一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法

本发明涉及本发明涉及地下工程灾害防治领域，尤其是涉及一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法。

背景技术：

1、目前，在隧道施工过程中，广泛采用tbm进行挖掘。然而，由于地质因素的影响，掘进施工在通过断层破碎带等不良地质区段时常常遇到困难。tbm施工对不良地质非常敏感，一旦遭遇不良地质，将对tbm施工造成极大的影响，导致掘进困难甚至造成tbm卡机，不良地质区段卡机后再脱困更加困难。对于卡机问题的处理，目前采用绕洞钻爆法来解决，但这种方法工程量大且存在较高的安全风险，施工组织难度大，工期难以控制，不良地质段tbm卡机对工期和成本影响极大。

2、针对这一现状，为了确保隧道掘进工程的顺利进行，需要发明一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，以实现tbm在不良地质段卡机后能够顺利脱困，同时能够近距离加固围岩，预防再次卡机的发生。

技术实现思路

1、针对上述问题，现提供一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，以期能够解决现有技术中不良地质造成敞开式tbm施工掘进困难、易卡机及卡机后脱困的问题。

2、具体技术方案如下：

3、一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

4、清理主梁周围石渣及底部泄水孔施作：清理tbm主梁周围石渣，石渣清理至封堵体预定位置；再在主梁底部设置排水孔，通过排水孔对主机区域积水进行引排；

5、钢拱架加固：采用拱架对主机区域进行加固，加固范围为升降平台至封堵体预定位置；

6、施作涌渣封堵体：石渣清理至预定位置后，将石渣渣体修整成坡体，沿坡面在坡体表面布设排水管，排水管布设完成后再沿坡面铺设渣袋，在渣袋表层敷设钢筋网，将排水管管口包裹后喷射混凝土；

7、排水孔及加固孔施工：拆除部分干涉骨架，加固拱架，钻孔部位超前喷混封闭围岩，利用钻机施工排水孔、加固孔；

8、初支加固及涌渣清理：排水孔施工完成后对封堵体进行加固；当流渣得到有效控制后对涌出的石渣进行清理，再在石渣渣体表面敷设钢筋网后以混凝土进行封闭，封闭涌渣通道，并分序进行化学灌浆固结，在掌子面与护盾尾部围岩加固完成后继续对刀盘内与护盾上部石渣进行清理；

9、大管棚施工：扩挖管棚工作间，安装钻机进行护盾及刀盘上部化灌固结；安装管棚钻机，进行钻孔注浆，施工检验分析合格后拆除管棚钻机进行扩挖段回填；

10、tbm主机区域扩挖、tbm检修、侵限拱架处理；

11、tbm掘进及空腔回填：试转刀盘确保刀盘能稳定转动后恢复tbm至掘进模式；每循环掘进完成后，在保障tbm不被卡机的情况下按设计要求进行支护施工，对已支护段塌腔情况进行探测，当塌腔较小时采用砂浆+速凝剂进行回填，当塌腔较大时，砂浆回填后再采用化学灌浆进行缓冲层施工，待回填砂浆达到60％-75％的设计强度后灌注水泥浆对松动体进行回填灌浆。

12、进一步的，主梁上部石渣采用tbm皮带进行清渣，主梁下部石渣袋装后机车运至洞外。

13、进一步的，加固时将拱顶的钢拱架间以错位布设的槽钢进行连接，同时采用型钢施作竖向支撑，竖向支撑上部采用型钢连接成为整体，采用槽钢施作斜向支撑。

14、进一步的，休整时将渣体按照25°-35°坡度进行修整。

15、进一步的，排水孔施工中排水孔入岩位置距掌子面10-12m，排水孔钻孔深14-16m，排水孔环向间距为30-45cm，外倾角为15°-20°；加固孔位于排水孔附近，加固孔入岩位置距掌子面10-12m，加固孔钻孔深14-16m，环向间距为19-21cm，外倾角为14°-16°。

