[发明专利]一种TBM施工隧洞拱腰岩爆防治方法

说明书

本申请公开了一种TBM施工隧洞拱腰岩爆防治方法。本方法通过对TBM隧洞原有支护系统的优化设计，对TBM隧洞拱腰位置提前施作二衬，在不增加原有支护施工的基础上，有效防止拱腰处岩爆，大大提高施工效率。本发明方法具有工序简单、使用方便、成本低廉的优点，采用该方法能够快速对开挖岩体进行封闭，人员可操作性较好，在不增加支护工序和材料的同时，提高了TBM隧洞二衬同步施工的效率，有效降低了岩爆的发生频次，降低了施工人员在岩爆隧洞施工的安全风险，同时该方法中的材料可以重复使用，大大降低了施工成本。

技术领域

本申请涉及地下工程隧洞施工的技术领域，尤其涉及一种TBM施工隧洞拱腰岩爆防治方法。

背景技术

岩爆是在开挖或其他外界扰动下，地下工程岩体中聚积的弹性变形势能突然释放，导致围岩爆裂、弹射的动力现象。岩爆具有很强的突发性、随机性和危害性，直接威胁施工人员和设备的安全，影响施工进度，已成为世界性的地下工程难题之一。目前，我国深部岩石工程越来越多，埋深越来越大，随着埋深的增加，岩体赋存的地质环境更加复杂，地应力更高，岩爆将更加突出、严重。因此，对岩爆的防治技术进行深入研究具有重要的理论和实际意义。

在TBM隧洞中，掌子面前方的岩爆引发工程灾害的概率相对较小，目前多是集中研究开挖围岩的岩爆防治，主要是通过支护系统设计优化，尽可能多吸收岩体破裂所释放的能量，降低能量释放速率，同时尽可能提高围岩强度，在岩爆后仍保持支护系统的完整性。如针对强烈岩爆，采用喷锚网、拱架等支护单元协同作用，各种支护单元相互联接，形成一个整体对岩爆进行防控。根据岩爆等级设计喷射混凝土厚度，岩爆等级越高，喷射混凝土越厚；锚杆类型原则上应选择吸能锚杆，主动吸能，以便更好的消耗岩爆巨大的冲击能量。上述方法针对强烈及以上岩爆等级时，具有较好的支护效果，而针对中等岩爆，如岩爆位置位于拱顶或拱底，也可采用上述支护方法，但当岩爆发生位置多是位于隧洞拱腰位置时，上述支护方法难以有效开展。主要因为TBM隧洞中拱顶和拱底有一定的作业空间，而拱腰位置作业空间有限难以进行较为复杂的支护，中等岩爆危害相对较小，如停机以便在拱腰处施作锚杆或喷射混凝土，将严重降低施工效率，增加工程时间和经济成本。而拱腰位置发生的岩爆容易引起岩块掉落砸伤工人，此外如TBM撑靴作用的拱腰位置发生岩爆，轻则造成撑靴无法为TBM提供支撑力，重则引起撑靴油缸损坏，耽误施工进度。

发明内容

有鉴于此，本申请提供一种TBM施工隧洞拱腰岩爆防治方法，能够有效防止拱腰处岩爆，大大提高施工效率。

本申请提供一种TBM施工隧洞拱腰岩爆防治方法，包括以下步骤：

步骤1：在揭露隧洞围岩混凝土的初次喷灌之后在混凝土喷混台车处浇筑拱腰二衬，并在隧洞拱底处铺设仰拱块，所述仰拱块安装在钢拱架上；

步骤2：将固定装置分别安装在仰拱块和拱架交接处的钢拱架上、前方一榀钢拱架上，并将通过所述固定装置安装木板；

步骤3：在钢拱架上安装弧形钢管，并使所述弧形钢管固定在木板上；

步骤4：将混凝土灌入经步骤(1)-(3)搭建的模板中，待混凝土充分凝固后，拆除弧形钢管、木板和固定装置，然后重复步骤(1)-(3)进行拱腰浇筑。

可选地，所述仰拱块开设有凹槽，所述凹槽用以将仰拱块安装在钢拱架上。

可选地，拱腰二衬距离掌子面40～50m。

可选地，所述弧形钢管为中空钢管。

可选地，所述凹槽的开设深度与拱架上下翼板的距离相同。

可选地，所述固定装置包括装配的固定螺栓和钢筋排，所述固定螺栓开设有有用以卡接木板的卡槽。

可选地，所述弧形钢管的壁厚2-3mm。