【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种岩爆控制方法，特别是一种tbm法施工隧道岩爆控制方法。
技术介绍
1、随着国家基础建设步伐不断加快，铁路、公路和水利等基础设施建设进入快速发展阶段。长大隧洞设计向着更深更长发展，进而出现隧道随着埋深不断加大，地质更加复杂，尤其是隧道地应力级别不断升高，致使隧道施工期间强岩爆频发，严重制约了现场施工进度，威胁施工作业现场的设备和人员安全。
2、tbm法施工隧道，由于受刀盘和护盾占据空间影响，传统超前处置方法无法实施，大多为被动应对，在遇到强岩爆时，tbm极有可能被卡，处理难度极大，往往造成项目工期和成本大幅增加。岩爆是一种岩体中聚积的弹性变形势能在一定条件下突然猛烈释放，导致岩石爆裂并弹射出来的现象。岩爆是大埋深隧道面临的主要安全隐患之一，轻微的岩爆仅有剥落岩片，无弹射现象，严重的岩爆事件可测到4.6级的震级，烈度达7～8度，并伴有很大的声响，破坏性很大。岩爆可瞬间突然发生，也可以持续几天到几个月才发生。
3、发生岩爆的条件是岩体中有较高的地应力，并且超过了岩石本身的强度，同时岩石具有较高的脆性和弹性，在这种条件下，由于隧道侧爆破开挖突然卸荷出现临空面，致使岩体中原有平衡应力状态被打破，岩体中积聚的能量就会向受力较小方向(隧洞内临空面)突然释放，导致岩石破裂并抛出。岩爆事件往往在爆破发生后最强，随着岩体变形，岩体应力慢慢再次趋于平衡，岩爆事件慢慢减弱并消失。
4、目前tbm法施工应对岩爆主要方法是：tbm掘进期间，刀盘和护盾承受岩爆造成的冲击，在围岩出露护盾后，立即采用强支护措
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是提供一种根据岩爆发生机理，在tbm掘进过程中，采用超前处置措施，对掌子面前方和周边岩层及时进行加固，使得tbm掘进期间，岩体变形大幅降低，快速实现稳定并使岩体内部应力趋于平衡，有效降低岩爆等级和破坏力，控制强岩爆事件的发生的tbm法施工隧道岩爆控制方法。
2、本专利技术的目的是通过这样的技术方案实现的，一种tbm法施工隧道岩爆控制方法，所述方法包括如下步骤：1)进行超前地质预报；2)开展微振监测；3)建立数值模型，进行数值计算分析，确定岩爆风险区域、等级和超前支护参数；4)根据分析结果施做超前纵向全长锚固锚杆；5)tbm掘进，盾尾同步施做支护，刀盘内施做径向或是斜向锚固锚杆；6)若下一循环tbm掘进开挖后纵向超前锚固锚杆剩余长度少于1倍洞径，继续施做一循环纵向超前锚固锚杆；7)循环3)-6)，直至岩爆段掘进通过。
3、其中，在所述步骤1)中，需实测隧道内岩体的地应力情况以及岩体强度参数，用以准确判断发生岩爆风险。
4、进一步，在所述步骤2)中，岩爆段施工需采用微振监测手段实时监测隧道内的微振事件，及时掌握岩爆发生的时间、空间位置以及岩爆能量信息，并结合超前地质预报成果综合分析前方岩爆风险。
5、其中，在所述步骤3)中，根据以上实测和监测数据，并结合tbm掘进参数，建立数值模型，分析掌子面区域岩爆风险重点区域，并对重点区域施做布置超前处置措施，通过数值分析，确定超前处置施工参数，即纵向全长锚固锚杆和斜向锚固锚杆施做范围、根数、长度、间排距等。
6、进一步具体描述，在所述步骤3)中，所述超前处置措施分为两个部分，即对掌子面部分和掌子面周边部分进行处置。
7、其中，对掌子面部分进行的处置是根据分析结果，在岩爆高风险区域施做超前纵向全长锚固锚杆；即在tbm掘进前，将超前钻机布置在护盾后方，通过转动刀盘，将刀盘和护盾上的预留孔对正，使用超前钻机向掌子面施做超前钻孔，清孔后，安装全长树脂锚杆，全长采用树脂锚固剂由内向外压注锚固。
8、其中，所述纵向全长锚固锚杆施做流程包括：刀盘和护盾上预留孔对正-安装超前钻机-超前钻机纵向钻孔-清孔-插入纵向树脂锚杆-自内向外压注树脂锚固剂-等待树脂锚固剂固化锚固-完成。
9、进一步描述，其中，对掌子面周边部分进行的处置是根据分析结果，在岩爆高风险区域施做超前斜向锚杆；即在刀盘内布置小型钻机或是风动凿岩机，通过刀盘上的铲刀孔在掌子面区域内沿隧道周边方向施做斜向锚固锚杆；通过转动刀盘实现360度范围斜向锚固锚杆的施做；斜向锚固锚杆全部位于隧道开挖范围以外，安装锚杆杆体，压注树脂锚固剂锚固牢靠；斜向锚固锚杆间排距根据计算分析结果确定，选择在每循环停机支护期间同步施做。
