[发明专利]一种双护盾TBM联合衬砌支护结构及其施工方法

说明书

本发明公开的是一种双护盾TBM衬砌联合支护结构及其施工方法，所述双护盾TBM衬砌联合支护结构包括管片，模袋，垫板，恒载器，围岩，锚索/锚杆，模袋灌浆孔，恒载器及锚索/锚杆安装孔，模袋槽，垫板槽，垫板中心孔；所述的模袋为柔性可折叠空腔体，在管片安装前固定于管片外侧，并通过模袋灌浆孔与管片内部连通进行灌浆；所述的恒载器安装于锚索/锚杆外锚头一端，用于保持锚索/锚杆压力恒定；所述的施工方法包括管片处理、模袋和锚索/锚杆及恒载器的安装；本发明可以对管片外围岩进行快速支护，并根据支护力需求改变主动支护力，有效减少并控制岩体变形。

技术领域

本发明涉及地下工程围岩变形控制领域，具体是隧道开挖管片外围岩联合支护结构及施工方法。

背景技术

隧道(洞)工程中岩体开挖后，围岩由于应力重新调整而产生变形。新奥法施工理念中考虑通过释放洞壁岩体一定的变形量降低所需支护强度，进而降低工程成本。TBM设计中考虑了这一变化因素，即利用护盾较长无支护段使得围岩变形逐渐趋于稳定进而降低后期作用于管片衬砌上的围岩压力。但对于特殊地层，如挤压大变形地层，由于支护段围岩变形过大，这一思路会转变为围岩卡机的直接因素。

根据结构力学理论，在简支梁结构中增加支点将大大降低梁身挠度及自身弯矩。此外，对于岩体特别软弱、地应力较高洞段，采用常规的管片支护强度难以达到所需量值后，围岩变形过大，易于导致管片错台、开裂等，此时需要联合多种支护方法，形成联合支护体系，进而减小并控制围岩变形量值。对于TBM而言，如何在相对封闭的施工空间和已有完善的施工流程中，在不影响工程进度情况下，将这一思路和方法应用于工程建设中，降低挤压变形下的卡机风险，并对后期变形围岩提供足够支撑力，是目前工程所面临的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供双护盾TBM联合衬砌支护结构及其施工方法，能够对隧道施工中管片外围岩进行快速支护，控制围岩变形，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种双护盾TBM衬砌联合支护结构，包括管片，模袋，垫板，恒载器，围岩，锚索/锚杆，位于所述管片上的模袋灌浆孔、恒载器及锚索/锚杆安装孔、模袋槽、垫板槽，垫板中心孔；所述模袋设置在所述管片外周，且模袋置于管片的模袋槽内，并通过管片上的模袋灌浆孔与内部连通，模袋灌浆前收藏于模袋槽内，不影响管片的运输和安装；管片安装后，通过模袋灌浆孔对模袋进行灌浆，模袋在压力作用下能够膨胀开来形成支撑，模袋灌浆孔在灌浆后可进行密封；所述垫板中心设有垫板中心孔，垫板中心孔的尺寸满足钻头钻孔安装锚索/锚杆的要求；围岩上设有钻孔，所述锚索/锚杆通过恒载器及锚索/锚杆安装孔和钻孔、垫板中心孔安装在围岩上，所述恒载器通过恒载器及锚索/锚杆安装孔安装在锚索/锚杆靠近的管片一端，通过恒载器能够推动垫板脱离垫板槽，与围岩接触，并通过锚索/锚杆锚头进行锁定；所述的恒载器可进行加压到目标压力值，在围岩变形过程中，当锚索/锚杆所受压力增大超过预设值，恒载器自动排压保持拉力恒定。

进一步地，所述模袋槽和模袋灌浆孔可在制作管片时预制或管片制作完成后开槽制作。

进一步地，所述恒载器及锚索/锚杆安装孔外侧设有垫板槽，垫板槽可安放垫板。

本发明还提供了一种双护盾TBM衬砌联合支护结构的施工方法，包括以下施工步骤：

步骤1：在管片上预制模袋灌浆孔、恒载器及锚索/锚杆安装孔、模袋槽和垫板槽，可在管片制作中预制或已制作管片上开凿形成；

步骤2：将模袋安装于模袋槽内并通过模袋灌浆孔与内部连通；

步骤3：将垫板安装于垫板槽内；

步骤4：管片安装；

步骤5：根据需要，通过模袋灌浆孔对模袋进行灌浆，模袋灌浆固结后与围岩接触提供支撑力；