【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工支护，具体涉及一种基于新意法的tbm超前支护方法。
技术介绍
1、随着国家隧道工程建设中长大隧道建设越来越多，地质环境越发复杂，传统的人工开挖不能高效，环保的完成开挖任务；随着我国机械化施工程度不断提高，tbm作为高效、环保、安全的隧道施工机械被广泛采用；由于新意法隧道施工思想在我国的广泛传播，其全断面机械化开挖的高效开挖方式和掌子面—超前核心土的超前加固支护体系得到了许多工程人士的认可；目前，部分隧道采用tbm隧道开挖穿越不良地质区段时，往往由于极差的围岩条件，导致tbm无法继续开挖；
2、施作传统的超前支护措施常常会面临耗费大量的人力、延误工期以及增加成本的问题，且tbm前人工支护还有安全隐患。目前我国的tbm搭载的超前支护钻机普遍是在护盾后方注浆支护，支护注浆角度偏差较大，往往无法达到预期效果。同时，这种超前支护未对掌子面—超前核心土进行加固，不能很好地达到支护效果，且tbm施工超前支护过程未形成系统；
3、针对以上问题，亟需设计一种基于新意法的tbm超前支护方法，以解决上述现有技术存在的tbm在不良地址段的施工过程中，超前支护困难、低效的问题。
技术实现思路
1、针对上述存在的问题，本专利技术旨在提供一种基于新意法的tbm超前支护方法，本方法基于新意法核心理念，在tbm刀盘后设计隧道掌子面玻璃纤维锚杆超前支护装置，能够在隧道掘进过程中进行tbm掌子面超前支护，节省人力运输、安装、拆卸的时间，提高超前支护安全性和隧道开挖施工的整体
2、为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种基于新意法的tbm超前支护方法，包括
4、步骤1：在隧道施工前，结合隧道勘察结果与开挖现场地质预报，通过掌子面稳定系数判断掌子面稳定情况，对tbm开挖过程中危险地段进行划分；
5、步骤2：在隧道开挖过程中，开挖至危险地段前提前将玻璃纤维锚杆运送至超前钻机处进行组装；并计算掌子面所需的支护力，结合掌子面稳定系数k合理确定锚杆支护范围与数量；
6、步骤3：tbm停止掘进，控制tbm刀盘前端的钻孔开关，将预留钻孔打开，然后通过钻机调节机构调整超前钻机至支护位置，用超前钻机通过预留钻孔对掌子面进行钻孔，并在钻孔内植入玻璃纤维锚杆进行支护注浆；重复操作，直至对掌子面的超前核心土进行加固完成；
7、步骤4：关闭超前钻孔开关，实时监测锚杆及掌子面参数，并再次计算掌子面稳定系数，达到开挖要求后，打开tbm进行开挖，同时将超前钻机通过钻机调节机构收回固定架的存放处。
8、优选的，步骤1和步骤4所述的掌子面稳定系数的计算过程包括
9、
10、
11、
12、
13、fq＝qb(d cotθ+l)
14、
15、式中：k为掌子面稳定系数；f为锚杆支护力，未支护时为0；α为掌子面注浆加固后粘聚力增大系数；fc为滑移面粘聚力合力；fq为掌子面上方围岩压力合力；fw为掌子面滑移体自重；q为围岩压力；b为掌子面跨度；d为掌子面高度；l为隧道未支护段长度；θ为掌子面破裂角；γ为围岩重度；c为围岩粘聚力；为围岩内摩擦角；β为与θ、相关的系数；
16、其中，f可用如下公式计算：
17、f＝πdhl1τm
18、其中：dh为注浆孔直径；li为锚杆所在位置掌子面失稳范围；τm为锚杆-围岩界面抗剪强度。
19、优选的，所述的钻机调节机构设置在tbm刀盘后侧，包括转动装置、固定架和转动电机；
20、所述转动装置设置在固定架下端，且与tbm钻头上的主驱动轴连接，；
21、所述转动电机设置在固定架内，且与对称设置的两个驱动装置连接，所述驱动装置通过链条与超前钻机连接。
22、优选的，所述的链条通过棘齿轮设置在固定架内，且与驱动装置啮合，在所述链条上还设置有行走导轮，所述行走导轮与固定座连接，所述超前钻机设置在固定座上，通过固定座带动超前钻机运动。
23、优选的，所述的玻璃纤维锚杆包括杆体、锚头和杆尾预应力件；
24、所述杆体包括螺接连接的空心杆芯和杆套，所述杆芯螺接设置在杆套内侧，且在心杆芯和杆套上设置有相适配的注浆孔，所述杆芯的尾端还设置有止浆塞与杆芯配合使用；
25、所述锚头设置在杆体前端，且在锚头上设置有锚固定位机构；
26、所述杆尾预应力件通过预应力螺母设置在杆体尾端，且预应力螺母与杆套螺接连接。
27、优选的，所述的锚固定位机构包括第一联动定位组件、传递杆和第二联动定位组件；
28、所述第一联动定位组件设置在锚头尾部，且与设置在锚头上的伸缩槽配合使用；
