软岩隧道TBM支护系统和支护方法.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CN112983470A(43)申请公布日2021.06.18(21)申请号202110510034.5E21D21/00(2006.01)(22)申请日2021.05.11(71)申请人北京中矿创新联盟能源环境科学研究院地址100083北京市海淀区清华东路16号3号楼中关村能源与安全科技园17层1702-1、1702-2、1702-3室(72)发明人何满潮郭志飚(74)专利代理机构北京五洲洋和知识产权代理事务所(普通合伙)11387代理人刘春成刘素霞(51)Int.Cl.E21D11/00(2006.01)E21D11/15(2006.01)E21D11/18(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称软岩隧道TBM支护系统和支护方法(57)摘要本发明属于衬砌隧道技术领域，具体涉及一种软岩隧道TBM支护系统和支护方法。管片中部设有通孔，通孔中均设有NPR锚固件，其对围岩进行锚固约束，形成强大的NPR锚固件和管片组合为核心的临时支护系统。支护方法为：在掌子面掘进时，需要预留一定的变形空间，用于围岩的变形能的释放；掌子面开挖完成后，NPR锚固件需及时对围岩进行高预紧力支护，对围岩进行高应力补偿，促使围岩重新恢复原始应力状态，达到控制围岩稳定的目的。施工工序为；第一步：掌子面掘进后在隧道壁面铺设钢筋网；第二步：在钢筋网上将管片拼装成环形管道；第三步：在管片的通孔中安装NPR锚固件；第四步，待围岩稳定后拆除管片，进行二次衬砌的施做。CN112983470ACN112983470A权利要求书1/1页1.软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，包括：锚网，所述锚网铺设在隧道壁面，用于防止碎石散落；管片，所述管片拼接形成环形管道，所述锚网设置在所述环形管道与隧道壁面之间，所述管片中部设有通孔；NPR锚固件，所述通孔中均设有所述NPR锚固件具有一定的负泊松比效应，所述NPR锚固件的一端锚固在隧道围岩上，另一端伸出通孔。2.根据权利要求1所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，所述NPR锚固件为NPR锚索。3.根据权利要求1所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，所述NPR锚固件为NPR锚杆。4.根据权利要求1所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，一部分所述NPR锚固件为NPR锚杆，另一部分为NPR锚索。5.根据权利要求3或4所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，所述NPR锚杆由NPR冷轧钢材在锻造过程中加入NPR微小单元，形成弥散颗粒，进行加工制作而成。6.根据权利要求1所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，所述管片为钢管片，所述钢管片为NPR钢管片，所述NPR钢管片由NPR冷轧钢材在锻造过程中加入NPR微小单元，形成弥散颗粒，进行加工制作而成。7.根据权利要求1所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，所述锚网为钢筋网，由微观NPR钢绞线编织而成，所述微观NPR钢绞线由NPR冷轧带肋钢筋在锻造过程中加入NPR微小单元，形成弥散颗粒，进行加工制作而成。8.根据权利要求7所述的软岩隧道TBM支护系统，其特征在于，所述微观NPR钢绞线编织方式为方形编织。9.软岩隧道TBM支护方法，其特征在于：包括第一步，掌子面掘进后在隧道壁面铺设钢筋网；第二步，在钢筋网上将管片拼装成环形管道；第三步，在管片的通孔中安装NPR锚固件；第四步，待围岩稳定后拆除管片，进行二次衬砌的施做。10.根据权利要求9所述的软岩隧道TBM支护方法，其特征在于：所述第三步，位于环形管道下部的管片，通孔中安装NPR锚固件品类中的NPR锚杆。2CN112983470A说明书1/5页软岩隧道TBM支护系统和支护方法技术领域[0001]本发明属于衬砌隧道技术领域，具体涉及软岩隧道TBM支护系统和软岩隧道TBM支护方法。背景技术[0002]软岩隧道TBM（TunnelBoringMachine）施工过程中，面临着围岩大变形甚至塌方的危险，所以一般采用封闭的TBM施工方案，即隧道掌子面推进后，后方及时施工支护结构，从而更大程度上保证施工人员及设备的安全。[0003]由于地质条件以及初次支护技术难以控制围岩变形等因素限制，TBM经常出现卡机等现象，使软岩隧道TBM施工技术面临巨大困难，成为软岩隧道TBM施工的技术瓶颈。[0004]软岩隧道围岩大变形控制过程中，高应力补偿是解决该问题的关键。应力补偿是指，围岩开挖完成后，通过支护结构及时对围岩形成反向约束力的支护系统。传统支护结构由于支护材料本身强度低、抗变形能力差等因素，无法与围岩实现结构、刚度以及强度上的耦合。在支护结构的整个变形过程，吸收围岩变形能极为有限，最终因支护结构失效导致围岩失稳破坏，使软岩隧道TBM系统出现卡机等故障，而无法