[发明专利]一种应对岩爆的双护盾TBM管背支护方法

说明书

本发明专利公开了一种应对岩爆的双护盾TBM管背支护方法，包括施工准备；预制管片安装；延时时间t1，在围岩卸荷趋缓，变形减小后进行豆砾石回填；延时时间T，在豆砾石层岩爆缓冲期应力场和裂隙发育完成后进行水泥浆灌注；延时时间t1，在围岩卸荷趋缓，变形减小后进行豆砾石回填；在岩爆冲击荷载的作用下，颗粒内部复杂的力链结构发生断裂和重组，同时力链结构又将瞬时局部冲击荷载进行空间延伸和时间延长，从而达到吸收和耗能效果，尽可能降低岩块弹射冲击破坏影响；延时时间T，在豆砾石层岩爆缓冲期应力场和裂隙基本发育完成后进行水泥浆灌注；固结豆砾石层形成一封闭圈，加强隧洞的支护和防渗能力，从而提升在高地应力地区整体施工安全性。

技术领域

本发明属于隧道施工技术领域，具体涉及一种应对岩爆的双护盾TBM管背支护方法。

背景技术

随着川藏铁路、西电东送等国家重大工程建设的开展，隧道与地下工程行业面临着越来越多的深部工程问题。深部岩石力学问题，以高地应力最为突出，其表现形式就是岩爆和大变形。双护盾TBM(全断面隧道掘进机)法被广泛应用于高地应力地区，其全封闭环境，可有效防止高地应力隧道围岩强烈卸荷后，发生岩体剥落、弹射，甚至强烈崩落等剧烈岩爆对人员设备的危害，保证隧道施工安全。常规双护盾TBM施工中，在支护管片安装完毕后，及时进行豆砾石吹填后并同步注浆是对预制管片和岩壁间隙的填充，待水泥浆凝固后与管片形成共同刚性结构，抵抗围岩变形及提高抗渗能力。但在应对岩爆灾害时，采用原常规管背填充并注浆往往会导致管片开裂、错台，甚至支护失效。造成这种现象的原因在于：支护时未考虑岩爆隧道应力卸荷重布，应变具有时效特性等因素。由面及里、由浅入深，围岩在时间、空间上都存在释放弹性应变能的延迟效应，即时效特性。经过现场测试，川藏铁路多条典型隧道围岩地应力在20—89MPa之间，而开挖后稳定围岩的表层残余应力值接近于0，这个卸荷过程需要一个时间过程，这个应力释放和围岩变形的过程和时间决定了支护体系所受荷载。按传统工法，在吹填豆砾石后即马上同步注浆，浆体与豆砾石在数小时内固结形成刚体结构，而围岩继续释放弹性能时，刚性支护结构易发生脆性破坏，从而造成质量安全事故。基于以上问题，需要研发一种应对岩爆的双护盾TBM管背“先柔后刚”支护方法，根据围岩卸载判据，通过改变传统支护工艺流程，以确保支护结构既能在岩爆弹射时作为柔性缓冲机构保护支护管片，又能在应变趋于稳定之后能与围岩一起形成刚体整体，确保支护结构整体强度，保证工程质量，保障作业人员和设备安全。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种应对岩爆的双护盾TBM管背支护方法。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种应对岩爆的双护盾TBM管背支护方法，包括以下步骤：

S1、施工准备；

S2、预制管片安装；

S3、延时时间t1，在围岩卸荷趋缓，变形减小后进行豆砾石回填；

S4、延时时间T，在豆砾石层岩爆缓冲期应力场和裂隙发育完成后进行水泥浆灌注。

具体地，步骤S1包括：根据工程要求准备好豆砾石、水泥和砂子，并对空压机和豆砾石喷射机设备进行性能检验；吹填材料选用粒径4-6mm的豆砾石；在预制管片上预留九个孔，九个孔按顺时针旋转方向进行编序，预制管片的顶部为第一预留孔，沿预制管片的顶部开始顺时针方向依次为第二预留孔、第三预留孔、第四预留孔、第五预留孔、第六预留孔、第七预留孔、第八预留孔、第九预留孔。

具体地，步骤S2包括：先在开挖洞型缘的底部位置回填豆砾石，安装预制管片的底部管片，然后安装预制管片的其它管片，第一预留孔至第九预留孔依次标注出预留孔1至9的位置以便准确做好施工记录，并将预吹填环管片上的豆砾石吹填预留孔打开。