16、进一步的，初支加固施做加固中采用自进式中空注浆锚杆进行加固，锚杆的环向间距、排距均分别为1-2m，梅花形布设，加固施作范围为拱顶110-125°，施工中根据拱架情况与设备空间对锚杆间排距与入岩角度进行适当调整，同时采用超前喷混封闭岩面。

17、进一步的，涌渣清理时先清理主梁上方封堵体至原超前小管棚施工弧形梁位置，清理完毕后在渣体表面敷设钢筋网后采用混凝土进行封闭。

18、进一步的，扩挖管棚工作间包括工作间扩挖施工、扩挖段支护、护盾上方化灌锚杆施工、管棚钻机安装、管棚钻孔注浆、注浆、施工检验、扩大洞室回填；管棚钻孔注浆为管棚钻机安装完成后施作跟管管棚，管棚分两层施工。

19、上述方案的有益效果是:

20、1)、可有效解决tbm在遇到断层破碎带卡机时的脱困施工问题，为卡机段清理岩渣、排水和加固围岩提供解决方法；

21、2)、本发明中首先通过布设排水孔及时排除岩渣内的泥水，防止tbm驱动电机、主轴承密封、油缸等关键设备部件长时间浸泡，同时保障涌渣体的稳定；其次，通过布设加固孔，注浆加固破碎岩体，形成承载结构，实现应力的转移，同时充分发挥围岩自稳能力，与支护结构共同作用，减轻支护结构承受的荷载；围岩注浆加固后，浆液固结体封闭裂隙，可有效封堵岩体内的流体通道，阻止地下水侵入内部隧洞内部，防止或减轻水害和风化，有效确保施工安全。

22、3)、本发明操作方便、实用性强、处理工期短、成本投入低、施工安全。

技术特征：

1.一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，主梁上部石渣采用tbm皮带进行清渣，主梁下部石渣袋装后机车运至洞外。

3.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，加固时将拱顶的钢拱架间以错位布设的槽钢进行连接，同时采用型钢施作竖向支撑，竖向支撑上部采用型钢连接成为整体，采用槽钢施作斜向支撑。

4.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，休整时将渣体按照25°-35°坡度进行修整。

5.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，排水孔施工中排水孔入岩位置距掌子面10-12m，排水孔钻孔深14-16m，排水孔环向间距为30-45cm，外倾角为15°-20°；加固孔位于排水孔附近，加固孔入岩位置距掌子面10-12m，加固孔钻孔深14-16m，环向间距为19-21cm，外倾角为14°-16°。

6.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，初支加固施做加固中采用自进式中空注浆锚杆进行加固，锚杆的环向间距、排距均分别为1-2m，梅花形布设，加固施作范围为拱顶110-125°，施工中根据拱架情况与设备空间对锚杆间排距与入岩角度进行适当调整，同时采用超前喷混封闭岩面。

7.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，涌渣清理时先清理主梁上方封堵体至原超前小管棚施工弧形梁位置，清理完毕后在渣体表面敷设钢筋网后采用混凝土进行封闭。

8.根据权利要求1所述的深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，其特征在于，扩挖管棚工作间包括工作间扩挖施工、扩挖段支护、护盾上方化灌

技术总结本发明涉及一种深埋隧洞断层破碎带大变形控制方法，该控制方法主要包括：清理主梁上部石渣及底部泄水孔施作；钢拱架加固；施作涌渣封堵体；排水孔及加固孔施工；初支加固及涌渣清理；大管棚施工；TBM主机区域扩挖、TBM检修、侵限拱架处理；TBM试掘进；空腔回填。1)、可有效解决TBM在遇到断层破碎带卡机时的脱困施工问题，为卡机段清理岩渣、排水和加固围岩提供解决方法；2)、通过围岩的增强和破碎区的加固，实现应力的转移，形成承载圈，有效地支护围岩，控制围岩不会发生较大变形，有效确保施工安全。3)、本发明操作方便、实用性强、处理工期短、成本投入低、施工安全。技术研发人员：张旗,张晓平,陈猛,刘泉声,王浩杰,董鹏,陶磊受保护的技术使用者：武汉大学技术研发日：技术公布日：2024/7/18