【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于水利水电施工领域，涉及一种下穿临近水库库尾复杂地质段tbm半洞掘进的组合洞挖方法。
技术介绍
1、tbm掘进施工有着施工速度快、工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显；无爆破作业围岩的损伤小，减轻支护的工作量；振动、噪声小，对周围的居民和结构物的影响小；因机械化施工，安全，作业人员少的诸多优点。因此tbm掘进施工对地质条件也有着极端苛刻的要求，也是tbm掘进施工的劣势所在。
2、目前行业内应对tbm下穿临近水库库尾复杂地质段的方法主要有：
3、不良地质段隧洞上方设有临时工作井(提供钻爆工作面)，对其不良地质段采取全断面钻爆开挖支护，tbm抵达后采取空推方式通过。
4、基于上述tbm下穿临近水库库尾复杂地质段时，不良地质段隧洞上方有临时工作井(提供钻爆工作面)，常规采取该段隧洞全断面钻爆开挖，tbm空推通过的方案，此方案受隧洞全断面钻爆开挖工期制约影响，受开挖渣料转运导致水库库尾环水保压力过大的影响。
技术实现思路
1、为了解决上述问题，本专利技术提出一种下穿临近水库库尾复杂地质段tbm半洞掘进的洞挖方法，采用隧洞上部软弱地层采用钻爆机械开挖，洞室剩余部分采用tbm掘进通过，通过该组合洞挖方法，能最大程度的发挥tbm设备性能，同时减少对洞室周边岩体的扰动；确保tbm能顺利下穿临近水库库尾复杂地质段。
2、本专利技术的技术方案具体如下：
3、一种下穿临近水库库尾复杂地质段tbm半洞掘进的洞
4、第一步、在tbm下穿临近水库库尾复杂地质段时，隧洞上方设临时工作井，临时工作井开挖衬砌至隧洞洞顶附近，施作工作井两侧的洞口超前管棚；后交错进行大、小里程隧洞钻爆开挖；隧洞上半洞软弱地层采用钻爆机械开挖；
5、第二步、隧洞上半洞软弱地层钻爆机械开挖支护完成后，洞室两侧距离开挖轮廓线的位置，立模浇筑c30撑靴混凝土，tbm开挖时，刀盘切削撑靴混凝土形成弧形的撑靴受力面，满足tbm换步要求；
6、第三步、根据tbm设备厂家提供的tbm推力、支撑力、撑靴接地比压与tbm掘进阶段工作边滚刀、中心刀的刀具数量关系；
7、第四步、计算得出tbm下半洞掘进不同工况时的各种力值；不同工况是指不同掌子面高度h所对应的工作刀具数量、掘进时岩层特性；
8、第五步、结合前期tbm隧洞下穿另一临近水库库尾复杂地质段时tbm的掘进参数，选择出tbm抵达库尾复杂地质段、下半洞掘进通过、下穿结束时较为合理的掘进参数、掘进姿态。
9、进一步地，第二步中，根据常规tbm法开挖掘进、换步过程中，tbm撑靴撑紧洞壁的位置，确定距离洞室开挖轮廓线1m的位置处，立“3015”型钢模浇筑c30撑靴混凝土，内设“l”型弯钩钢筋，0.5m长的长边钢筋自下而上牢固于拱架上，排距与拱架榀距一致；且撑靴部位对应的拱架联系筋进行加密处理。
10、进一步地，第三步中，tbm推力按公式(1)计算：
11、f＝k1×(f1+f2+f3+f4) (1)
12、式中：
13、f—tbm推力，单位，kn；
14、k1—储备系数；
15、f1—岩石和护盾间摩擦阻力，单位，kn；
16、f2—拖动后配套系统产生的阻力，单位，kn；
17、f3—刀盘推进反力，单位，kn；
18、f4—鞍架与主梁导轨之间摩擦阻力，单位为，kn；
19、tbm支撑力按公式(2)计算：
20、fg＝k2×(f1+f2+f3+f4) (2)
21、式中：
22、fg—tbm支撑力，单位，kn；
23、k2—经验系数；
24、f1—岩石和护盾间摩擦阻力，单位，kn；
25、f2—拖动后配套系统产生的阻力，单位，kn；
26、f3—刀盘推进反力，单位，kn；
27、f4—鞍架与主梁导轨之间摩擦阻力，单位，kn；
28、tbm接地比压按公式(3)计算：
29、根据设计，tbm采用水平浮动支撑，左右各一个撑靴，撑靴总面积为a，推进支撑系统采用比例调节控制，即不同的围岩调节下，刀盘破岩所需推进力不同，撑紧力也会相应的调整，根据以往经验，分为以下三种工况：
