[发明专利]一种隧道施工中TBM脱困处理方法及隧道施工结构

说明书

本发明公开了一种隧道施工中TBM脱困处理方法及隧道施工结构，包括以下步骤：步骤一、在TBM靠近护盾处拱顶上方沿掘进方向施工导洞并对导洞进行初期支护；步骤二、对靠近刀盘的导洞段进行两侧扩挖形成扩挖洞并对扩挖洞进行初期支护；步骤三、利用导洞扩挖空间施作超前管棚对掘进前方围岩进行支护；步骤四、超前管棚施工完成后TBM进行掘进。通过在TBM靠近护盾处拱顶上方沿掘进方向施工导洞，开挖工程量较小；对靠近刀盘的导洞段进行两侧扩挖形成扩挖洞，利用该空间消除管棚外插角，施作水平超前管棚，有效加固刀盘上部较大范围，减小刀盘转动阻力，该方法有利于TBM快速脱困，施工简单便捷，显著提高作业效率，施工成本低。

技术领域

本发明涉及隧道施工领域，具体涉及一种隧道施工中TBM脱困处理方法及隧道施工结构。

背景技术

随着我国交通、水利、采矿等工程的快速建设，长大隧道建设越来越多。隧道掘进机(TBM，Tunnel Boring Machine)具有施工速度快、扰动小、环境好等优点，在我国隧道施工中应用越来越多。然而，TBM在施工时往往会遭遇断层破碎带、节理密集带、蚀变带等不良地质段，若采取的措施不当，常产生卡机事件，而卡机直接造成施工进度下降、投资增加，甚至造成TBM应用失败等。

目前通常采用的TBM脱困处理方法主要有：在TBM的护盾后方超前支护法、撑靴后方迂回导洞法、后配套后方迂回导洞法。其中，护盾后方超前支护法施工难度低，但超前支护外插角大(一般大于17°)，在刀盘前方加固围岩位置距离刀盘开挖范围远，加固效果差；撑靴后方迂回导洞法可钻爆法施工，但施工距离长(一般40m以上)，无法使用大型机具设备，效率低，施工周期长；后配套后方迂回导洞法可使用大型机具设备进行钻爆法施工，但施工距离很长(一般200m以上)，施工周期长，投资大。因此，采取有效的隧道施工结构使TBM及时脱困就显得尤为重要。

发明内容

本发明目的在于：针对在隧道施工中遭遇不良地质时，经常会出现TBM卡机情况，如何采取有效措施使TBM及时脱困的问题，提供一种隧道施工中TBM脱困处理方法及隧道施工结构，该方法通过在TBM上方施工导洞，并在靠近掌子面的位置扩挖出满足施作超前管棚的空间，及时对掘进前方施作超前支护，从而有利于TBM快速脱困，且施工简单便捷，工程量较小。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种隧道施工中TBM脱困处理方法，包括以下步骤：

步骤一、在TBM靠近护盾处拱顶上方沿掘进方向施工导洞，并对导洞进行初期支护；

步骤二、对靠近刀盘的导洞段进行两侧扩挖形成扩挖洞，并对扩挖洞进行初期支护；

步骤三、利用导洞扩挖空间，施作超前管棚对掘进前方围岩进行支护；

步骤四、超前管棚施工完成后，TBM进行掘进。

本发明通过在TBM靠近护盾处拱顶上方沿掘进方向施工导洞，与TBM撑靴处及后配套后方的迂回导洞法相比，开挖工程量较小；通过对靠近刀盘的导洞段进行两侧扩挖形成扩挖洞，以满足施作超前管棚支护的空间，同时可以利用该空间消除管棚外插角，施作水平超前管棚，有效加固刀盘上部较大范围，也可利用该空间进行刀盘周边积渣清理，减小刀盘转动阻力，该方法有利于TBM快速脱困，施工简单便捷，能够显著提高作业效率，且施工成本低。

作为本发明的优选方案，所述导洞开口位置选择在正拱顶最后两榀拱架之间，开口前对该处及周边径向注浆加固，然后割除开口处TBM初期支护，自下而上开挖。通过选择该导洞开口位置进行导洞施工，可以最小的施工量开挖至刀盘附近，开挖耗时较少。

作为本发明的优选方案，所述导洞初期支护为沿导洞方向间隔设置的若干个型钢门架，所述型钢门架落脚在护盾上并与护盾固定连接，各型钢门架之间采用槽钢或钢筋连接加固。通过以上支护措施可确保对导洞的支护效果，避免开挖后的导洞发生大面积垮塌。