本發(fā)明屬于隧道開挖，尤其是涉及一種基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法。

背景技術(shù)：

1、在長大隧洞施工中，基于安全、高效和環(huán)保等方面的考慮，多采用tbm進行開挖施工，但多數(shù)tbm開挖隧洞地質(zhì)條件復(fù)雜，tbm在施工掘進中極易遇到不良地質(zhì)引發(fā)塌方和圍巖大變形等施工災(zāi)害，當(dāng)tbm護盾被圍巖擠壓和緊緊包裹后，造成tbm護盾、刀盤被卡，無法繼續(xù)掘進。

2、傳統(tǒng)處理tbm卡機的方法為“導(dǎo)洞法”，即在tbm護盾后方向前采用鉆爆法或人工手持開挖工具開挖導(dǎo)洞，釋放圍巖對護盾的擠壓和握裹力，該方法需在護盾尾部圍巖加固后開口向前施作導(dǎo)洞，施工工序復(fù)雜、安全風(fēng)險極高，同時無法使用大型機具設(shè)備，經(jīng)統(tǒng)計，以往類似工程開挖導(dǎo)洞用時至少需要2個月，甚至更長，施工效率低下，且鉆爆法還存在污染工作環(huán)境和損壞設(shè)備的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，提出了采用鉆機進行水平掏槽釋放護盾承受的圍巖擠壓應(yīng)力的方法，該方法相比于鉆爆法或人工開挖導(dǎo)洞，具有地層擾動小、施工工序簡單、安全風(fēng)險低、施工效率高，也不存鉆爆法污染工作環(huán)境和損壞設(shè)備問題；改變了傳統(tǒng)導(dǎo)洞法大開挖的不足，采用該方法后卡機脫困處理時間短，大大提高了tbm脫困效率。

2、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：該方法包括以下步驟：

3、步驟一、對護盾尾部的變形鋼拱架進行臨時支撐：

4、對護盾的尾部中出現(xiàn)變形的鋼拱架進行臨時支撐，形成臨時支撐結(jié)構(gòu)，所述臨時支撐結(jié)構(gòu)包括環(huán)向臨時支撐和縱向臨時支撐，所述環(huán)向臨時支撐布設(shè)在tbm主梁和變形的鋼拱架之間，所述縱向臨時支撐布設(shè)在變形的鋼拱架和相鄰的鋼拱架之間；

5、步驟二、盾尾塌腔處回填混凝土：對護盾尾部塌腔內(nèi)的虛渣進行清理，在塌腔處架立模板并回填混凝土進行填充，形成塌腔回填區(qū)；

6、步驟三、對護盾和護盾尾部圍巖進行固結(jié)施工，過程如下：

7、步驟301、對護盾周圍區(qū)域進行固結(jié)施工，在護盾周圍區(qū)域鉆設(shè)第一灌漿孔組，所述第一灌漿孔組包括多個第一灌漿孔，多個所述第一灌漿孔沿所述護盾的周向方向布設(shè)，且每個所述第一灌漿孔均沿隧道的延伸方向布設(shè)；在所述第一灌漿孔內(nèi)插入中空灌漿錨桿，并利用中空灌漿錨桿注入化學(xué)灌漿料，在護盾周圍區(qū)域形成第一灌漿區(qū)域；

8、步驟302、對護盾的尾部區(qū)域進行固結(jié)施工，在護盾的尾部區(qū)域鉆設(shè)多組第二灌漿孔組，多組所述第二灌漿孔組呈梅花型布設(shè)，每組所述第二灌漿孔組均包括多個第二灌漿孔，多個所述第二灌漿孔沿所述護盾的周向方向布設(shè)，且每個所述第二灌漿孔均沿所述隧道的延伸方向布設(shè)；在所述第二灌漿孔內(nèi)插入中空灌漿錨桿，并利用中空灌漿錨桿注入化學(xué)灌漿料，在護盾的尾部區(qū)域形成第二灌漿區(qū)域；

9、步驟303、在對護盾的尾部區(qū)域進行化學(xué)灌漿施工的同時，對護盾的尾部區(qū)域的圍巖鉆設(shè)多組注漿錨桿組，多組所述注漿錨桿組呈梅花型布設(shè)，每組所述注漿錨桿組均包括多根中空注漿錨桿，多根所述中空注漿錨桿沿所述隧道的周向方向布設(shè)，相鄰兩根所述中空注漿錨桿之間的環(huán)向間距為1.0m~1.5m；