30、fg＝k2×(f1+f2+f3+f4) (3)
31、p＝fg/a (3-1)
32、软弱围岩情况下，刀盘破岩所需推力取刀盘最大推进反力f3的30％；
33、较硬围岩情况下，刀盘破岩所需推力取刀盘最大推进反力f3的60％；
34、极硬围岩情况下，刀盘破岩所需推力取刀盘最大推进反力f3的80％；
35、注：软弱围岩以全风化、强风化为主；较硬围岩以弱风化岩为主；极硬围岩以微风化岩为主。
36、刀盘推进反力按公式(4)计算：
37、f3＝fi×ni (4)
38、式中：
39、fi—滚刀额定承载能力，单位，kn；
40、ni—刀盘配置的滚刀数量。
41、进一步地，第四步中，岩石和底护盾间摩擦力按公式(5)计算：
42、f1＝μ1×w1 (5)
43、式中：
44、μ1—围岩与底护盾间的摩擦系数；
45、w1—底护盾作用在围岩上的全部竖直压力，单位，kn；
46、拖动后配套系统产生的阻力按公式(6)计算：
47、f2＝μ2×w2 (6)
48、式中：
49、μ2—车轮和钢轨间的摩擦系数；
50、w2—后配套系统总重，单位，kn；
51、(7)刀盘推进反力按公式(7)计算：
52、f3＝fi×ni (7)
53、式中：
54、fi—滚刀额定承载能力，单位，kn；
55、n—刀盘配置的滚刀数量；
56、鞍架与主梁导轨之间摩擦阻力按公式(8)计算：
57、f4＝μ×(q×κ) (8)
58、式中：
59、μ—鞍架与主梁导轨之间的摩擦系数；
60、q—主机总重量，单位，kn；
61、k—重量分配系数。
62、进一步地，第五步中，包括
63、(1)tbm达到前：刀盘贯入度不超过3mm，转速控制在2-3rpm/min；
64、(2)tbm下半洞掘进段：tbm刀盘露出掌子面后，掘进过程中，调整掘进参数，密切关注边墙混凝土及拱顶情况，及时反馈tbm操作手；
65、(3)穿越结束：
66、掌子面修整时拟采用参数：刀盘转速2rpm/min，贯入度2-3mm/min，刀盘推力≯1200t；
67本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种下穿临近水库库尾复杂地质段TBM半洞掘进的洞挖方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的洞挖方法，其特征在于：第二步中，根据常规TBM法开挖掘进、换步过程中，TBM撑靴撑紧洞壁的位置，确定距离洞室开挖轮廓线1m的位置处，立“3015”型钢模浇筑C30撑靴混凝土，内设“L”型弯钩钢筋，0.5m长的长边钢筋自下而上牢固于拱架上，排距与拱架榀距一致；且撑靴部位对应的拱架联系筋进行加密处理。
3.根据权利要求1所述的洞挖方法，其特征在于：第三步中，TBM推力按公式(1)计算：
4.根据权利要求1所述的洞挖方法，其特征在于：第四步中，岩石和底护盾间摩擦力按公式(5)计算：
5.根据权利要求1所述的洞挖方法，其特征在于：第五步中，包括
【技术特征摘要】
1.一种下穿临近水库库尾复杂地质段tbm半洞掘进的洞挖方法，其特征在于：包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的洞挖方法，其特征在于：第二步中，根据常规tbm法开挖掘进、换步过程中，tbm撑靴撑紧洞壁的位置，确定距离洞室开挖轮廓线1m的位置处，立“3015”型钢模浇筑c30撑靴混凝土，内设“l”型弯钩钢筋，0.5m长的长边钢筋自下而上牢固...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚军，段任荣，徐云，李永胜，华石坤，李登铖，王耀毅，吴健林，尚书毫，李勇锋，曾庆好，田冬冬，宁锋，刘秋雨，杜思营，杨本超，路思远，
申请(专利权)人：中国水利水电第十四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：
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