一种破碎岩体中TBM掘进应急支护方法

一种破碎岩体中tbm掘进应急支护方法
技术领域
1.本发明涉及一种隧道内应急支护方法，特别是一种破碎岩体中tbm掘进应急支护方法。


背景技术：

2.目前，利用敞开式tbm进行隧道（洞）开挖时，一旦遇到高地应力、围岩破碎、围岩收敛程度高、收敛速度快、岩石强度较低等不良地质条件时，容易造成tbm卡机，严重影响tbm施工效率，延误工期，造成资源极大浪费。
3.在cn111197491a中公开了名称为“一种裂隙岩体巨型跨度洞室支护结构及其施工方法”的发明专利申请，其中，支护结构包括：洞室表面柔性支护结构，设置在开挖面的拱部及边墙，包括钢纤维混凝土和钢筋网；岩体自承载拱结构，设置在洞室的拱部及边墙，包括普通砂浆锚杆、涨壳式预应力注浆锚杆和岩体；锁脚预应力锚索，设置在洞室拱脚部位；块体加固预应力锚索，设置在洞室不稳定块体范围内；以及树脂锚杆，设置在开挖后变形突变区域。
4.在cn113090284a中公开了名称为“一种用于地下矿山松软破碎岩体的巷道支护方法”的发明专利申请，它适用于岩体弱风化、锤子敲击声哑、岩体强度值≤10mpa的巷道支护工程，超前支护锚杆沿巷道拱部布置，同时不同循环进尺施工的管缝式锚杆相互重叠，这样对松软岩体的支护效果更好，其中初始巷道设计巷道断面为三心拱、反底拱形式，接着进行锚杆超前支护，即超前支护锚杆中的管缝式锚杆插入巷道顶板拱部，插入巷道顶板1.5m，外露1m，每个循环进尺不超过1m，外露部分保护人员在其下方安全作业，然后进行锚网喷注初次支护，初次支护与二次支护间隔50～80m，整个完整的支护方法可实现金属矿山井巷工程支护永久稳固性。
5.上述专利申请中，虽然均能进行支护，但是，上述的支护方法均未依托于tbm进行破碎岩体的支护，导致施工效率不高，而且施工工序复杂，成本较高。


