一种双护盾TBM喷锚支护结构及其施工方法技术

本发明专利技术公开了一种双护盾TBM喷锚支护结构及其施工方法，所述双护盾TBM喷锚支护结构包括管片和喷锚结构，管片用于衬砌隧道拱底部围岩上。喷锚结构包括金属网、锚杆和混凝土层，金属网铺设于隧道拱顶部围岩，锚杆锚固于隧道的拱顶部围岩，混凝土层由向安装有金属网和锚杆区的围岩喷射的混凝土凝固形成，凝固的混凝土层与锚杆、金属网形成共同承载的围岩支护结构，加固隧道拱顶部围岩。根据本发明专利技术实施例的一种双护盾TBM喷锚支护结构灵活性较高，围岩支护的及时性和封闭性较好，同时允许围岩发生适量变形以发挥围岩的自承能力，进而实现隧道的柔性支护，喷锚支护结构还能充分利用围岩自稳性良好的特点，降低工程成本，提高工程进度。

A double shield TBM shotcrete support structure and its construction method

The invention discloses a double shield TBM shotcrete and anchor supporting structure and its construction method. The double shield TBM shotcrete and anchor supporting structure comprises a segment and a shotcrete anchor structure, and the segment is used on the surrounding rock at the bottom of the tunnel arch. The shotcrete structure consists of metal mesh, anchor and concrete layer. The metal mesh is laid on the surrounding rock at the top of the tunnel arch. The anchor is anchored on the surrounding rock at the top of the tunnel arch. The concrete layer is formed by spraying concrete into the surrounding rock where the metal mesh and anchor are installed. Supporting structure to reinforce the surrounding rock of tunnel vault. According to the embodiment of the invention, a double shield TBM shotcrete and anchor supporting structure has high flexibility, good timeliness and sealing of the surrounding rock support, and allows the surrounding rock to undergo appropriate deformation to exert the self-supporting capacity of the surrounding rock, thereby realizing the flexible support of the tunnel, and the shotcrete and anchor supporting structure can also make full use of the characteristics of good self-stability of the surrounding rock. To reduce project cost and improve project progress.

