敞开式TBM通过长大断层破碎带的施工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN114109421A(43)申请公布日2022.03.01(21)申请号202111462927.3(51)Int.Cl.(22)申请日2021.12.03E21D9/087(2006.01)E21D11/00(2006.01)(71)申请人中铁隧道局集团有限公司E21D11/10(2006.01)地址511458广东省广州市南沙区明珠湾起步区工业四路西侧自编2号申请人中铁隧道股份有限公司(72)发明人王亚锋马亮李锐桂林岗王焕龙邸成范圣明朱廷宇宿源麟陈阳曹耀祖孙六成郭占林李福才李红黄俊阁段文堂苑亚立张震(74)专利代理机构郑州盈派知识产权代理事务所(普通合伙)41196代理人张晓辉樊羿权利要求书2页说明书7页附图8页(54)发明名称敞开式TBM通过长大断层破碎带的施工方法(57)摘要本发明公开了一种敞开式TBM过长大断层破碎带的施工方法，其采用上半断面开挖+TBM掘进的方式通过断层破碎带段，在护盾上方施作管棚工作室，在洞室内施作超前管棚并注浆加固；管棚施作完成后向掌子面前方进行上半断面导坑开挖，由上而下分部开挖并及时支护。该方法适用于TBM过长大断层施工，超前TBM掌子面对上半断面人工开挖支护，减小刀推进及刀盘周边阻力，避免TBM卡机，保证TBM连续推进；半断面循环加固开挖，避免了TBM作业空间小就地加固不到位，掘进过程中出现超量出渣，隧道坍塌风险；半断面导坑法开挖，围岩条件可直观判断，支护参数可灵活调整，一次支护到位，施工质量、安全均可得到保证，同时避免TBM掘进通过后对盲区进行针对性补二次充注浆加固。CN114109421ACN114109421A权利要求书1/2页1.一种敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，包括如下步骤：（1）施工准备：同步进行超前泄水、盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口注浆加固施工，验证盾体区域及掌子面加固、侧导坑开口加固达到标准或要求后再进行下步施工；（2）侧导坑施工：人工开挖导坑，手推车出渣，两侧导坑同步开挖；导坑开挖至距离刀盘3～5m处开始盾体区域扩挖施工；（3）盾体区域扩挖施工：侧导坑开挖完成后以人工方式从两侧自下而上对拱部进行扩挖，扩挖长度为刀盘向后4m；刀盘区域施做成帽檐形式，并利用斜撑固定在后部门架上；（4）第一阶段半断面施工：利用侧导坑扩挖空间，对拱部施作超前管棚，预加固前方围岩，对管棚注浆加固后，进行半断面开挖；（5）TBM掘进：清除作业区域内杂物后，分离导坑竖撑与护盾，随即TBM掘进，开挖至第一阶段下台阶处停机；（6）下一循环：第一阶段掘进完成后，在第一阶段净空断面基础上收缩断面30cm后按照第一阶段施工流程继续施工，直至通过断层破碎带；（7）扩挖区域回填：TBM通过断层破碎带后，针对揭露出护盾后的扩挖区域，采用分段关模注浆回填。2.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，为保证盾体区域扩挖施工安全，从盾尾斜向掌子面方向打设注浆管或从刀盘内向掌子面打设注浆管进行盾体周边围岩注浆加固，盾尾注浆管安装前段呈放射型向两端扩散，用以增大注浆加固范围。3.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，侧导坑支护参数为：HW150型钢支撑架、间距0.75m/榀；支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm。4.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，盾体区域扩挖净高1.3m；支护参数为：HW150型钢支撑架，间距0.75m/榀；支撑架之间纵向采用HW100型钢连接加固，间距30cm，导坑外侧喷射混凝土封闭，厚度20cm。5.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，管棚在TBM开挖轮廓面管棚环向间距40cm，打设角度1°～3°，管棚分节长度为1.5m，管节间采用套管连接，相邻管棚接口位置错开，错开长度不小于1.0m，管棚尾端设置3m止浆段，其余部位梅花形布置溢浆孔。6.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在所述步骤（4）中，第一阶段半断面先人工配合风镐自上而下、分为上下台阶开挖，上台阶达到6m、下台阶达到4.5m后，人工开挖出渣以人工手推车通过侧导坑出渣；采用钻爆法继续上下台阶法开挖，每循环开挖长度0.75m，每三循环上下台阶各打设一个地质探孔，探孔长度3m，确定开挖是否安全；当上台阶长度达到25m后停止开挖，将渣体人工运至刀盘处，转动刀盘通过TBM出渣系统出渣。7.根据权利要求1所述的敞开式TBM通过长大断层破碎带的方法，其特征在于，在