技术实现要素：

6.本发明的目的就是提供能实现快速应急支护，解决支护时间长、工作量大的破碎岩体中tbm掘进应急支护方法。
7.本发明的目的是通过这样的技术方案实现的，1.一种破碎岩体中tbm掘进应急支护方法，其特征是，在所述方法包括如下步骤：1）在围岩破碎处安装钢筋排；2）在围岩相对完整位置打设系统锚杆和锁脚锚杆，并挂设钢筋网；3）拼立钢拱架；4）破碎区域进行超前应急喷混；拱顶塌腔位置预留注浆管，回灌混凝土，掘进至后配套时灌注双液浆；5）遇大面积塌方或松散体时，进行施作前置式超前管棚。
8.其中，在所述步骤4）中，当拱腰位置撑力不足时，进行封堵模板灌注混凝土；松散位置预留自进式锚杆，进行注浆。
9.进一步，在所述步骤1）中，在围岩破碎区域拉出tbm护盾内的由螺纹钢构成的钢筋
排a；当渣量较大或渣石颗粒较小时，采用螺纹钢和钢板焊接而成的钢筋排b。
10.进一步，在所述步骤2）中，在围岩相对较完整位置使用tbm自带的锚杆钻机按设计要求打设系统锚杆和锁脚锚杆，人工安装钢筋网。
11.进一步，在所述步骤3）中，使用tbm自带的拱架安装器拼立钢拱架，所述钢拱架间距0.9m，钢拱架顶紧钢筋网和钢筋排a或钢筋排b至洞壁。
12.进一步，在所述步骤4）中，在tbm主梁位置安装多功能齿圈，安装超前应急喷混小车和喷头，连接喷锚管路，对破碎区域进行超前喷混射混凝土封闭围岩；拱顶塌腔处预留注浆管，超前喷射混凝土后，使用喷锚管路和预留注浆管对空腔回灌混凝土，做好位置标记，待掘进至后配套时灌注双液浆。
13.进一步描述，在所述步骤4）中，当拱腰位置不能提供足够的支撑力时，对拱腰位置封堵模板回灌混凝土，当混凝土强度不能承受撑靴踩压时，提高混凝土强度，回灌c40纳米纤维混凝土，以满足撑靴踩压强度；松散体处预留φ25mm自进式锚杆，超前喷射混凝土后注水泥浆或hc浆；护盾上方围岩松散、掌子面及其拱顶软弱塌方时，在护盾上方打设φ25mm中空锚杆、掌子面打设φ25mm玻璃纤维锚杆，灌注树脂类双液浆固结进行局部化灌固结，在拱顶和掌子面形成止浆墙和固结壳体，防止松散体掉落拱底。
14.其中，在所述步骤5）中，围岩大面积塌方和松散体时，在多功能齿圈上安装超前管棚钻机小车和超前管棚钻机，利用超前管棚钻机和tbm新型护盾的预留导向孔施作前置式超前管棚，恢复tbm掘进施工。
15.由于采用了上述技术方案，本发明具有施工便捷、工艺简单的优点，采用它最大程度上实现围岩及早封闭和超前应急支护，保障tbm快速、安全通过破碎岩体，有效解决卡机、支护量大、工期长等问题，提高施工效率和安全性，节约成本。
附图说明
16.本发明的附图说明如下：图1为本发明的钢筋排布设示意图；图2为本发明的新型钢筋排布设图；图3为本发明的新型钢筋排结构示意图；图4为本发明的超前应急喷混示意图；图5为本发明的拱腰撑靴位置封模回灌混凝土示意图；图6为本发明的打设中空锚杆和玻璃纤维锚杆示意图；图7为本发明的护盾及掌子面固结示意图；图8为本发明的预留导向孔示意图；图9为本发明的施作超前管棚示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明，但本发明并不局限于这些实施方式，任何在本实施例基本精神上的改进或替代，仍属于本发明权利要求所要求保护的范围。
18.实施例1：如图1至9所示，一种破碎岩体中tbm掘进应急支护方法，在所述方法包括
如下步骤：1）在围岩破碎处安装钢筋排2；2）在围岩相对完整位置打设系统锚杆和锁脚锚杆，并挂设钢筋网；3）拼立钢拱架；4）破碎区域进行超前应急喷混；拱顶塌腔位置预留注浆管，回灌混凝土12，掘进至后配套时灌注双液浆；5）遇大面积塌方或松散体时，进行施作前置式超前管棚20。
19.其中，在所述步骤4）中，当拱腰位置撑力不足时，进行封堵模板11灌注混凝土12；松散位置预留自进式锚杆，进行注浆。
20.进一步描述，在所述步骤1）中，在围岩破碎区域拉出tbm护盾1内的由螺纹钢4构成的钢筋排a2；当渣量较大或渣石颗粒较小时，采用螺纹钢4和钢板5焊接而成的钢筋排b3。
21.进一步描述，在所述步骤2）中，在围岩相对较完整位置使用tbm自带的锚杆钻机按设计要求打设系统锚杆和锁脚锚杆，人工安装钢筋网。
22.其中，在所述步骤3）中，使用tbm自带的拱架安装器拼立钢拱架，所述钢拱架间距0.9m，钢拱架顶紧钢筋网和钢筋排a2或钢筋排b3至洞壁。
23.进一步描述，在所述步骤4）中，在tbm主梁6位置安装多功能齿圈7，安装超前应急喷混小车8和喷头9，连接喷锚管路，对破碎区域进行超前喷混射混凝土封闭围岩；拱顶塌腔处预留注浆管，超前喷射混凝土后，使用喷锚管路和预留注浆管对空腔回灌混凝土，做好位置标记，待掘进至后配套时灌注双液浆。
24.进一步描述，在所述步骤4）中，当拱腰位置不能提供足够的支撑力时，对拱腰位置封堵模板11回灌混凝土2，当混凝土2强度不能承受撑靴踩压时，提高混凝土强度，回灌c40纳米纤维混凝土，以满足撑靴踩压强度；松散体处预留φ25mm自进式锚杆，超前喷射混凝土后注水泥浆或hc浆；护盾1上方围岩松散、掌子面及其拱顶软弱塌方时，在护盾1上方打设φ25mm中空锚杆13、掌子面打设φ25mm玻璃纤维锚杆14，灌注树脂类双液浆固结进行局部化灌固结，在拱顶和掌子面形成止浆墙15和固结壳体，防止松散体16掉落拱底。
25.其中，在所述步骤5）中，围岩大面积塌方和松散体时，在多功能齿圈7上安装超前管棚钻机小车17和超前管棚钻机18，利用超前管棚钻机18和tbm新型护盾1的预留导向孔19施作前置式超前管棚20，恢复tbm掘进施工。