本实用新型专利技术提供一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其在掘进方向上依次包括TBM开挖段、破碎岩体段和工作隧洞段，该挖掘结构还包括在掘进方向附近的辅助隧洞，辅助隧洞开设有通向工作隧洞段的绕行洞，破碎岩体段内设有连通TBM开挖段和工作隧洞段的先导洞，工作隧洞段设有牵引设备，牵引设备上设有穿过先导洞并连接TBM的牵引钢索。本实用新型专利技术合理利用隧洞群中的相邻隧洞，通过钻爆法在TBM掘进方向的前部设置工作隧洞，并向TBM布置先导洞，一方面为TBM设置牵引设备提供掘进动力，另一方面利用在破碎岩体中的先导洞为TBM前方加固岩体，弥补了TBM支护能力的不足，确保破碎岩体洞段的开挖稳定性。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及隧洞(道)群工程，尤其涉及破碎岩体中TBM隧洞的掘进结构。
技术介绍
经过半个世纪的发展，TBM越来越普遍的应用于长隧洞工程。TBM具有快速掘进的特点，但缺点也同样很明显:支护能力远落后于掘进能力、对复杂地质条件适应性差，在没有预警的情况下遭遇不良地质条件时所受的影响远大于传统的钻爆法。在此情况下，其快速掘进的优势大大抵消，国际范围内的经验教训表明TBM事故对工期的延误可达数月甚至数年。由于地质条件的关系，在工程建设过程中TBM卡机、死机后将开挖方法变更为传统钻爆法的案例屡见不鲜。TBM的选用需根据设备性能、工程地质条件、工期要求等各种因素综合分析确定。根据挪威科技大学的研宄成果，岩石的可钻性用岩石可钻性指数DRI (drilling rateindex)来衡量。可钻性指数DRI反映了完整岩石的可钻性，由岩石的表面硬度和脆性值共同决定，是岩石脆性与小钻试验结果的综合反应，也是岩石抗切割与形成岩石碎片能力的间接表达。在选用TBM掘进之前对地质条件必须经过详细的勘察，以确保有利于TBM的掘进，但由于TBM通常用于长隧洞的开挖，因此难免会遭遇到破碎岩体条件。在破碎岩体中由于强度较低，变形量大，TBM动力不足，无法正常掘进，存在卡机的风险。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是提供一种破碎岩体洞段的掘进结构，能确保TBM掘进过程中顺利通过破碎岩体段。本技术解决技术问题所采用的技术方案是:一种破碎岩体隧洞的TBM掘进结构，所述掘进结构在掘进方向上依次包括TBM开挖段、破碎岩体段和工作隧洞段，所述掘进结构还包括在掘进方向附近的辅助隧洞，所述辅助隧洞开设有通向所述工作隧洞段的绕行洞，所述破碎岩体段内设有连通所述TBM开挖段和所述工作隧洞段的先导洞，所述工作隧洞段设有牵引设备，所述牵引设备上设有穿过所述先导洞并连接TBM的牵引钢索。在采用上述技术方案的同时，本技术还可以采用或者组合采用以下进一步的技术方案:所述辅助隧洞的掘进方向与所述掘进结构的掘进方向一致。所述牵引设备为卷扬机。所述先导洞内设有支护结构。本技术的有益效果是:本技术提供了一种TBM开挖隧洞过程中通过破碎岩体段的施工解决方案，合理利用隧洞群中的相邻隧洞，通过钻爆法在TBM掘进方向的前部设置工作隧洞，并向TBM布置先导洞，一方面为TBM设置牵引设备提供掘进动力，另一方面利用在破碎岩体中的先导洞为TBM前方加固岩体，弥补了 TBM支护能力的不足，确保破碎岩体洞段的开挖稳定性。【附图说明】图1为本技术的整体结构示意图。图2为图1的A-A剖视图。【具体实施方式】参照附图。本技术提供了一种在破碎岩体洞段中的TBM掘进结构，能有效解决TBM在破碎岩体洞段中支护能力和掘进动力不足的问题。本技术的掘进结构包括在掘进方向上依次设置的TBM开挖段1、破碎岩体段2和工作隧洞段3，所述掘进结构还包括在掘进方向附近的辅助隧洞4，辅助隧洞4可以直接利用掘进结构周围的洞群，也可以根据实际需要现场开挖，辅助隧洞4的一侧开设有同向工作隧洞段3的绕行洞5，破碎岩体段2内设有连通TBM开挖段I和工作隧洞段3的先导洞6，工作隧洞段3内设有牵引设备7，牵引设备7可以采用卷扬机，牵引设备7上设有穿过先导洞6并连接TBM的牵引钢索8。辅助隧洞4的掘进方向与本技术的掘进结构一致，辅助隧洞4是工作隧洞段3的前序步骤，因此，辅助隧洞4的方向对工作隧洞段3的位置有一定的影响，同时，还可以利用辅助隧洞4对TBM掘进方向上的破碎岩体长度进行探测，因此，辅助隧洞4要尽量选择与本技术的掘进结构在掘进方向上一致的相邻隧洞，或者另行开挖。利用先导洞6可以在破碎岩体段2内设置支护结构，这样，在TBM通过破碎岩体段2时，可以弥补TBM本身支护能力不足的缺陷。图中，箭头表示掘进方向。