29、所述传递杆活动设置在第一联动定位组件与第二联动定位组件之间；
30、所述第二联动定位组件设置在锚头的前端空腔中，且与设置在锚头上的伸缩孔配合使用。
31、优选的，所述的第一联动定位组件包括第一定位杆、弧形受力板和第一联动杆；
32、所述弧形受力板通过第一弹簧安装在传递杆上端，且在弧形受力板下侧设置有套筒与传递杆配合使用；
33、所述第一联动杆的一端与弧形受力板铰接连接，另一端与第一定位杆铰接连接；
34、所述第一定位杆铰接安装在伸缩槽内。
35、优选的，所述的第二联动定位组件包括连接块和若干第二定位杆；
36、所述连接块通过第二弹簧安装在锚头上的卡槽内，且与传递杆配合使用；
37、所述第二定位杆的一端与连接块铰接连接，另一端与伸缩孔配合使用，对锚头在孔内的位置进行定位。
38、本专利技术的有益效果是：本专利技术公开了一种基于新意法的tbm超前支护方法，与现有技术相比，本专利技术的改进之处在于：
39、1.本专利技术提出了一种基于新意法的tbm超前支护方法，本方法在隧道开挖的不良地质区段内，能够通过计算结果进行tbm掌子面超前支护，节省人力运输、安装、拆卸的时间，提高超前支护安全性和隧道开挖施工的整体性和连贯性的适用于tbm的掌子面超前加固装置的隧道tbm超前支护系统；
40、2.本专利技术通过在tbm刀头内设计一种tbm超前支护系统，避免了目前隧道tbm施工中超前注浆夹角影响，结合新意法理念，加强了对围岩变形的控制；解决了全断面硬岩掘进机在不良地质段施工过程中，人工超前支护困难，支护设备运输安装繁杂的现实问题，减少了人工需求量和安全风险，通过玻璃纤维锚杆加固掌子面从而达到tbm在复杂地质环境中的掘进任务，具有结构简单、使用可靠、操作方便、成本低廉的优点，采用它能够对不同角度的破碎带进行钻孔超前加固，起到了超前支护的目的，防止了刀盘和护盾出现被卡现象；同时通过上述支护系统的设置，能够在使用时对掌子面—超前核心土进行钻孔和植锚加固，有效保证了施工本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：步骤1和步骤4所述的掌子面稳定系数的计算过程包括
3.根据权利要求1所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：所述的钻机调节机构设置在TBM刀盘后侧，包括转动装置、固定架和转动电机；
4.根据权利要求3所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：所述的链条通过棘齿轮设置在固定架内，且与驱动装置啮合，在所述链条上还设置有行走导轮，所述行走导轮与固定座连接，所述超前钻机设置在固定座上，通过固定座带动超前钻机运动。
5.根据权利要求1所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：所述的玻璃纤维锚杆包括杆体、锚头和杆尾预应力件；
6.根据权利要求5所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：所述的锚固定位机构包括第一联动定位组件、传递杆和第二联动定位组件；
7.根据权利要求6所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：所述的第一联动定位组件
8.根据权利要求6所述的一种基于新意法的TBM超前支护方法，其特征在于：所述的第二联动定位组件包括连接块和若干第二定位杆；
...【技术特征摘要】
1.一种基于新意法的tbm超前支护方法，其特征在于：包括
2.根据权利要求1所述的一种基于新意法的tbm超前支护方法，其特征在于：步骤1和步骤4所述的掌子面稳定系数的计算过程包括
3.根据权利要求1所述的一种基于新意法的tbm超前支护方法，其特征在于：所述的钻机调节机构设置在tbm刀盘后侧，包括转动装置、固定架和转动电机；
4.根据权利要求3所述的一种基于新意法的tbm超前支护方法，其特征在于：所述的链条通过棘齿轮设置在固定架内，且与驱动装置啮合，在所述链条上还设置有行走导轮，所述行走导轮与固定座连接，所述超前钻机设置在固定座上，通过固定座带动...
【专利技术属性】
技术研发人员：宋战平，邢皓，宋云财，张玉伟，刘乃飞，田小旭，曹智淋，杨腾添，郑方，
申请(专利权)人：西安建筑科技大学，
类型：发明
国别省市：
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