[发明专利]一种软弱破碎带快速安装双护盾TBM施工钢-混组合管片及注浆施工方法

说明书

本发明提供一种软弱破碎带快速安装双护盾TBM施工钢‑混组合管片及注浆施工方法，所述钢‑混组合管片包括封顶块、底管块以及用于连接封顶块、底管块的两块标准块；所述封顶块主体为钢管片，所述封顶块内具有内腔，所述封顶块内腔的顶部敞开并覆盖环氧树脂膜，所述环氧树脂膜可向上打开；所述封顶块的内腔内设有橡胶气囊装置；所述封顶块的内侧设有注浆连接口，所述注浆连接口与内腔相连通。本发明可以通过橡胶气囊有效地抵抗封顶块的上面板在注浆时所受到的向上的浮力，平衡来自顶部围岩的压力，保证管片衬砌环不发生变形，稳定性提高。

技术领域

本发明属于双护盾TBM掘进技术领域，具体涉及高水压力、软弱破碎带、拱顶坍塌情况下双护盾TBM掘进的衬砌管片结构以及注浆施工方法，尤其是涉及一种软弱破碎带快速安装双护盾TBM施工钢-混组合管片及注浆施工方法。

背景技术

双护盾TBM掘进技术在地层掘进作业中获得广泛应用并取得显著的效果，具有适应性强、效率高、可掘进性好等优点。双护盾TBM施工采用预制衬砌管片、回填豆砾石和注浆的方式进行支护。衬砌管片安装于护盾尾部，此时围岩与管片处于未接触状态，通常具有5~ 15 cm的间隙，需采用豆砾石进行回填，再进行注浆处理，使管片、回填层与围岩形成整体的支护结构。

豆砾石回填注浆的密实度是影响TBM隧洞工作性能的重要指标，但实际工程中回填灌浆的施工工艺还处于不断探索，注浆施工新技术更新速度缓慢。目前相关的研究成果多集中于回填注浆的质量控制措施，根据以往经验，通过控制豆砾石级配、水泥浆的配合比、灌浆压力等方面保证回填灌浆具有较高的施工质量。但面对复杂的施工环境，回填注浆的密实度往往较低。普遍地，回填注浆不密实较多发生在管片衬砌顶部和侧部局部，围岩发生变形，整体支护效果及衬砌管片防水性能大大减弱，出现裂缝、渗水等质量问题，容易造成应力集中引发管片开裂等现象。随着隧洞施工向深部高水压力、高地应力环境发展，必须从衬砌管片及注浆施工最根本上解决问题，达到整体良好的支护及防水效果，提高使用年限。

发明内容

本发明第一个目的在于，提供一种软弱破碎带快速安装双护盾TBM施工钢-混组合管片，解决双护盾TBM在高水压力及软弱破碎带顶部坍塌等不良地质工况下的衬砌支护整体结构强度及防水效果，大幅度提高衬砌管片的稳定及安全性能，提高隧洞使用年限。

为此，本发明的上述目的通过如下技术方案实现：

一种软弱破碎带快速安装双护盾TBM施工钢-混组合管片，其特征在于：所述钢-混组合管片包括封顶块、底管块以及用于连接封顶块、底管块的两块标准块；

所述封顶块主体为钢管片，所述封顶块内具有内腔，所述封顶块内腔的顶部敞开并覆盖环氧树脂膜，所述环氧树脂膜可向上打开；所述封顶块的内腔内设有橡胶气囊装置；

所述封顶块的内侧设有注浆连接口，所述注浆连接口与内腔相连通；

所述橡胶气囊装置包括橡胶气囊，所述橡胶气囊上具有充气口和充气螺旋套管，所述橡胶气囊的充气口处于封顶块的内腔内，所述充气螺旋套管的内端与充气口相连通，所述充气螺旋套管的外端不处于封顶块的内腔内；所述充气螺旋套管与充气口之间可拆卸连接。

环氧树脂膜具有防水、降解速度快、可与浆液融合反应、强度高的特点，当内腔内的橡胶气囊充气弹出后，环氧树脂膜与封顶块的上面板快速分离，并与顶部围岩面紧贴，形成防水层。

在采用上述技术方案的同时，本发明还可以采用或者组合采用如下技术方案：

作为本发明的一种优选技术方案：所述底管块与两标准块内设有横纵网状布置的注浆管以与环向接缝、纵向接缝分别形成串联循环，所述注浆管与底管块、标准块上的吊装孔相连通。

作为本发明的一种优选技术方案：所述封顶块由上面板、下底板、左侧板、右侧板、内侧板以及外侧板所围绕形成。

作为本发明的一种优选技术方案：所述上面板、下底板、左侧板、右侧板、内侧板以及外侧板均为3 cm厚的热轧钢板。