【技术实现步骤摘要】
一种双护盾TBM喷锚支护结构及其施工方法
本专利技术涉及隧道支护技术，特别涉及一种双护盾TBM喷锚支护结构及施工方法。
技术介绍
双护盾TBM具有掘进速度快、安全性高、工程地质适应性强等优点，被广泛应用于公路、铁路和水工隧洞等工程领域。TBM掘进后，隧道围岩的支护通常采用管片环形衬砌的方法，具体方法如下：首先在TBM尾盾内完成管片的环向组装，再将管片推出尾盾，并及时向管片与围岩之间的空腔回填豆粒石，最后通过管片注浆孔向豆粒石孔隙中注入水泥浆，形成管片-胶凝豆砾石-围岩联合支护结构。对于围岩属于Ⅱ类和Ⅲ类岩体的隧道工程，由于围岩自稳性较好，继续采用管片衬砌与回填豆粒石的方法不仅会延缓工程进度还会增加不必要的工程投资。基于上述情况，迫切需要提出适应于隧道工程中Ⅱ类和Ⅲ类围岩的支护结构。
技术实现思路
本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种双护盾TBM喷锚支护结构，所述双护盾TBM喷锚支护结构灵活性较好，施工成本低，施工速度快。根据本专利技术还旨在提出一种双护盾TBM喷锚支护结构的施工方法。根据本专利技术实施例的一种双护盾TBM喷锚支护结构，包括：管片，所述管片用于衬砌隧道拱底部围岩；以及，喷锚结构，所述喷锚结构包括：金属网，所述金属网铺设于隧道拱顶部围岩上；锚杆，所述锚杆锚固于所述隧道拱顶部围岩；混凝土层，所述混凝土层由向安装有所述金属网和所述锚杆所在区域内的围岩喷射的混凝土凝固形成，凝固的所述混凝土层与所述锚杆、所述金属网形成共同承载的围岩支护结构。根据本专利技术实施例的一种双护盾TBM喷锚支护结构，由于隧道的拱顶部采用喷锚结构支护，拱底部采用管片支护结构。因此，喷锚支护结构灵活性较高，围岩支护的及时性和封闭性较好，同时允许围岩发生适量变形以发挥围岩的自承能力，进而实现隧道的柔性支护，喷锚支护结构还能充分利用围岩自稳性良好的特点，降低工程成本，提高工程进度。在一些实施例中，所述管片与所述隧道拱底部围岩存在空腔，所述空腔内填充加固所述管片的填充材料。具体地，所述填充材料为自密实混凝土或者豆粒石砂浆。在一些实施例中，所述锚杆为药卷锚杆、全长粘结式锚杆或预应力锚杆中的任何一种。在一些实施例中，形成所述混凝土层的喷射方式为湿喷方式。在一些实施例中，所述喷锚结构还包括钢架和钢筋排，所述钢架和钢筋排架设于所述隧道拱顶部围岩的内壁上。根据本专利技术实施例的一种双护盾TBM喷锚支护结构的施工方法，包括如下步骤：S1：双护盾TBM掘进机完成一个掘进循环的隧道挖掘；S2：在所述隧道的拱底部安装管片，衬砌围岩；S3：对所述隧道的拱顶部的围岩布设初次喷锚结构，具体为将第一锚杆锚固于所述拱顶部的所述围岩上，将第一金属网挂于所述第一锚杆的端头上，向安装所述第一金属网及所述第一锚杆所在区域内的围岩喷射第一混凝土以形成第一混凝土层；S4：待所述初次喷锚结构中所述混凝土层凝固后，再设置二次喷锚结构，具体为将第二锚杆锚固于所述拱顶部的所述围岩，将第二金属网挂于第二锚杆的端头上，向安装所述第二金属网及所述第二锚杆所在区域内的围岩喷射第二混凝土以形成第二混凝土层。在一些实施例中，其特征在于，在步骤S1中，所述双护盾TBM掘进机的掘进方式为推拉换步方式掘进。在一些实施例中，在步骤S2中，所述管片为与所述双护盾TBM掘进机配套的标准衬砌管片，或者特制衬砌管片。在一些实施例中，在步骤S3中，所述第一锚杆锚固在所述拱顶部的(-α，+α)的角度范围内，其中，所述隧道的截面为参考圆，所述拱顶部的最顶端为参考圆的0度，α的角度为20-40度。在一些实施例中，在步骤S4中，所述第二锚杆锚固在所述拱顶部的(-β，+β)的角度范围内，其中，所述隧道的截面为参考圆，所述拱顶部的最顶端为参考圆的0度，β的角度为60-90度。在一些实施例中，在步骤S4中，所述二次喷锚结构还可包括钢架和钢筋排，其中，将第二锚杆锚固于所述拱顶部的所述围岩，在所述第二锚杆的端头上挂设有所述第二金属网，然后将所述钢架和钢筋排架设于所述拱顶部的所述围岩的内壁，朝向所述第二金属网、所述第二锚杆和所述钢架和钢筋排的所在位置喷射所述第二混凝土以形成所述第二混凝土层。在一些实施例中，所述第二锚杆的周向间距为0.7-1.5m，所述第二锚杆的轴向间距为0.7-1.5m。在一些实施例中，所述第一混凝土和所述第二混凝土为C25、C30和C35型号混凝土中的任何一种，所述第一混凝土层的厚度为30-50mm，所述第二混凝土厚度为100-250mm。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。附图说明本专利技术的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：图1是本专利技术实施例的双护盾喷锚支护结构的整体结构示意图。图2是本专利技术实施例的双护盾喷锚支护结构的初次喷锚结构的示意图。图3是图2圈示A处的放大示意图。图4是本专利技术实施例的双护盾喷锚支护结构的截面示意图图5是本专利技术另一实施例的双护盾喷锚支护结构的截面示意图。附图标记：双护盾TBM喷锚支护结构100、锚杆1、第一锚杆11、第二锚杆12、金属网2、第一金属网21、混凝土层3、第一混凝土层31、第二混凝土层32、管片4、填充材料5、钢架6。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。下面参考图1-图3描述根据本专利技术实施例的一种双护盾TBM喷锚支护结构100。如图1-图3所示，根据本专利技术实施例的包括管片4和喷锚结构，管片4用于衬砌隧道拱底部围岩，喷锚结构包括金属网2、锚杆1和混凝土层3，锚杆1锚固于隧道的拱顶部的围岩，金属网2铺设于隧道拱顶部的围岩并挂于锚杆1的端头，混凝土层3由向安装有金属网2和锚杆1区的围岩喷射的混凝土后凝固形成，凝固的混凝土层3与锚杆1、金属网2形成共同承载的围岩支护结构在隧道的拱顶部。可以理解的是，相比传统隧道中全部铺设管片的技术方案，本专利技术的技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，包括：管片，所述管片用于衬砌隧道拱底部围岩；以及，喷锚结构，所述喷锚结构包括：金属网，所述金属网铺设于隧道拱顶部围岩上；锚杆，所述锚杆锚固于所述隧道拱顶部围岩；混凝土层，所述混凝土层由向安装有所述金属网和所述锚杆所在区域内的围岩喷射的混凝土凝固形成，凝固的所述混凝土层与所述锚杆、所述金属网形成共同承载的围岩支护结构。

