破碎段围岩TBM施工方法和配套的快拆式槽钢固定件与流程

本发明涉及tbm施工，尤其涉及一种破碎段围岩tbm施工方法和配套的快拆式槽钢固定件。

背景技术：

1、针对地势北低南高，地形起伏较小，山顶浑圆状，山体坡度较缓，基岩裸露，主要为荒漠地貌的工程区。隧洞出露的地层岩性主要为:凝灰质砂岩、凝灰岩、凝灰岩夹凝灰角砾岩、钾质花岗岩等地层。

2、在隧道建设和地下工程中遇到的复杂地质条件，尤其是破碎或不稳定围岩所带来的挑战。这些挑战主要体现在以下几个方面：1. 安全性问题：破碎围岩稳定性差，容易在开挖过程中发生坍塌、冒顶等安全事故，威胁施工人员的生命安全。2. 施工效率：破碎围岩增加了支护工作的复杂性和难度，导致施工进度缓慢，影响整个工程的周期和经济效益。3.技术难度：破碎围岩条件下，需解决刀具磨损加剧、掘进参数调整、支护及时性等问题。

3、现有技术中的中国专利文献：202210821618.9中公开了一种于tbm实时破岩数据的软弱破碎围岩感知方法。该方法将已有数据划分为软弱破碎围岩数据集和非软弱破碎围岩数据集。首先，利用重合度的概念计算了破岩指标(tpi、fpi、wr和af)在两个数据集上的划分阈值；其次，基于单一指标的权重提出综合指标η，并计算综合指标η在两个数据集上的区分阈值，建立了软弱围岩的识别模型；然后，依据贝叶斯定理和η建立了软弱围岩的定量计算模型。在使用时，根据当前tbm上升段的数据，计算得到η，进而定量计算模型得到当前掌子面围岩的软弱破碎概率，并进行塌方预警。

4、但上述方案在实施过程中，至少存在如下技术问题：在面对复杂地质条件时的局限性，易造成围岩失稳与坍塌，以及不同破碎程度的围岩，在施工过程中的不确定性风险。因此，亟需提出一种破碎段围岩tbm施工方法和配套的快拆式槽钢固定件。

技术实现思路

1、鉴于以上技术问题，本公开提供了一种破碎段围岩tbm施工方法，解决了现有技术中在面对复杂地质条件时的局限性，易造成围岩失稳与坍塌，以及不同破碎程度的围岩，在施工过程中的不确定性风险的技术问题。

2、根据本公开的一个方面，提供一种破碎段围岩tbm施工方法，包括如下步骤：

3、在掘进过程中，围岩出护盾后进行加强支护；首先，判断破碎围岩出露位置；然后采取支护措施；

4、（1）破碎围岩出露在拱顶位置，采取以下支护措施：

5、tbm通过断层破碎带时，通过减小掘进参数以减小对围岩的扰动，所述掘进参数包括tbm的掘进速度、刀盘转速、掘进推力、撑靴压力，采用钢筋网或钢筋排、钢拱架、连接筋、喷射混凝土联合支护措施；

6、（2）破碎围岩出露在撑靴位置，采取以下支护措施：

7、a.在撑靴位置加垫方木；

8、或b.在撑靴位置挂网喷砼封闭；

9、或c.补立拱架，然后利用钢板封闭塌腔，并灌注混凝土充填密实；

10、以减小撑靴位置掉块或塌腔风险，提供撑靴反力；

11、（3）全断面破碎围岩，采取以下支护措施：

12、在断层破碎带，首先清理塌落体，然后间隔安装钢拱架，在钢拱架之间连接加固槽钢，并施作钢筋排加密钢筋排，利用应急喷混设备对坍塌处进行喷射混凝土封闭处理，灌注水泥浆对坍落体及空腔进行加固回填，以形成支护体系。

13、在本公开的一些实施例中，所述步骤（1）中，在采用联合支护措施之前，还包括：应急喷混设备对破碎地段进行喷浆封闭，并在塌腔位置灌注混凝土填充的步骤。

14、在本公开的一些实施例中，所述步骤（1）中，在采用联合支护措施之后，还包括加密钢筋排、钢拱架、工字钢、钢拱架背部加焊支撑的步骤。

15、在本公开的一些实施例中，所述步骤（3）中安装钢拱架包括如下施工步骤：

16、a.位置确定，在破碎围岩出露出护盾后，标识钢拱架架立位置，并清理拱架位置对应底部区域，然后安装全圆钢拱架，支撑岩面；所述全圆钢拱架的安装断面垂直于主洞轴线；

17、b.钢拱架锁脚锚杆施做，采用tbm锚杆钻机施做拱架锁脚锚杆，每榀拱架至少布设3根锁脚锚杆，锁脚锚杆与拱架焊接连接；

18、c.拱架与拱架之间连接，钢拱架安装完成后，采用φ22钢筋连接钢拱架，钢筋环向间距不大于1m；

19、d.拱架间混凝土回填，掘进过程中，在钢筋排间隙、坍塌漏出围岩破碎位置的拱架中间，采用钢板进行封闭，并回填混凝土。

20、在本公开的一些实施例中，所述步骤a中钢拱架的安装间隔距离为45cm~180cm

21、在本公开的一些实施例中，所述步骤b中，锁脚锚杆的锚固长度不小于2.9m；

22、在本公开的一些实施例中，所述步骤c中在φ22钢筋连接钢拱架之后，还包括如下步骤：在拱架贴岩面翼缘上施作[20槽钢进行加固，[20槽钢之间的间距不大于1.5m。

