[发明专利]一种地下工程TBM穿越复杂软硬复合地层的施工方法

说明书

本发明涉及一种地下工程TBM穿越复杂软硬复合地层的施工方法，包括以下步骤：确定掘进前方软硬复合地层混合类型及开挖断面的软硬复合比；根据确定的软硬复合地层混合类型及隧道轴向上各断面的软硬复合比，划定掌子面前方软硬地层中的治理区域；设计适用于复杂软硬复合地层施工的注浆参数；对TBM掘进机前方地层的设计区域进行注浆加固；对划定的治理区域进行注浆加固；注浆效果进行评估，注浆效果达到设计要求后，TBM启动掘进，本发明的施工方法保证了TBM的安全掘进。

技术领域

本发明涉及地下工程技术领域，具体涉及一种地下工程TBM穿越复杂软硬复合地层的施工方法。

背景技术

这里的陈述仅提供与本发明相关的背景技术，而不必然地构成现有技术。

TBM因其具有断面成型好、信息化程度高、安全高效及环保等特点，已被广泛应用于长距离地铁隧道施工。软硬复合地层作为一种不良地质，分布广泛。发明人发现，隧道施工不可避免地要遇到岩体在物理力学性质、赋存状态等方面相差较大的复合地层。TBM单一全断面开挖方式本身不利于围岩稳定，同时软硬地层交界面常是一个曲面，复合地层的软硬复合比往往随TBM掘进过程中不断变化，这使TBM的推力和刀盘转矩数值变化波动性大，导致TBM在复合地层中施工往往会面临诸如TBM姿态失调、卡机、刀圈偏磨、刀圈卷刃、挡圈断裂或脱落、刀盘磨损、极端条件下刀盘开裂、冲击载荷造成机头强烈振动等一系列技术难题，严重干扰着TBM机器安全和施工效率，导致工期延误及追加工程投资等后果，造成重大经济损失。此外，由于TBM开挖岩石破碎过程中，滚刀在软、硬岩中的推力或贯入度不一致，软、硬岩层交界面出现“非协调变形”现象，当发现问题时，往往已经造成TBM姿态失调，导致TBM掘进偏离设计轴线方向，进而造成地面隆起，因此需要进行纠偏，影响到包括工期因素在内的工程综合经济性，有时甚至关系到施工的成败。

发明内容

本发明的目的是为克服现有技术的不足，提供一种地下工程TBM穿越复杂软硬复合地层的施工方法，能够对复杂地层进行有效治理，提高了TBM掘进机的施工安全性，有利于TBM掘进机的掘进安全。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面，本发明的实施例提供了一种地下工程TBM穿越复杂软硬复合地层的施工方法，包括以下步骤：

确定掘进前方软硬复合地层混合类型及开挖断面的软硬复合比；

根据确定的软硬复合地层混合类型及隧道轴向上各断面的软硬复合比，划定掌子面前方软硬复合地层中的治理区域；

设计适用于复杂软硬复合地层施工的注浆参数，对TBM掘进机前方地层的设计区域进行注浆加固，对划定的治理区域进行注浆加固；

对注浆效果进行评估，注浆效果达到设计要求后，TBM掘进机启动掘进。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，确定掘进前方软硬复合地层混合类型的方法为：通过地球物理勘探方法与钻孔取芯分析初步探明周边工程地质情况，结合场区工程地质水文地质资料，查明地质特征及地下水分布情况，确定掘进前方复杂软硬复合地层围岩展布形态和范围，判断软硬复合地层混合类型。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，根据地质剖面图中隧道轮廓线横断面与各地层的位置关系，结合补充的沿隧道轴线的钻孔取芯结果，确定隧道各断面的软硬复合比，根据软硬复合比和软硬复合地层混合类型划定治理区域。

结合第一方面，本发明的实施例提供了第一方面的一种可能实施方式，当确定的软硬复合比α位于0.3-0.7时，根据软硬复合比和软硬复合地层的混合类型划定治理区域，否则无需划定治理区域。