本发明专利技术公开了一种TBM掘进不良地质带的超前管棚支护方法，旨在解决TBM过活动断裂带时连续实施超前管棚难度高、风险大及施工效率低的技术问题；本发明专利技术的主要包括以下步骤：S1，洞室扩挖；S2，扩挖部分进行锚网喷支护；S3，TBM护盾结构改造；S4，调节钻机位置及角度；S5，超前管棚架设并注浆加固；本发明专利技术避免了传统管棚施工时割除拱架导致支护强度变弱的风险，大大提升了TBM通过的时间和效率，安全性高。安全性高。安全性高。
【技术实现步骤摘要】
TBM掘进不良地质带的超前管棚支护方法
[0001]本专利技术涉及TBM隧道施工
，具体涉及一种TBM掘进不良地质带的超前管棚支护方法。
技术介绍
[0002]进入二十一世纪后，作为集机、液、监控于一体的特大型高效的TBM已成为隧洞开挖行业的主流，特别是其所具备的高度机械化、智能化和施工安全快捷等特点，使超长距离、超大埋深、跨流域甚至跨海洋的隧洞修建成为可能。随着TBM的不断推广，其应用领域越来越广泛。而TBM掘进遭遇软岩大变形、岩溶、溶洞等复杂的地质带时经常会造成TBM施工受阻、TBM卡滞、设备损毁，进而导致工期滞后、施工成本大幅增加等情况的出现；为保证TBM在活动断裂不良地质带能够正常掘进，往往需要对TBM刀盘前方及四周围岩进行管棚加固；由于敞开式TBM设备结构及工作原理，在软弱破碎围岩洞段连续施工超前管棚作业存在困难：TBM护盾为全封闭钢结构，长度近6.3m，超前水锤钻机安装在护盾末端约12m处，只能通过护盾末端对已支护完成洞段的拱架割除3m左右实施造孔作业；但通常活动断裂软弱破碎围岩洞段拱架安装间距较小且已均匀受力，割除拱架风险极大，造成软弱破碎围岩洞段连续实施管棚作业无法实施。
[0003]公开于该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在加深对本专利技术总体
技术介绍
的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的在于提供一种超前管棚支护方法，旨在解决当前TBM过活动断裂带时连续实施超前管棚难度高、风险大及施工效率低的技术问题。
[0005]为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：设计一种超前管棚支护方法，包括以下步骤：S1，在临近活动断裂带前一定范围内让TBM停机，对TBM护盾需增设超前管棚孔位置扩挖洞室；S2，对洞室扩挖部分进行锚网喷支护；S3，在护盾对应位置预留设置对应的超前管棚孔位，以实现在软弱围岩洞段能够连续实施超前管棚施工的能力，规避割除拱架导致支护强度变弱的风险；S4，调整管棚钻机位置及角度，以使钻机的钻进方向与TBM掘进方向及刀盘位置相对应；S5，超前管棚架设并注浆加固。
[0006]优选的，在洞室扩挖时，先从护盾尾部1.5m～2.0m处以31
°
～47
°
的外插角进行拱部150
°
～180
°
范围内扩挖，扩挖高度为1.2m～1.6m，再沿钻进方向水平开挖2.2m～2.8m，为护盾改造提供施做空间。
[0007]优选的，所述的步骤S2包括以下步骤：
1）对扩挖洞室的洞壁表面的凹凸不平岩石进行清理，保证洞壁整体光滑、平整；2）利用TBM高压水管对扩挖的洞室进行冲洗；3）利用TBM配备的应急喷浆设备对扩挖洞室岩壁进行3cm～5cm的初步喷浆；4）在扩挖洞室内安装直径Φ25mm，长度3m，间、排距1.5*1.5m的砂浆锚杆，同时根据顶拱扩挖范围安装Φ6.5mm，150*150mm的钢筋网片；5）再利用TBM配备的应急喷浆设备对扩挖洞室岩壁进行5cm～7cm的复喷浆。
[0008]优选的，所述步骤S3包括以下步骤：1）以顶护盾上部中心处为起点，以80mm～100mm的弧长间距沿护盾圆周方向在护盾上均匀标识开槽的位置，并在开槽位置处固定倒U型防变形工装，防止切割盾体出现应力集中变形；2）使用半自动火焰切割机沿开槽的标识位置对盾体进行切割，并在开槽口处做好坡口切割，以便与后述的带有导向孔的加工件固定连接；3）利用手拉葫芦将带有导向孔的加工件安装在护盾的开槽位置，并保持安装精度在0～3mm之间；4）安装完成后对加工件进行定位焊接，定位焊接后及时在加工件周围固定倒U型防变形工装，防止大焊缝焊接时，护盾出现应力集中变形；5）焊接加工件前对其周围护盾进行预热，保证焊接面干燥，焊接环境风速小于1m/s，在护盾上焊接加工件时保持对称施焊减少护盾整体结构变形；6）焊接后着色探伤，确保焊接质量；7）焊接质量检验合格后，进行抛光打磨，然后进行喷漆防腐。
[0009]优选的，在步骤S4中，将钻机底座位置向下移动90mm～100mm，以使所述钻机的钻杆方向与TBM掘进方向保持在6.3
°
～6.9
°
之间，钻杆与TBM刀盘所在平面相交位置竖直方向上保持钻杆到刀盘顶部的距离为447mm～449mm之间。
