TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法技术

本发明专利技术涉及一种TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，用于处理高压富水蚀变透镜体造成的TBM卡机，主要包括：新增迂回导坑穿越高压富水蚀变透镜体超前泄水，高位支洞及高位工作室高位泄水、高位加固，导坑迂回至主洞完成透镜体开挖处理，护盾区域扩挖辅助TBM脱困等步骤，辅助TBM施工通过高压富水蚀变透镜体。本发明专利技术方法与超前地质预报相结合可提前完成高压富水蚀变透镜处理，预防TBM卡机、突泥涌水风险发生。

【技术实现步骤摘要】
TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法
本专利技术涉及TBM施工
，具体涉及一种TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法。
技术介绍
隧道掘进机（TunnelBoringMachine，TBM）是一种用机械破碎岩石、出渣与支护实行连续作业的综合设备。TBM施工具有以下优点：1.掘进效率高：连续作业，能保证破岩、出渣、支护一条龙作业；特别在稳定的围岩中长距离施工时，优势更为明显；2.开挖少施工质量好：超挖量少，内壁光滑，不存在凹凸现象，支护工程量，工程费用降低；3.对岩石的扰动小：能够改善开挖面的施工条件；周围岩层稳定性好，施工安全性好。近年来，随着经济水平的提高，我国各地的隧道工程越来越多，广泛的采用TBM挖掘，而我国幅员辽阔，各区域的地质条件复杂多变，在TBM施工过程中，会遭遇到不同情况的不良地质条件及地质灾害，均需要妥善的应对和处理。岩体蚀变砂化、泥化压应力作用下形成中间厚周边薄的透镜体，透镜体周边地下水发育且水位高最终形成高压富水蚀变透镜体。高压富水蚀变透镜体在施工中易造成突泥涌水、隧道坍塌、TBM卡机埋没等风险。而在TBM施工过程中遭遇高压富水蚀变透镜体，就需要进行有效、妥善的处置，才能保证工程的后续实施，避免造成不可挽回的损失。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，以保证TBM安全、顺利通过，避免或减少不良地质条件所造成的损失。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，包括以下步骤：（1）TBM掘进遭遇高压富水蚀变透镜体或突涌后，在TBM尾部掘进方向右侧或左侧与主洞间距25～40m开设导坑；（2）导坑施工至对应主洞掌子面附近35～40cm时，在开挖方向左侧或右侧开设高位支洞及高位工作室；（3）在工作室内进行高位泄水及高压富水蚀变透镜体加固；（4）高位加固、泄水后对主洞突涌渣体清理，同时导坑继续向前施工待穿越高压富水蚀变透镜体后开设横通道迂回进入主洞；采用拱部管棚+全断面周边注浆+钻爆法处理主洞高压富水蚀变透镜体；（5）于TBM护盾区域扩挖使TBM脱困，然后TBM步进通过高压富水蚀变透镜体。在所述步骤（1）中，导坑开口处位于TBM尾部，与主洞夹角35～45°，转弯半径40～60m，导坑平行主洞设置；同时在高位支洞开口段落区域设置双线段，用于错车及通道出渣倒车。在所述步骤（1）中，导坑每循环开挖前打设探孔进行地质探测，钻孔深度不小4m；导坑开挖采用简易拼装台架人工钻爆法全断面开挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩段安装拱架、网片、锚杆并喷射混凝土支护，Ⅱ、Ⅲ级围岩段锚网喷支护，人工湿喷混凝土。在所述步骤（2）中，为防止高压水造成突涌在迂回导坑左上方或右上方设置高位支洞，高位支洞在对应主洞高压富水蚀变透镜体后方在导坑内进行开口，通过11%的纵坡向上爬升4m至工作室处，高位支洞断面与导坑单线段断面相同，支洞长度35～45cm。在所述步骤（2）中，高位作业洞室断面净宽及高度应满足履带式钻机作业空间，其长度范围覆盖主洞TBM刀盘、盾体区域，洞室断面为圆拱直墙形布置。在所述步骤（3）中，待高位洞室开挖支护完成后，在洞室内施作超前管棚对高压富水蚀变透镜体进行高位加固。