10、其中，所述斜向锚固锚杆施做流程包括：转动刀盘对中孔位—刀盘内布置钻机/风动凿岩机-钻机/风动凿岩机斜向钻孔-清孔-插入斜向树脂锚杆-自内向外压注树脂锚固剂-待斜向树脂锚杆杆体和钻孔内密实-拔出注浆管-等待树脂锚固剂固化锚固-完成。
11、进一步，在所述步骤6)中，其中，前纵向全长锚固锚杆一个循环施做30m以上，前后两个循环搭接长度不少于1倍洞径。
12、其中，刀盘和护盾内部预留孔位可根据需要采用6-10孔设置，前后两循环纵向全长锚固锚杆孔位应错位布置。
13、在所述步骤5)中，在每循环停机支护期间斜向锚固锚杆和盾尾径向支护锚杆可同步施做。
14、由于采用了上述技术方案，本专利技术具有施工方便、成本低廉、可靠性高、安全性强的优点，采用它可根据岩爆发生机理，在tbm掘进过程中，采用超前处置措施，对掌子面前方和周边岩层及时进行加固，使得tbm掘进期间，岩体变形大幅降低，快速实现稳定并使岩体内部应力趋于平衡，有效降低岩爆等级和破坏力，控制强岩爆事件的发生。
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1.一种TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：1)进行超前地质预报；2)开展微振监测；3)建立数值模型，进行数值计算分析，确定岩爆风险区域、等级和超前支护参数；4)根据分析结果施做超前纵向全长锚固锚杆；5)TBM掘进，盾尾同步施做支护，刀盘内施做径向或是斜向锚固锚杆；6)若下一循环TBM掘进开挖后纵向超前锚固锚杆剩余长度少于1倍洞径，继续施做一循环纵向超前锚固锚杆；7)循环3)-6)，直至岩爆段掘进通过。
2.如权利要求1所述的TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤1)中，需实测隧道内岩体的地应力情况以及岩体强度参数，用以准确判断发生岩爆风险。
3.如权利要求2所述的TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤2)中，岩爆段施工需采用微振监测手段实时监测隧道内的微振事件，及时掌握岩爆发生的时间、空间位置以及岩爆能量信息，并结合超前地质预报成果综合分析前方岩爆风险。
4.如权利要求3所述的TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤3)中，根据以上实测和监测数据，并结合TBM掘进参数，建立数值模型，
5.如权利要求4所述的TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤3)中，所述超前处置措施分为两个部分，即对掌子面部分和掌子面周边部分进行处置。
6.如权利要求5所述的TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：其中，对掌子面部分进行的处置是根据分析结果，在岩爆高风险区域施做超前纵向全长锚固锚杆(7)；即在TBM掘进前，将超前钻机(6)布置在护盾后方，通过转动刀盘(2)，将刀盘(2)和护盾(4)上的预留孔(5)对正，使用超前钻机(6)向掌子面施做超前钻孔(10)，清孔后，安装全长树脂锚杆(11)，全长采用树脂锚固剂(12)由内向外压注锚固。
7.如权利要求6所述的TBM施工隧道岩爆控制方法，其特征是，所述纵向全长锚固锚杆(7)施做流程包括：刀盘(2)和护盾(4)上预留孔(5)对正-安装超前钻机(6)-超前钻机(6)纵向钻孔(10)-清孔-插入纵向树脂锚杆(11)-自内向外压注树脂锚固剂(12)-等待树脂锚固剂(12)固化锚固-完成。
