[发明专利]一种岩爆隧道双护盾TBM卡机脱困施工方法

说明书

本发明公开了一种岩爆隧道双护盾TBM卡机脱困施工方法，包括步骤：S1、TBM设备防护；TBM设备防护包括搭设清渣平台和开挖前的防护区；S2、危岩清理；对TBM盾周松动的岩块进行清理；S3、掏渣清理；对TBM盾周未被塌方段挤压的部分进行掏渣处理，并获得对塌方段进行处理的操作空间；S4、塌方段处理；进行聚氨酯灌浆以在TBM盾与塌方段形成隔离带，然后用水泥砂浆进行回填灌浆处理，对塌方段进行状态稳定。本申请当遭遇围岩弹射、挤出、塌方等致使TBM卡机时，利用清理TBM盾周危岩及采用开挖导洞、超前支护、塌方段加固等方法，可有效保证价值数亿人民币的双护盾TBM设备安全；迅速脱困，减少对工期的影响，降低因岩爆引起的经济损失。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体为一种岩爆隧道双护盾TBM卡机脱困施工方法。

背景技术

随着国家一系列重大工程建设的实施，多条铁路、公路，以及多个世界级的大型水利水电工程即将在青藏高原的高山谷地兴建。这些工程涉及的大量地下工程，具有埋深大、地质条件复杂、地质构造活动强烈、地应力水平高等特点。

其中，作为高地应力地区所特有的灾害现象，岩爆一直是岩土工程界研究的热点及难点。岩爆是具有大量弹性应变能储备的岩(矿)体，由于开挖硐室或坑道，使地应力分异、围岩应力跃升及能量进一步集中，在围岩应力作用下，产生张-剪脆性破坏，并伴随声响和震动，围岩由静态平衡向动态失稳发展，以造成岩片(块)隔离母体、获得有效弹射能量、猛烈向临空方向抛(弹、散)射为特征的一种动力破坏现象。

由于岩爆的突发性和强大的破坏性，采用双护盾隧道掘进机(隧道掘进机，TunnelBoring Machine，简称TBM)进行高地应力地区隧道施工，能够有效地降低施工风险，保障人员安全。双护盾TBM外部采用钢体护盾进行防护，盾体厚度往往可达数厘米，可以对内部的施工人员和机械设备起到很好的防护作用。同时，前端的钢护盾盾体和后方支护的混凝土管片实现“无缝衔接”，人员和设备不会直接暴露在开挖岩壁之下。当岩爆发生时，无论是发生岩体剥落还是爆裂弹射，盾体和管片都会起到一定防护作用。因此，轻微-中等岩爆对TBM设备、衬砌结构以及内部施工人员的安全影响较小，双护盾TBM对中低强度的岩爆具有极强的适应能力。

但对于强-极强岩爆而言，尽管盾体和管片起到了一定的阻挡保护作用，当能量过大时，也会对管片和盾体造成一定影响。譬如，受岩爆弹射岩块冲击会造成盾体局部变形或管片开裂等现象。更为严重的是，崩落的围岩可能会导致双护盾TBM被卡，TBM无法正常掘进。若不采取恰当的措施，及时脱困，不仅会延长工期，还很有可能将施工设备埋在隧道内无法取出，造成巨大的损失，锦屏二级水电站地下深部工程被埋TBM就是典型案例。

公开号为CN105781562A的发明专利公开了一种“隧洞掘进机施工时的卡机脱困方法”，发明的技术解决方案包括：第一步，将隧洞掘进机刀盘设成由中心圆面板和沿中心圆面板外缘焊接的侧边面板构成；第二步，隧洞掘进机的护盾采用沿径向设置的内外两层结构，内外两层护盾之间用螺栓连接；内层护盾通过液压伸缩油缸与隧洞掘进机针梁相连接；第三步，当隧洞掘进机刀盘被卡时，切割刀盘抛弃侧边面板卸下外层护盾，通过液压伸缩油缸回缩内层护盾，使用拖车将隧洞掘进机整机拖出隧洞外，将新的侧边面板运输到隧洞内，再将整机重新运输至隧洞内，在隧洞内完成刀盘的焊接和内外层护盾的连接、安装，即可重新掘进。该项技术虽然能使隧洞掘进机脱困，但脱困后，抛弃了刀盘侧面板和外层护盾，损失较大；流程繁琐，需要将隧洞掘进机拖出隧道才能实现脱困，影响工期。