[发明专利]一种用于破碎地层的隧道腰部的支护装置及方法

说明书

本发明公开了一种用于破碎地层的隧道腰部的支护装置及方法，包括设于隧道内部破碎腰部的若干个呈环形的等直径的钢拱架，所述钢拱架均平行排列且均垂直于隧道径向，设于所述钢拱架上并与所述钢拱架连接的木板桥，木板桥呈弧形，木板桥的弧度与所述钢拱架的弧度相匹配，相邻两个钢拱架之间设有铁皮板，铁皮板呈弧形，铁皮板与木板桥相接触，铁皮板的弧度与木板桥的弧度相匹配，设于木板桥下方的封堵板，封堵板分别与木板桥下端和铁皮板下端密封连接。本发明具有如下有益效果：操作简单，实用性强，可以从根本上解决隧道腰部存在破碎时，TBM撑靴无法撑紧岩壁，无法为TBM提供前进推力的问题，为TBM快速通过断层破碎带保驾护航。

技术领域

本发明涉及TBM在过断层破碎带地层时有关隧道腰部破碎支护的技术领域，尤其是涉及一种用于破碎地层的隧道腰部的支护装置及方法。

背景技术

敞开式全断面隧道掘进机（TBM）以其快速、高效、环保等优点，在山岭隧道以及地铁项目中得到了广泛的应用，和以往人工钻爆法相比，很大程度上提高了施工效率，也取得了良好的应用效果。但是，在TBM掘进过程中常常会遇到断层破碎带不良地质，尤其是在隧道腰部存在破碎情况时，TBM撑靴撑不住洞壁，无法为TBM提供前进推力，TBM不能顺利通过破碎地层，如果停机处理时间过长，很可能会造成TBM刀盘及护盾被卡的后果。因此，急需研究一种既能保证TBM在破碎地层不停机掘进，又对隧道腰部的破碎部位进行快速的加固措施。

目前，针对断层破碎地层TBM施工隧道腰部破碎，无法为撑靴提供掘进反力的问题，已将开展了很多研究并应用于施工现场。其中一种方法是在隧道腰部破碎坍塌处加垫方木，或者直接把方木固定在岩壁和撑靴之间，临时给TBM提供掘进反力，这种方法对于隧道腰部破碎坍塌不太严重时虽然能够起到一定的效果，但是这种方法也存在较大的隐患，可能会造成撑靴撑紧不稳的问题，从而造成TBM掘进时较大的晃动，从而发生较大的安全事故；还有研究是通过采取在腰部破碎位置直接喷射混凝土的方法进行加固，这种加固方式虽然比较简单，容易操作，但存在一个致命的缺点就是直接喷射的混泥土不够密实，撑靴撑紧的过程中很容易造成二次破坏，从而导致TBM被迫停机重新处理通过，这不仅浪费了时间，很有可能会造成TBM停机被卡的风险。本研究基于TBM在引松供水工程以及在云南高黎贡山铁路隧道工程掘进过程中经历断层破碎带的情形，结合以上专利的优点和不足，经过创新设计了一种用于破碎地层的隧道腰部支护方法，经过现场使用，获得了良好的效果。

发明内容

本发明为了克服现有技术中断层破碎地层TBM施工隧道腰部破碎，无法为撑靴提供掘进反力的问题，提出了一种用于破碎地层的隧道腰部的支护装置及方法。

为了实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种用于破碎地层的隧道腰部的支护装置，包括设于隧道内部破碎腰部的若干个呈环形的等直径的钢拱架，所述钢拱架均平行排列且均垂直于隧道径向，设于所述钢拱架上并与所述钢拱架连接的木板桥，木板桥呈弧形，木板桥的弧度与所述钢拱架的弧度相匹配，每相邻两个钢拱架之间均设有铁皮板，所述铁皮板呈弧形，所述铁皮板均与木板桥相接触，铁皮板的弧度与木板桥的弧度相匹配，设于各个铁皮板下方的封堵板，封堵板分别与木板桥下端和对应铁皮板下端密封连接。

作为优选，所述木板桥包括若干块相同的木模板，所述木模板呈矩形，各个木模板均沿钢拱架内环均匀排列，各个木模板均与隧道径向平行，各个木模板均连接n个钢拱架，n≥2，则需要的铁皮板为n-1块，封堵板为n-1块。

作为优选，所述木板桥位于隧道破碎腰部的破碎面上，各个木模板上均设有绑扎孔，各个木模板均通过绑扎孔用铁丝固定在对应的钢拱架上。

作为优选，所述铁皮板的上下两端分别与木板桥的上下两端对应固定连接。

作为优选，各个木模板之间及各个木模板与对应钢拱架连接的部分均使用密封胶封堵。

作为优选，所述钢拱架为HW100的H型钢或HW150的H型钢。