8.如权利要求5所述的TBM法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：其中，对掌子面周边部分进行的处置是根据分析结果，在岩爆高风险区域施做超前斜向锚杆(8)；即在刀盘(2)内布置小型钻机(6)或是风动凿岩机，通过刀盘(2)上的铲刀孔(3)在掌子面区域内沿隧道周边方向施做斜向锚固锚杆(8)，通过转动刀盘实现360度范围斜向锚固锚杆(8)的施做；斜向锚固锚杆(8)全部位于隧道开挖范围以外，安装锚杆杆体(11)，压注树脂锚固剂(12)锚固牢靠；斜向锚固锚杆(8)间排距根据计算分析结果确定，选择在每循环停机支护期间同步施做。
9.如权利要求8所述的TBM施工隧道岩爆控制方法，其特征是，所述斜向锚固锚杆(8)施做流程包括：转动刀盘(2)对中孔位-刀盘(2)内布置钻机(6)/风动凿岩机-钻机(6)/风动凿岩机斜向钻孔(10)-清孔-插入斜向树脂锚杆(11)-自内向外压注树脂锚固剂(12)-待斜向树脂锚杆(11)杆体和钻孔(10)内密实-拔出注浆管-等待树脂锚固剂(12)固化锚固-完成。
10.如权利要求7所述的TBM施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤6)中，其中，前纵向全长锚固锚杆一个循环施做30m以上，前后两个循环搭接长度不少于1倍洞径。
11.如权利要求7所述的TBM施工隧道岩爆控制方法，其特征是：其中，刀盘和护盾内部预留孔位可根据需要采用6-10孔设置，前后两循环纵向全长锚固锚杆孔位应错位布置。
12.如权利要求8所述的TBM施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤5)中，在每循环停机支护期间斜向锚固锚杆(8)和盾尾径向支护锚杆(13)可同步施做。
...【技术特征摘要】
1.一种tbm法施工隧道岩爆控制方法，其特征是，所述方法包括如下步骤：1)进行超前地质预报；2)开展微振监测；3)建立数值模型，进行数值计算分析，确定岩爆风险区域、等级和超前支护参数；4)根据分析结果施做超前纵向全长锚固锚杆；5)tbm掘进，盾尾同步施做支护，刀盘内施做径向或是斜向锚固锚杆；6)若下一循环tbm掘进开挖后纵向超前锚固锚杆剩余长度少于1倍洞径，继续施做一循环纵向超前锚固锚杆；7)循环3)-6)，直至岩爆段掘进通过。
2.如权利要求1所述的tbm法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤1)中，需实测隧道内岩体的地应力情况以及岩体强度参数，用以准确判断发生岩爆风险。
3.如权利要求2所述的tbm法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤2)中，岩爆段施工需采用微振监测手段实时监测隧道内的微振事件，及时掌握岩爆发生的时间、空间位置以及岩爆能量信息，并结合超前地质预报成果综合分析前方岩爆风险。
4.如权利要求3所述的tbm法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤3)中，根据以上实测和监测数据，并结合tbm掘进参数，建立数值模型，分析掌子面区域岩爆风险重点区域，并对重点区域施做超前处置措施，通过数值分析，确定超前处置施工参数，即纵向全长锚固锚杆和斜向锚固锚杆施做范围、根数、长度、间排距。
5.如权利要求4所述的tbm法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：在所述步骤3)中，所述超前处置措施分为两个部分，即对掌子面部分和掌子面周边部分进行处置。
6.如权利要求5所述的tbm法施工隧道岩爆控制方法，其特征是：其中，对掌子面部分进行的处置是根据分析结果，在岩爆高风险区域施做超前纵向全长锚固锚杆(7)；即在tbm掘进前，将超前钻机(6)布置在护盾后方，通过转动刀盘(2)，将刀盘(2)和护盾(4)上的预留孔(5)对正，使用超前钻机(6)向掌子面施做超前钻孔(10)，清孔后，安装全长树脂锚杆(11)，全长采用树脂锚固剂(12)由内向外压注锚固。
【专利技术属性】
技术研发人员：薛永庆，张京京，王立川，孟祥义，赵良凯，李铁锋，程华山，赵静波，冀国栋，卢克晖，杨旭辉，
申请(专利权)人：中铁十八局集团有限公司，
类型：发明
国别省市：
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