在所述步骤（3）中，高位加固采用Φ108大管棚，通过洞室面向高压富水蚀变透镜体径向打设，管棚长度以穿过不良地层进入对侧基岩不小于5m控制，不同高度打设4排，每排高差0.5m，纵向间距1m，第一排管棚仰角10°，后续每排增大5°，第四排管棚仰角25°，开孔纵向覆盖高压富水蚀变透镜体；且在最底部一排管棚灌注化学浆液，以形成隔离层，其余部位可采用水泥基浆液加固；管棚施作完成后，在管棚上部以30°仰角施作大角度泄水孔，用于永久泄水降压。在所述步骤（4）中，导坑开挖通过高压富水蚀变透镜体后在导坑内向主洞打设探孔探明主洞透镜体范围，在导坑内开设横通道迂回进入主洞至透镜体前端10m处，横通道与主洞夹角40°，断面与导坑单线段一致；采用钻爆法对TBM掌子面前方高压富水蚀变透镜体进行开挖支护，断面为TBM始发洞断面，迂回横通道及主洞钻爆法施工段采用光面爆破开挖，与主洞TBM掌子面贯通。在所述步骤（4）中，主洞钻爆反向开挖时根据已探测高压富水蚀变透镜体位置先采用帷幕注浆加固及φ60中管棚超前支护，管棚打设范围拱部120°，环向间距0.4m，长度30m，纵向间距25m，加固后采用两台阶法开挖；同时反向处理时主洞属于反坡排水，在掌子面挖设蓄水坑使用水泵抽排至导坑排水沟内，通过导坑排水沟随坡排水至洞外。在所述步骤（5）中，TBM掌子面前方透镜体处理完成后，人工采用风镐对护盾拱部180°范围岩体进行开挖辅助TBM脱困，开挖高度1.5m采用HW150型钢支护，纵向间距0.75m，喷射C25混凝土封闭，厚度20cm；TBM脱困后采用步进小车TBM步进通过高压富水蚀变透镜体不良地质层，完成高压富水蚀变透镜体突涌处理。与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果在于：（1）本专利技术适用于TBM施工；TBM设备区域突泥涌水、主洞内无法采用超前预加固措施保证TBM正常掘进通过高压富水蚀变透镜体；采用这种方法进行超前泄水及高位泄水，减弱隧道拱部高压富水情况，预防、改善突泥涌水情况，超前处理以保证TBM安全、顺利通过。（2）通过导坑迂回处理高压富水蚀变透镜体，避免正面扰动围岩造成突泥涌水掩埋TBM设备，同时降低施工风险；（3）迂回导坑超前主洞施工对主洞起超前泄水作用，同时迂回导坑高位支洞对主洞高位泄水降压，降低主洞突泥涌水风险；（4）迂回导坑高位支洞在高位对主洞进行加固稳定围岩，降低隧道坍塌风险；（5）迂回导坑迂回至主洞掌子面前方反向钻爆法处理不良地层，减小对TBM设备的损伤；（6）迂回导坑迂回处理高压富水蚀变透镜体较主洞内处理作业空间大，可投入大型设备进行加固及开挖，施工更安全；（7）迂回导坑处理高压富水蚀变透镜体后，TBM步进通过避免了不良地层TBM卡机风险，TBM通过性强。说明书附图图1为本专利技术TBM通过高压富水蚀变透镜体施工流程图。图2为本专利技术TBM通过高压富水蚀变透镜体施工示意图。图3为本专利技术实施例中导坑施工流程图。图4为本专利技术实施例中高位加固及泄水降压示意图。图5为本专利技术实施例中主洞超前加固开挖示意图。以上各图中，1为高压富水蚀变透镜体，2为TBM设备区域，3为主洞，4为导坑，5为高位支洞，6为高位工作洞室，7为注浆管棚，8为泄水孔，9为涌泥体回填面，10为TBM掘进方向，11为φ108超前管棚，12为拱顶初期支护，13为钻爆法施工前进方向，14为Ⅱ线隧道内轨顶面，15为TBM坑底面，16为衬砌边墙，17为TBM刀盘、盾体区域。具体实施方式下面结合实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但以下实施例只是用来详细说明本专利技术，并不以任何方式限本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，包括以下步骤：/n（1）TBM掘进遭遇高压富水蚀变透镜体或突涌后，在TBM尾部掘进方向右侧或左侧与主洞间距25～40m开设导坑；/n（2）导坑施工至对应主洞掌子面附近35～40cm时，在开挖方向左侧或右侧开设高位支洞及高位工作室；/n（3）在工作室内进行高位泄水及高压富水蚀变透镜体加固；/n（4）高位加固、泄水后清理主洞突涌渣体，同时导坑继续向前施工，待穿越高压富水蚀变透镜体后开设横通道迂回进入主洞；采用拱部管棚+全断面周边注浆+钻爆法处理主洞高压富水蚀变透镜体；/n（5）于 TBM护盾区域扩挖使TBM脱困，然后TBM步进通过高压富水蚀变透镜体。/n

