一種破碎巖體洞段的tbm掘進(jìn)結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及隧洞(道)群工程，尤其涉及破碎巖體中TBM隧洞的掘進(jìn)結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]經(jīng)過半個世紀(jì)的發(fā)展，TBM越來越普遍的應(yīng)用于長隧洞工程。TBM具有快速掘進(jìn)的特點，但缺點也同樣很明顯:支護(hù)能力遠(yuǎn)落后于掘進(jìn)能力、對復(fù)雜地質(zhì)條件適應(yīng)性差，在沒有預(yù)警的情況下遭遇不良地質(zhì)條件時所受的影響遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)的鉆爆法。在此情況下，其快速掘進(jìn)的優(yōu)勢大大抵消，國際范圍內(nèi)的經(jīng)驗教訓(xùn)表明TBM事故對工期的延誤可達(dá)數(shù)月甚至數(shù)年。由于地質(zhì)條件的關(guān)系，在工程建設(shè)過程中TBM卡機、死機后將開挖方法變更為傳統(tǒng)鉆爆法的案例屢見不鮮。
[0003]TBM的選用需根據(jù)設(shè)備性能、工程地質(zhì)條件、工期要求等各種因素綜合分析確定。根據(jù)挪威科技大學(xué)的研宄成果，巖石的可鉆性用巖石可鉆性指數(shù)DRI (drilling rateindex)來衡量?？摄@性指數(shù)DRI反映了完整巖石的可鉆性，由巖石的表面硬度和脆性值共同決定，是巖石脆性與小鉆試驗結(jié)果的綜合反應(yīng)，也是巖石抗切割與形成巖石碎片能力的間接表達(dá)。
[0004]在選用TBM掘進(jìn)之前對地質(zhì)條件必須經(jīng)過詳細(xì)的勘察，以確保有利于TBM的掘進(jìn)，但由于TBM通常用于長隧洞的開挖，因此難免會遭遇到破碎巖體條件。在破碎巖體中由于強度較低，變形量大，TBM動力不足，無法正常掘進(jìn)，存在卡機的風(fēng)險。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種破碎巖體洞段的掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，能確保TBM掘進(jìn)過程中順利通過破碎巖體段。
[0006]本實用新型解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種破碎巖體隧洞的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)在掘進(jìn)方向上依次包括TBM開挖段、破碎巖體段和工作隧洞段，所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)還包括在掘進(jìn)方向附近的輔助隧洞，所述輔助隧洞開設(shè)有通向所述工作隧洞段的繞行洞，所述破碎巖體段內(nèi)設(shè)有連通所述TBM開挖段和所述工作隧洞段的先導(dǎo)洞，所述工作隧洞段設(shè)有牽引設(shè)備，所述牽引設(shè)備上設(shè)有穿過所述先導(dǎo)洞并連接TBM的牽引鋼索。
[0007]在采用上述技術(shù)方案的同時，本實用新型還可以采用或者組合采用以下進(jìn)一步的技術(shù)方案:
[0008]所述輔助隧洞的掘進(jìn)方向與所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)的掘進(jìn)方向一致。
[0009]所述牽引設(shè)備為卷揚機。
[0010]所述先導(dǎo)洞內(nèi)設(shè)有支護(hù)結(jié)構(gòu)。
[0011]本實用新型的有益效果是:本實用新型提供了一種TBM開挖隧洞過程中通過破碎巖體段的施工解決方案，合理利用隧洞群中的相鄰隧洞，通過鉆爆法在TBM掘進(jìn)方向的前部設(shè)置工作隧洞，并向TBM布置先導(dǎo)洞，一方面為TBM設(shè)置牽引設(shè)備提供掘進(jìn)動力，另一方面利用在破碎巖體中的先導(dǎo)洞為TBM前方加固巖體，彌補了 TBM支護(hù)能力的不足，確保破碎巖體洞段的開挖穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0012]圖1為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖2為圖1的A-A剖視圖。
【具體實施方式】
[0014]參照附圖。
[0015]本實用新型提供了一種在破碎巖體洞段中的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，能有效解決TBM在破碎巖體洞段中支護(hù)能力和掘進(jìn)動力不足的問題。
[0016]本實用新型的掘進(jìn)結(jié)構(gòu)包括在掘進(jìn)方向上依次設(shè)置的TBM開挖段1、破碎巖體段2和工作隧洞段3，所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)還包括在掘進(jìn)方向附近的輔助隧洞4，輔助隧洞4可以直接利用掘進(jìn)結(jié)構(gòu)周圍的洞群，也可以根據(jù)實際需要現(xiàn)場開挖，輔助隧洞4的一側(cè)開設(shè)有同向工作隧洞段3的繞行洞5，破碎巖體段2內(nèi)設(shè)有連通TBM開挖段I和工作隧洞段3的先導(dǎo)洞6，工作隧洞段3內(nèi)設(shè)有牽引設(shè)備7，牽引設(shè)備7可以采用卷揚機，牽引設(shè)備7上設(shè)有穿過先導(dǎo)洞6并連接TBM的牽引鋼索8。
