[发明专利]TBM隧道掘进机管片扶正方法

说明书

本发明属于隧道掘进技术领域，具体涉及一种TBM隧道掘进机管片扶正方法，3‑6环管片设置安装一环软管，每环软管由几段适应管片弧长的小软管共同拼接组成；从底拱开始先把小软管安装在管片上，底部的小软管内设有工字钢；随着管片的拼装，将软管填充到开挖断面与管片之间的间隙；待到两侧标准块管片拼装完成，对底拱处的小软管注入高强度速凝水泥浆液，再同时向两侧的小软管内灌注水泥浆，待软管随着管片的拼装完全拼接好后，再向邻接块和封顶块处的小软管内注浆。本发明对于TBM管片的安装有保正扶直的作用，通过软管固结体的分隔，可以量化计算出每个单元的灌注量，减少了给充气止浆管放气再注浆的工序。

技术领域

本发明属于隧道掘进技术领域，具体涉及一种TBM隧道掘进机管片扶正方法。

背景技术

隧道掘进机(Tunnel Boring Machine，简称TBM)以其掘进速度快、安全性能高等优点，现已广泛用于隧道施工中。为保证施工质量与安全，TBM有着许多重要的施工工序。其中豆粒石回填及灌浆是TBM施工中的一个重要环节。

大量工程实践证明，豆粒石回填及灌浆工艺存在诸多问题，最突出的一个表现就是管后水泥浆灌注量异常。施工工艺上，由于刀盘开挖直径大于管片直径，当刀盘对管片施加的反作用力时，管片会在洞壁中产生摆动效应，使得管片与开挖断面之间形成极尽区。管片摆动因局部贴紧洞壁而致使豆粒石灌注困难，形成空腔。空腔造成水泥浆灌注量增加，造成超灌量远大于设计，并影响随后的注浆效果，使支护质量大打折扣。

如刘丽萍.全断面掘进机的施工方法[P].山西：CN1166852C，2004-09-15.技术解决方案包括：切削岩石和衬砌管片工艺，其中：它还包括管片止水和回填豆粒石及灌注水泥浆工艺；管片止水工艺由下列步骤组成：按设计要求将预制好的钢筋混凝土管片对接；将填充条置于管片之间形成的填充槽底部的对接缝上；把塑性止水材料嵌入填充槽内，直至填满为止；将铁楔从填充槽的顶部楔入，以压紧塑性止水材料；用高强水泥砂浆回填管片表面对接的缝隙，并配置数条铅丝；在围岩与管片之间回填豆粒石并灌注水泥浆时，其中一部分水泥浆注入两管片之间的对接缝内；回填豆粒石及灌注水泥浆工艺由下列步骤组成：在安装好的管片外围按12-20米分段，并在分段的管片外围处环向设置橡胶软管；给橡胶软管充入压力为0.2MPa的气体，使橡胶软管膨胀压紧在岩壁与管片上；再给分段的管片外围回填豆粒石；灌注水泥浆；待水泥浆凝固后，最后给橡胶软管放气并灌注水泥浆。进而达到管片止水以及豆粒石分段回填的目的。

该技术利用充气止浆管对管片外围进行分段，可以发现的是，充气环与管片形成的整体，由于充气管内的气压强度不大，在一定程度上是无法平衡TBM切削时产生的轴向反推力，无法达到固定管片，保正扶直的作用。同时，也正因为充气止浆管气压强度不够，管片自身重力大，管片自身全部的重力会全部传递到底部的充气止浆管上，尽管充气止浆管能够在抗压强度上满足一定的要求，保证密封性，但自身势必会被压缩，管片圆心与断面圆心也并不同心，在轴向反推力较大的区间，很有可能形成极近区，造成豆粒石回填量减少，水泥浆灌注量增加。另外，在TBM轨迹设计中需要拐弯的地方，TBM轴向推力的一个分力会对拐弯处侧壁的充气止浆管产生挤压，使得充气止浆管发生压缩，由于充气止浆管是安置好后就对其充气密封，这时侧壁一方的充气管发生压缩，管片发生一定位移，另一侧壁的充气管从紧贴岩壁的状态变为与岩壁间产生一定的间隙，使得在该区间段灌浆时会产生跑浆，增加水泥浆的灌注量。此外，充气止浆管安装的间距过大，因此也不能满足抵抗轴向反推力的要求。故该技术存在的缺点主要是：(1)气压强度不能满足保证扶直的要求，在施工过程中还是能形成极尽区，造成灌浆量的增加。(2)在豆粒石回填以后，还需要对充气止浆管放气，然后再回填，增加施工的步骤。