道具有围岩损伤小、支护工作量小、外来材料使用少、对地下水环境和初始氧化还原环境扰动小、效率高、成巷质量高、施工安全等优点。

高放废物处置地下实验室是用于开展处置库的特性评价、各种实验研究和验证工程、屏障的地下设施。在选定岩层中建造以获得比较接近实际条件，包括设计、挖掘、建造和运行等多方面的数据和经验。由于地下实验室的特殊功能，要求开挖过程中对围岩损伤小、尽量少的引入外来材料、尽量小的打扰地下水环境和初始氧化还原环境、安全要求高、斜坡道开挖过程与试验过程同步进行等特点。

目前TBM主要应用于交通、水电、矿山等工程领域，一般应用于水平巷道或隧道的施工，近年来也有少部分长距离斜井采用TBM施工，瑞典的地下实验室应用TBM开挖了一段长度409m、直径5.0m的小型试验用长直斜坡道用以验证TBM开挖技术的可行性。常规工程TBM施工斜坡道时，对外来材料的使用并没有限制，为了安全和快速施工，一般使用大量的拼装管片和仰拱块等混凝土材料；水力隧道、交通隧道工程和矿山斜井中应用TBM单纯只是开挖平巷和斜坡道，没有配套的试验硐室、躲避硐室和紧急避险车道的同步开挖，不必考虑后续硐室应用钻爆法开挖对斜坡道中管缆、运输胶带的影响；一般斜坡道施工为同一坡度，不设置变坡段；长距离斜坡道施工一般不设置紧急避险车道，行车安全性较差；长距离斜坡道施工过程中通风和排水距离较长，通风效果较差，排水可靠性差。

发明内容

本发明的目的是提供一种应用TBM施工地下实验室螺旋向下硬岩斜坡道的方法，它能够解决开挖损伤大、对地下水环境和氧化还原环境扰动大、外来材料使用多、螺旋向下斜坡道埋深大、连续下坡转弯变坡困难、TBM掘进机后端同时钻爆法施工硐室风险高、通风线路长、出渣路线长、反坡排水距离长等施工技术问题。

本发明的技术方案如下：一种应用TBM施工地下实验室螺旋向下斜坡道的方法，它包括如下步骤，

步骤1：在TBM施工前，采用钻爆法光面爆破工艺施工斜坡道步进洞和始发洞；

步骤2：TBM施工斜坡道；

步骤3：在斜坡道路径上每隔一定距离设置人员躲避硐室；

步骤4：在斜坡道上部螺旋和下部螺旋分别设置一条紧急避险车道。

所述的步骤1包括步进洞断面设计为弧墙半圆拱形式，始发洞断面设计为直墙圆拱形式，始发洞采用锚喷网+钢筋混凝土支护，支护厚度400mmm。

所述的步骤2具体包括如下子步骤：