[0017]輔助隧洞4的掘進(jìn)方向與本實用新型的掘進(jìn)結(jié)構(gòu)一致，輔助隧洞4是工作隧洞段3的前序步驟，因此，輔助隧洞4的方向?qū)ぷ魉矶炊?的位置有一定的影響，同時，還可以利用輔助隧洞4對TBM掘進(jìn)方向上的破碎巖體長度進(jìn)行探測，因此，輔助隧洞4要盡量選擇與本實用新型的掘進(jìn)結(jié)構(gòu)在掘進(jìn)方向上一致的相鄰隧洞，或者另行開挖。
[0018]利用先導(dǎo)洞6可以在破碎巖體段2內(nèi)設(shè)置支護(hù)結(jié)構(gòu)，這樣，在TBM通過破碎巖體段2時，可以彌補TBM本身支護(hù)能力不足的缺陷。
[0019]圖中，箭頭表示掘進(jìn)方向。
[0020]本實用新型的掘進(jìn)結(jié)構(gòu)在施工時，當(dāng)TBM掘進(jìn)至破碎巖體時，暫停挖掘，此時TBM所處的位置為TMB開挖段I，然后按照如下步驟施工:首先選擇或者開挖合適的輔助隧洞4，輔助隧洞4的掘進(jìn)方向與TBM掘進(jìn)方向一致，通過輔助隧洞4開挖繞行洞5至TBM挖掘方向的前方，越過破碎巖體所在位置，在巖體質(zhì)量相對較好的位置通過鉆爆法開挖工作隧洞段3，工作隧洞段3的大小以可以布置卷揚機和便于開挖先導(dǎo)洞6為原則；然后利用工作隧洞段3向TBM所在位置開挖先導(dǎo)洞6，先導(dǎo)洞6穿過破碎巖體段2，先導(dǎo)洞6的方向最好與TBM掘進(jìn)方向一致，以確保TBM在掘進(jìn)時不會因為偏心受力而導(dǎo)致主軸被破壞，先導(dǎo)洞6的大小只要滿足施工和牽引鋼索安裝的需要，通常洞徑尺寸控制在3m，便于施工，先導(dǎo)洞6通常采用城門洞形的開挖斷面，確保周圍尤其是上部軟巖的穩(wěn)定性；接著通過輔助隧洞4和繞行洞5將牽引設(shè)備7 (卷揚機)放置到工作隧洞段3內(nèi)，卷揚機的牽引鋼索穿過先導(dǎo)洞6與TBM連接并進(jìn)行牽引，使得TBM順利通過破碎巖體段2，由于牽引設(shè)備7提供的拉拽力能夠彌補TBM設(shè)備本身在軟巖中推進(jìn)力不足的需要，因此，TBM在通過破碎巖體段2時可以利用自身的支護(hù)手段，完成拱架、錨桿等支護(hù)，對圍巖進(jìn)行加固。為了保證TBM的順利掘進(jìn)，需要保證TBM完全通過IV或V類巖體洞段，并進(jìn)入III或II類巖體中，才能取消該方案，以保證TBM恢復(fù)掘進(jìn)時撐靴作用位置圍巖的相對完整。
【主權(quán)項】
1.一種破碎巖體洞段的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)在掘進(jìn)方向上依次包括TBM開挖段、破碎巖體段和工作隧洞段，所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)還包括在掘進(jìn)方向附近的輔助隧洞，所述輔助隧洞開設(shè)有通向所述工作隧洞段的繞行洞，所述破碎巖體段內(nèi)設(shè)有連通所述TBM開挖段和所述工作隧洞段的先導(dǎo)洞，所述工作隧洞段設(shè)有牽引設(shè)備，所述牽引設(shè)備上設(shè)有穿過所述先導(dǎo)洞并連接TBM的牽引鋼索。
2.如權(quán)利要求1所述的一種破碎巖體洞段的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述輔助隧洞的掘進(jìn)方向與所述掘進(jìn)結(jié)構(gòu)的掘進(jìn)方向一致。
3.如權(quán)利要求1所述的一種破碎巖體洞段的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述牽引設(shè)備為卷揚機。
4.如權(quán)利要求1所述的一種破碎巖體洞段的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述先導(dǎo)洞內(nèi)設(shè)有支護(hù)結(jié)構(gòu)。
【專利摘要】本實用新型提供一種破碎巖體洞段的TBM掘進(jìn)結(jié)構(gòu)，其在掘進(jìn)方向上依次包括TBM開挖段、破碎巖體段和工作隧洞段，該挖掘結(jié)構(gòu)還包括在掘進(jìn)方向附近的輔助隧洞，輔助隧洞開設(shè)有通向工作隧洞段的繞行洞，破碎巖體段內(nèi)設(shè)有連通TBM開挖段和工作隧洞段的先導(dǎo)洞，工作隧洞段設(shè)有牽引設(shè)備，牽引設(shè)備上設(shè)有穿過先導(dǎo)洞并連接TBM的牽引鋼索。本實用新型合理利用隧洞群中的相鄰隧洞，通過鉆爆法在TBM掘進(jìn)方向的前部設(shè)置工作隧洞，并向TBM布置先導(dǎo)洞，一方面為TBM設(shè)置牽引設(shè)備提供掘進(jìn)動力，另一方面利用在破碎巖體中的先導(dǎo)洞為TBM前方加固巖體，彌補了TBM支護(hù)能力的不足，確保破碎巖體洞段的開挖穩(wěn)定性。
【IPC分類】E21D9-11, E21D9-14
【公開號】CN204327107
【申請?zhí)枴緾N201420488060
【發(fā)明人】劉寧, 房敦敏, 倪紹虎
【申請人】中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計研究院有限公司
【公開日】2015年5月13日
【申請日】2014年8月27日