[发明专利]一种敞开式TBM过全断面炭质板岩掘进及支护方法

说明书

本发明涉及一种敞开式TBM过全断面炭质板岩时的掘进和支护方法，针对设计提供的地质剖面图对附近有低阻异常带、断层等进行超前地质预报，探清前方地质情况。在掘进过程中根据掘进参数的变化、出碴的大小对前方围岩情况进行辅助预判，围岩出护盾后根据实际揭露的围岩情况进行加强支护，采用拱架、钢筋排、锚杆、钢筋网、喷射混凝土等进行联合支护，在塌腔处回填混凝土，初喷后进行回填灌浆，使初期支护安全稳固，同时初支后加强监控量测，使TBM能够安全顺利进行掘进。其主要流程有：超前地质预报→TBM掘进→支护施工(钢筋排、钢筋网安装→拱架安装→锚杆安装→喷砼支护→回填混凝土及注浆)→监控量测→施工结束。

技术领域

本发明涉及一种敞开式TBM过全断面炭质板岩时的掘进和支护方法。涉及隧道超前地质预报、TBM掘进中的控制、支护施工、注浆、监控量测以及质量控制和安全措施。

背景技术

随着经济的不断发展，科学技术的不断进步，隧道、煤矿、水利等地下工程不断发展，开敞式TBM的使用越来越普及，隧道施工过程中，常常会遇到复杂的地质条件，当遇到不仅有花岗岩、闪长岩等硬岩地层，同时也有很长一段距离的灰岩岩溶地层以及炭质板岩地层时。由于黝黑色的炭质板岩，围岩较为软弱且基本无强度，受力会变成粉末状，遇水泥化容易糊刀盘，堵刀孔，且顶部伴有塌腔、掉块严重，出渣困难，会造成刀盘扭矩过载无法掘进；在转接皮带处打滑，无法顺利出渣，造成场地泥泞；隧洞底部软化，刀盘载头等问题。这些问题，会给TBM掘进带来很大的影响，甚至威胁到施工人员及TBM的安全。因此为了解决了炭质板岩段敞开式TBM掘进安全施工风险大的难题，有必要发明一种敞开式TBM过全断面炭质板岩时的掘进和支护方法，以满足工程应用。

针对实现TBM快速安全通过碳制板岩等复杂地质段的要求，研制一种敞开式TBM过全断面炭质板岩时的掘进和支护方法，面临以下难题。

(1)隧道施工过程中，地质条件较为复杂，掘进过程中，一旦遇到不良地质条件极易引发突水突泥、塌方等地质灾害，造成人员伤亡、经济损失以及环境破坏，因此为防止在施工期地质灾害的发生，如何准确探明隧道前方的地质条件，以便做好充足的准备，减少不必要的损失。

(2)TBM掘进过程中掘进方向、姿态以及掘进参数是十分重要的，如何在掘进时确保掘进方向的有效控制，以及及时调整掘进参数，使得TBM始终顺利安全的掘进。

(3)隧道施工过程中，TBM不断向前掘进，围岩情况会不断发生变化，如何根据围岩情况的不同选择合适的支护方法。

(4)注浆是隧道施工过程中十分重要的一环，如何根据不同的地质条件选择合适的注浆方法。

(5)周边位移过大，拱顶下沉过大都会带来极大的施工安全隐患，如何根据围岩级别、隧道掌子面开挖方法等因素来选择合适的监控量测方法

(6)不合格的施工质量会导致人员伤亡，经济损失，造成十分严重的后果如何做好质量控制，使其达到施工要求，保证TBM安全快速的掘进。

(7)隧道施工空间较狭窄，且TBM占据了大部分空间，TBM掘进过程中，运输、设备挤压、吊装安装、初支施工、注浆。用电、动火作业都会带来一定的安全威胁，如何通过一定的安全措施确保施工过程中的安全。

(8)施工过程中出碴车产生的扬尘、泥浆、污水以及生产混凝土产出的污水，生活污水、垃圾等，如何通过一定的环保措施减少环境污染以及节约能源。

发明内容

本发明的目的就是为了解决上述难题，提供一种敞开式TBM过全断面炭质板岩时的掘进和支护方法，主要包括超前地质预报→TBM掘进→支护施工(钢筋网、钢筋排安装→拱架安装→锚杆安装→喷砼支护→回填混凝土及注浆)→监控量测。实现TBM快速安全通过碳制板岩等复杂地质段的要求，从而使得TBM安全快速的通过长距离灰岩地层段，进而提高施工效率，提升项目盈利空间。

为实现上述目的，本发明的具体方案如下：