23、在本公开的一些实施例中，所述步骤d中，钢板支撑间距不大于1m；

24、在本公开的一些实施例中，所述步骤d中，在钢板封闭过程中，间隔预埋φ38或φ42注浆小导管，所述注浆小导管的环向间距1m，注浆小导管的长度不小于拱架背部坍塌厚度，并利用注浆泵灌注水泥浆加固拱架背部松散围岩体。

25、在本公开的一些实施例中，所述步骤d之后，还包括步骤e.地下水引排，在出露护盾后渗漏水的位置，利用锚杆钻机打孔，孔深1.5~2m，打孔结束后采用软管进行引排，并在软管上绑扎布条、以引流散状裂隙水流，地下水引排至拱腰以下部位为止。

26、根据本公开的另一个方面，提供一种快拆式槽钢固定件，用于上述的破碎段围岩tbm施工方法中的拱架的加固，包括至少一个槽钢状支撑体、和连接所述支撑体的锚定杆，所述支撑体的横梁面的两端各设有一条占据其长度1/3以上的通槽，所述通槽的槽宽不小于横梁面的梁厚。

27、本发明的有益效果在于：

28、在穿越破碎带时，通过减小tbm的掘进速度、刀盘转速、推力及撑靴压力，减轻对围岩的扰动，有效控制围岩变形，减少潜在的坍塌风险。

29、拱顶破碎围岩采取钢筋网、钢拱架、连接筋与喷射混凝土相结合的复合支护体系，增强顶部稳定性。

30、撑靴位置破碎围岩采用加垫方木、挂网喷砼封闭或补立拱架并钢板封闭塌腔灌注混凝土等灵活措施，确保撑靴区域的稳固。

31、全断面破碎围岩采用间隔安装钢拱架、加密钢筋排，应急喷混设备喷射混凝土封闭，并灌注水泥浆加固，形成全方位的支护系统。

32、设置注浆小导管进行背部松散围岩的加固，有效提升了支护结构的整体稳定性和防水性能。

33、通过锚杆钻孔引排水措施，有效解决渗漏水问题，避免地下水对施工安全和隧道稳定性的影响。

34、配套的快拆式槽钢固定件，可以在平行的拱面间进行加固连接，也可以交错连接，在同一拱面上固定，或者斜向固定。

技术特征：

1.一种破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤（1）中，在采用联合支护措施之前，还包括：应急喷混设备对破碎地段进行喷浆封闭，并在塌腔位置灌注混凝土填充的步骤。

3.如权利要求1所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤（1）中，在采用联合支护措施之后，还包括加密钢筋排、钢拱架、工字钢、钢拱架背部加焊支撑的步骤。

4.如权利要求1所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤（3）中安装钢拱架包括如下施工步骤：

5.如权利要求4所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤a中钢拱架的安装间隔距离为45cm~180cm；所述步骤b中，锁脚锚杆的锚固长度不小于2.9m；所述步骤c中在φ22钢筋连接钢拱架之后，还包括如下步骤：在拱架贴岩面翼缘上施作[20槽钢进行加固，[20槽钢之间的间距不大于1.5m。

6.如权利要求4所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤d中，钢板支撑间距不大于1m。

7.如权利要求4所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤d中，在钢板封闭过程中，间隔预埋φ38或φ42注浆小导管，所述注浆小导管的环向间距1m，注浆小导管的长度不小于拱架背部坍塌厚度，并利用注浆泵灌注水泥浆加固拱架背部松散围岩体。

8.如权利要求4所述的破碎段围岩tbm施工方法，其特征在于：所述步骤d之后，还包括步骤e.地下水引排，在出露护盾后渗漏水的位置，利用锚杆钻机打孔，孔深1.5~2m，打孔结束后采用软管进行引排，并在软管上绑扎布条、以引流散状裂隙水流，地下水引排至拱腰以下部位为止。

9.一种快拆式槽钢固定件，用于权利要求4所述的破碎段围岩tbm施工方法中的拱架的加固，其特征在于：包括至少一个槽钢状支撑体、和连接所述支撑体的锚定杆，所述支撑体的横梁面的两端各设有一条占据其长度1/3以上的通槽，所述通槽的槽宽不小于横梁面的梁厚。

技术总结本发明涉及TBM施工技术领域，公开了一种破碎段围岩TBM施工方法和配套的快拆式槽钢固定件。旨在解决现有技术中在面对复杂地质条件时的局限性，易造成围岩失稳与坍塌，以及不同破碎程度的围岩，在施工过程中的不确定性风险的技术问题。本发明在掘进过程中，围岩出护盾后进行加强支护；首先，判断破碎围岩出露位置；然后采取支护措施；针对破碎围岩出露在拱顶位置、出露在撑靴位置、以及全断面破碎围岩，采取不同支护措施。本发明针对不同破碎围岩位置采取差异化应对措施，显著提高了在破碎围岩条件下TBM施工的效率和安全性，减少了施工风险，保证了工程质量和进度。技术研发人员：王利明,文斌,刘永胜,武振兴,王亚锋,杨振兴,赵海雷,董长平,杨光,史志慧,翟乾智,张继超,谭忠盛,任亚坤,韩伟锋受保护的技术使用者：中铁隧道局集团有限公司技术研发日：技术公布日：2024/8/1