10、步驟四、更換并加密鋼拱架，過程如下：

11、步驟401、對護盾的尾部中出現(xiàn)變形的鋼拱架附近的變形圍巖和噴混層進行鑿除，然后將與所述護盾的尾部緊鄰的多榀變形的鋼拱架進行更換；

12、步驟402、更換完鋼拱架后，在更換后的相鄰兩榀鋼拱架之間加密安裝多榀鋼拱架，加密安裝的多榀鋼拱架中，每榀鋼拱架的環(huán)向采用型鋼焊接連接，環(huán)向間距不大于1m，交錯布置；

13、步驟403、加密安裝完成后，對更換和加密的鋼拱架采用c30合成粗纖維混凝土進行噴混封閉；

14、步驟五、施工護盾脫困應(yīng)力釋放槽：通過觀測tbm與隧道的接觸情況，采用tbm搭載的超前鉆機、100b鉆機和手風(fēng)鉆在護盾的周圍進行水平開挖，沿tbm的掘進方向挖設(shè)護盾脫困應(yīng)力釋放槽，所述護盾脫困應(yīng)力釋放槽的縱向掏槽長度為0.4m~2.4m；

15、步驟六、啟動tbm并脫困：在所述護盾脫困應(yīng)力釋放槽開挖過程中，不斷的進行tbm試掘進，將推進油缸泵站的壓力調(diào)整至348bar，掘進推進力調(diào)整至20650kn，護盾有明顯的推動現(xiàn)象，貫入度為2.0mm/r~3.2mm/r，不斷向前掘進，tbm成功脫困。

16、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟一中，所述環(huán)向臨時支撐包括多個均設(shè)置在tbm主梁和變形的鋼拱架之間的環(huán)向支撐梁和多根均豎向支撐在tbm主梁下方的支撐鋼管，多個所述環(huán)向支撐梁沿變形的鋼拱架的環(huán)向方向布設(shè)，多根所述支撐鋼管沿隧道的延伸方向布設(shè)；所述縱向臨時支撐包括多根均支撐在變形的鋼拱架和相鄰的鋼拱架之間的支撐橫梁，相鄰兩個鋼拱架之間的所述縱向臨時支撐交錯布設(shè)。

17、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟301中，所述第一灌漿孔的深度為5m，所述第一灌漿孔的傾斜角度為22°~25°，相鄰兩個所述第一灌漿孔之間的環(huán)向間距為1.0m~1.5m；位于兩側(cè)的所述第一灌漿孔之間的夾角為270°。

18、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟301中，在所述護盾的頂部區(qū)域開設(shè)有超前探孔，所述超前探孔的深度為20m，所述超前探孔的孔徑為75mm，所述超前探孔的傾斜角度為22°。

19、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟302中，所述第二灌漿孔的深度為3m，相鄰兩個所述第一灌漿孔之間的環(huán)向間距為1.0m~1.5m；位于兩側(cè)的所述第二灌漿孔之間的夾角為180°。

20、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟301和步驟302中，化學(xué)灌漿料為由異氰酸酯和聚醚多元醇組成的油溶性聚氨酯，化學(xué)灌漿料的灌漿壓力不大于5mpa，當(dāng)注入率不大于0.5l/min后，繼續(xù)灌注1min，結(jié)束灌漿。

21、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟303中，所述中空注漿錨桿的長度為3.5m~8m，所述中空注漿錨桿的安裝孔的直徑為38mm~65mm。

22、上述的基于水平掏槽的敞開式tbm卡機脫困方法，其特征在于：步驟六中，tbm試掘進前，將tbm推進油缸的泵站壓力調(diào)整至最高、調(diào)整撐靴位置，使tbm向前的推進力達到最大，并在tbm試推進過程中不停的調(diào)整tbm掘進姿態(tài)。

23、本發(fā)明的有益效果是首創(chuàng)性的提出了采用鉆機進行水平掏槽釋放護盾承受的圍巖擠壓應(yīng)力的方法，該方法相比于鉆爆法或人工開挖導(dǎo)洞，具有地層擾動小、施工工序簡單、安全風(fēng)險低、施工效率高，也不存鉆爆法污染工作環(huán)境和損壞設(shè)備問題；改變了傳統(tǒng)導(dǎo)洞法大開挖的不足，采用該方法后卡機脫困處理時間短，大大提高了tbm脫困效率。

24、下面通過附圖和實施例，對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步的詳細描述。