本技术的掘进结构在施工时，当TBM掘进至破碎岩体时，暂停挖掘，此时TBM所处的位置为TMB开挖段I，然后按照如下步骤施工:首先选择或者开挖合适的辅助隧洞4，辅助隧洞4的掘进方向与TBM掘进方向一致，通过辅助隧洞4开挖绕行洞5至TBM挖掘方向的前方，越过破碎岩体所在位置，在岩体质量相对较好的位置通过钻爆法开挖工作隧洞段3，工作隧洞段3的大小以可以布置卷扬机和便于开挖先导洞6为原则；然后利用工作隧洞段3向TBM所在位置开挖先导洞6，先导洞6穿过破碎岩体段2，先导洞6的方向最好与TBM掘进方向一致，以确保TBM在掘进时不会因为偏心受力而导致主轴被破坏，先导洞6的大小只要满足施工和牵引钢索安装的需要，通常洞径尺寸控制在3m，便于施工，先导洞6通常采用城门洞形的开挖断面，确保周围尤其是上部软岩的稳定性；接着通过辅助隧洞4和绕行洞5将牵引设备7 (卷扬机)放置到工作隧洞段3内，卷扬机的牵引钢索穿过先导洞6与TBM连接并进行牵引，使得TBM顺利通过破碎岩体段2，由于牵引设备7提供的拉拽力能够弥补TBM设备本身在软岩中推进力不足的需要，因此，TBM在通过破碎岩体段2时可以利用自身的支护手段，完成拱架、锚杆等支护，对围岩进行加固。为了保证TBM的顺利掘进，需要保证TBM完全通过IV或V类岩体洞段，并进入III或II类岩体中，才能取消该方案，以保证TBM恢复掘进时撑靴作用位置围岩的相对完整。【主权项】1.一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其特征在于:所述掘进结构在掘进方向上依次包括TBM开挖段、破碎岩体段和工作隧洞段，所述掘进结构还包括在掘进方向附近的辅助隧洞，所述辅助隧洞开设有通向所述工作隧洞段的绕行洞，所述破碎岩体段内设有连通所述TBM开挖段和所述工作隧洞段的先导洞，所述工作隧洞段设有牵引设备，所述牵引设备上设有穿过所述先导洞并连接TBM的牵引钢索。2.如权利要求1所述的一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其特征在于:所述辅助隧洞的掘进方向与所述掘进结构的掘进方向一致。3.如权利要求1所述的一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其特征在于:所述牵引设备为卷扬机。4.如权利要求1所述的一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其特征在于:所述先导洞内设有支护结构。【专利摘要】本技术提供一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其在掘进方向上依次包括TBM开挖段、破碎岩体段和工作隧洞段，该挖掘结构还包括在掘进方向附近的辅助隧洞，辅助隧洞开设有通向工作隧洞段的绕行洞，破碎岩体段内设有连通TBM开挖段和工作隧洞段的先导洞，工作隧洞段设有牵引设备，牵引设备上设有穿过先导洞并连接TBM的牵引钢索。本技术合理利用隧洞群中的相邻隧洞，通过钻爆法在TBM掘进方向的前部设置工作隧洞，并向TBM布置先导洞，一方面为TBM设置牵引设备提供掘进动力，另一方面利用在破碎岩体中的先导洞为TBM前方加固岩体，弥补了TBM支护能力的不足，确保破碎岩体洞段的开挖稳定性。【IPC分类】E21D9-11, E21D9-14【公开号】CN204327107【申请号】CN201420488060【专利技术人】刘宁, 房敦敏, 倪绍虎 【申请人】中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司【公开日】2015年5月13日【申请日】2014年8月27日本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种破碎岩体洞段的TBM掘进结构，其特征在于：所述掘进结构在掘进方向上依次包括TBM开挖段、破碎岩体段和工作隧洞段，所述掘进结构还包括在掘进方向附近的辅助隧洞，所述辅助隧洞开设有通向所述工作隧洞段的绕行洞，所述破碎岩体段内设有连通所述TBM开挖段和所述工作隧洞段的先导洞，所述工作隧洞段设有牵引设备，所述牵引设备上设有穿过所述先导洞并连接TBM的牵引钢索。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：刘宁，房敦敏，倪绍虎，
申请(专利权)人：中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江;33
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