【技术特征摘要】
1.一种TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，包括以下步骤：
（1）TBM掘进遭遇高压富水蚀变透镜体或突涌后，在TBM尾部掘进方向右侧或左侧与主洞间距25～40m开设导坑；
（2）导坑施工至对应主洞掌子面附近35～40cm时，在开挖方向左侧或右侧开设高位支洞及高位工作室；
（3）在工作室内进行高位泄水及高压富水蚀变透镜体加固；
（4）高位加固、泄水后清理主洞突涌渣体，同时导坑继续向前施工，待穿越高压富水蚀变透镜体后开设横通道迂回进入主洞；采用拱部管棚+全断面周边注浆+钻爆法处理主洞高压富水蚀变透镜体；
（5）于TBM护盾区域扩挖使TBM脱困，然后TBM步进通过高压富水蚀变透镜体。


2.根据权利要求1所述TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，导坑开口处位于TBM尾部，与主洞夹角35～45°，转弯半径40～60m，导坑平行主洞设置；同时在高位支洞开口段落区域设置双线段，用于错车及通道出渣倒车。


3.根据权利要求1所述TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，其特征在于，在所述步骤（1）中，导坑每循环开挖前打设探孔进行地质探测，钻孔深度≥4m；导坑开挖采用简易拼装台架人工钻爆法全断面开挖，Ⅳ、Ⅴ级围岩段安装拱架、网片、锚杆并喷射混凝土支护，Ⅱ、Ⅲ级围岩段锚网喷支护，人工湿喷混凝土。


4.根据权利要求1所述TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，为防止高压水造成突涌在迂回导坑左上方或右上方设置高位支洞，高位支洞在对应主洞高压富水蚀变透镜体后方在导坑内进行开口，通过9～11%的纵坡向上爬升至工作室处，高位支洞断面与导坑单线段断面相同，支洞长度35～45m。


5.根据权利要求1所述TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，其特征在于，在所述步骤（2）中，高位作业洞室断面净宽及高度应满足履带式钻机作业空间，其长度范围覆盖主洞TBM刀盘、盾体区域，洞室断面为圆拱直墙形布置。


6.根据权利要求1所述TBM施工通过高压富水蚀变透镜体的方法，其特征在于，在所述步骤（3）中，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亚锋，陈阳，马亮，胡新朋，邢迅轲，郑清君，曹耀祖，李福才，宿源麟，刘飞，车大兵，李红，
申请(专利权)人：中铁隧道局集团有限公司，中铁隧道股份有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44