【技术特征摘要】
1.一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，包括：管片，所述管片用于衬砌隧道拱底部围岩；以及，喷锚结构，所述喷锚结构包括：金属网，所述金属网铺设于隧道拱顶部围岩上；锚杆，所述锚杆锚固于所述隧道拱顶部围岩；混凝土层，所述混凝土层由向安装有所述金属网和所述锚杆所在区域内的围岩喷射的混凝土凝固形成，凝固的所述混凝土层与所述锚杆、所述金属网形成共同承载的围岩支护结构。2.根据权利要求1所述的一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，所述管片与所述隧道拱底部围岩存在空腔，所述空腔内填充加固所述管片的填充材料。3.根据权利要求2所述的一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，所述填充材料为自密实混凝土或者豆粒石砂浆。4.根据权利要求1所述的一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，所述锚杆为药卷锚杆、全长粘结式锚杆或预应力锚杆中的任何一种。5.根据权利要求1所述的一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，形成所述混凝土层的喷射方式为湿喷方式。6.根据权利要求1所述的一种双护盾TBM喷锚支护结构，其特征在于，所述喷锚结构还包括钢架和钢筋排，所述钢架和钢筋排架设于所述隧道拱顶部围岩的内壁上。7.一种双护盾TBM喷锚支护结构的施工方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：双护盾TBM掘进机完成一个掘进循环的隧道挖掘；S2：在所述隧道的拱底部安装管片，衬砌围岩；S3：对所述隧道的拱顶部的围岩布设初次喷锚结构，具体为将第一锚杆锚固于所述拱顶部的所述围岩上，将第一金属网挂于所述第一锚杆的端头上，向安装所述第一金属网及所述第一锚杆所在区域内的围岩喷射第一混凝土以形成第一混凝土层；S4：待所述初次喷锚结构中所述第一混凝土层凝固后，再设置二次喷锚结构，具体为将第二锚杆锚固于所述拱顶部的所述围岩，将第二金属网挂于第二锚杆的端头上，向安装所述第二金属网及所述第二锚杆所在区域内的围岩喷射第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超毅，金峰，杨佐斌，周虎，王明友，刘峰，秦鹏翔，王卫，潘长城，
申请(专利权)人：华能西藏雅鲁藏布江水电开发投资有限公司，清华大学，华能集团技术创新中心有限公司，
类型：发明
国别省市：西藏,54