[0010]优选的，所述的步骤S5包括以下步骤：1）超前大管棚，管棚采用Ф108无缝钢管，钢管间距为300mm～500mm，长度为18m～25mm，每节钢管长度包括3m和6m，接头采用内衬钢管对接焊接，内衬钢管长250mm～350mm，为保证钢管接头错开，编号为奇数孔位第一节管长3m，编号为偶数孔位第一节管长6m，后每节均为6m，末端采用非标准长管节；2）拱部超前径向超深孔加固施工，自顶护盾后方150
°
范围采用长30m，以外倾角20
°
～30
°
钻孔，孔间距1.0m，安装φ76
‑
108mm无缝钢管，灌注1:1～0.5:1水泥净浆或水泥
‑
水玻璃双液浆对顶拱以上部位破碎岩体进行加固，TBM掘进20m后视围岩情况进行下一循环管棚施工；3）采用潜孔钻机自TBM底护盾后方钻设φ126mm超前钻孔，钻孔深度6～8m，孔间距1.0m，安装φ108mm无缝钢管，设置溢浆孔，采用1:1～0.5:1水泥浆或水泥水玻璃双液浆灌浆，超前加固隧底围岩，TBM掘进6m后，施做底部超前地质探孔，若围岩条件仍较差，继续按本方案实施下一循环隧底超前加固措施。
[0011]优选的，所述拱部超前径向超深孔的钻头直径为Φ108mm～126mm。
[0012]与现有技术相比，本专利技术的主要有益技术效果在于：1.本专利技术可实现TBM设备在活动断裂软弱围岩洞段能够连续实施超前管棚施工，
避免了传统管棚施工时割除拱架导致支护强度变弱的风险，大大提升了TBM通过的时间和效率，安全性高。
[0013]2.本专利技术对护盾进行改造加工，方便快捷，能够极大程度的减少设备改造的时间和成本，缩短TBM设备停机的时间，大大提高了工作进度。
[0014]3.本专利技术不影响现有钻机的操作模式，且可大幅提高钻机的施工作业面积。
附图说明
[0015]图1为本专利技术TBM护盾、钻机改进后侧面管棚施工结构示意图。
[0016]图2为本专利技术TBM护盾、钻机改进前侧面管棚施工结构示意图。
[0017]图3为本专利技术带导向孔的加工件在TBM护盾上分布的结构示意图。
[0018]图4为本专利技术TBM护盾开槽位置倒U型防变形工装安装的部分结构示意图。
[0019]图5为本专利技术TBM护盾带导向孔的加工件处倒U型防变形工装的部分结构示意图。
[0020]图6为本专利技术TBM护盾带导向孔的加工件焊接时倒U型防变形工装的部分侧面结构示意图。
具体实施方式
[0021]下面结合附图和实施例来说明本专利技术的具体实施方式，但本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超前管棚支护方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，在临近活动断裂带前一定范围内让TBM停机，对TBM护盾需增设超前管棚孔位置扩挖洞室；S2，对洞室扩挖部分进行锚网喷支护；S3，在TBM护盾对应部设置若干施做超前管棚的孔位；S4，调整管棚钻机位置及角度，以使钻机的钻进方向与TBM掘进方向及刀盘位置相对应；S5，超前管棚架设并注浆加固。2.根据权利要求1所述的超前管棚支护方法，其特征在于，在洞室扩挖时，先从护盾尾部1.5m～2.0m处以31
°
～47
°
的外插角进行拱部150
°
～180
°
范围内扩挖，扩挖高度为1.2m～1.6m，再沿钻进方向水平开挖2.2m～2.8m，为护盾改造提供施做空间。3.根据权利要求1所述的超前管棚支护方法，其特征在于，所述的步骤S2包括以下步骤：1）对扩挖洞室的洞壁表面的凹凸不平岩石进行清理，保证洞壁整体光滑、平整；2）利用TBM高压水管对扩挖的洞室进行冲洗；3）利用TBM配备的应急喷浆设备对扩挖洞室岩壁进行3cm～5cm的初步喷浆；4）在扩挖洞室内安装直径Φ25mm，长度3m，间、排距1.5*1.5m的砂浆锚杆，同时根据顶拱扩挖范围安装Φ6.5mm，150*150mm的钢筋网片；5）再利用TBM配备的应急喷浆设备对扩挖洞室岩壁进行5cm～7cm的复喷浆。4.根据权利要求1所述的超前管棚支护方法，其特征在于，所述步骤S3包括以下步骤：1）以顶护盾上部中心处为起点，以80mm～100mm的弧长间距沿护盾圆周方向在护盾上均匀标识开槽的位置，并在开槽位置处固定倒U型防变形工装，防止切割盾体出现应力集中变形；2）使用半自动火焰切割机沿开槽的标识位置对盾体进行切割，并在开槽口处做好坡口切割，以便与后述的带导向孔的加工件固定连接；3）利用手拉葫芦将带有导向孔的加工件安装在护盾的开槽位置，并保持安装精度在0～3mm之间；4）安装完成后对加工件进行定位焊接，定位焊接后及时在加工件周围固定倒U型防变形工装，防止大焊缝焊接时，护盾出现应力集中变形；5）焊...
【专利技术属性】
技术研发人员：赵毅，洪开荣，徐鹏祖，李强，刘坤，王斌，韩愈，叶忠，黄大为，吴桐，邓文学，耿超，尉海亮，罗明，倪泽武，徐海峰，朱道君，
申请(专利权)人：中铁隧道股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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