專利名稱：一種采用tbm進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種巖爆的防治方法，特別是一種采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆 防治方法，主要適用于TBM開挖的具有強巖爆風險的深埋水工隧洞和深埋交通隧洞。
背景技術：
對于具有強巖爆風險的深埋硬巖隧洞，巖爆控制是一個比較棘手的問題，硬巖掘 進機(TBM)自身防治巖爆的手段又非常有限，單純地依賴支護系統(tǒng)難以抵擋極強巖爆的沖 擊，往往需要針對潛在強巖爆洞段的圍巖進行預處理并聯(lián)合防巖爆支護系統(tǒng)，二者協(xié)同工 作，達到防治巖爆的目的。對圍巖進行預處理的手段很多，目前世界范圍內公認比較有效的是應力解除爆 破。鉆爆法開挖的深埋隧洞可以通過在掌子面一帶實施應力解除爆破達到消除潛在巖爆風 險的目的，并通過應力解除爆破參數(shù)的調整適應不同巖爆風險和巖爆特征的潛在強巖爆洞 段。硬巖掘進機(TBM)由于設備本身的限制，無法高效地在掌子面前方造孔，從而不利于應 力解除或其它方式(高壓水切割等)進行掌子面前方的巖爆風險解除。另外，TBM開挖對 圍巖的擾動小，適用于巖體質量好的淺埋隧洞或中等埋深隧洞；對深埋隧洞而言，TBM的小 擾動往往意味著增加潛在巖爆風險，再加上TBM設備自身缺乏開展有效防治巖爆的措施， 兩個方面的原因導致TBM應用于具有強巖爆風險的深埋隧洞時存在適應性的問題。因此一 些深埋長隧洞工程(比如LStschberg隧洞)在規(guī)劃階段即放棄了深埋段的TBM掘進而改用 鉆爆法，僅在巖爆風險較低的淺埋和中等埋深洞段采用TBM掘進；或者有些深埋隧洞將存 在強巖爆風險的深埋洞段采用鉆爆法開挖到位，然后讓TBM步進通過?？傮w上，上述兩種技術方案本質上放棄了 TBM設備在深埋洞段強巖爆洞段的掘 進，降低了 TBM的設備使用率、延長了工期。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是針對上述存在的問題提供一種采用TBM進行深埋隧 洞掘進的巖爆防治方法，對圍巖進行預處理，使其適合TBM掘進，以達到降低或消除TBM在 強巖爆洞段掘進過程中的巖爆風險，提高TBM的設備使用率，加快工程進度的目的。本發(fā)明所采用的技術方案是采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特 征在于步驟如下a、TBM進入潛在強巖爆洞段前，采用鉆爆法在TBM掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段開挖 一條尺寸小于TBM開挖輪廓線的先導洞，同時進行微震監(jiān)測工作；b、對先導洞開挖過程中發(fā)生強巖爆的部位和微震監(jiān)測顯示存在潛在強巖爆風險 的部位進行應力解除法預處理。開挖先導洞前，從TBM已開挖洞段向側面開挖一繞行洞至TBM掘進需經(jīng)過的強巖 爆洞段，作為先導洞開挖的輔助洞。開挖先導洞前，從與TBM已開挖洞段平行的隧洞開挖一橫向施工支洞至TBM掘進
3需經(jīng)過的強巖爆洞段，作為先導洞開挖的輔助洞。所述先導洞位于TBM開挖輪廓線的中部。所述先導洞位于TBM開挖輪廓線的中上部。所述先導洞的截面呈半圓形，其頂拱部位完全位于TBM開挖輪廓線以外。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明采用鉆爆法在TBM掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段開挖一 條先導洞，并對先導洞的局部洞段進行應力解除爆破，將TBM掘進的巖爆風險轉嫁給鉆爆 法，大大降低甚至是消除了 TBM在強巖爆洞段二次擴挖過程中的巖爆風險，使得TBM設備可 以安全、快速地通過深埋強巖爆洞段，從而提高了 TBM的設備使用率，加快了工程的施工進 度。


圖1是實施例1的平面圖。圖2是本發(fā)明中先導洞位于TBM開挖輪廓線中部的截面圖。圖3是本發(fā)明中先導洞位于TBM開挖輪廓線中上部的截面圖。圖4是本發(fā)明中先導洞采用上半斷面開挖方式的截面圖。圖5是圖3的A-A向剖視圖。圖6是實施例2的平面圖。
具體實施例方式如圖1所示，本實施例深埋隧洞采用硬巖掘進機(TBM)獨頭掘進，在確定采用先導 洞形式進行巖爆防治的方案后，實際操作中的施工步驟如下al、當TBM掘進至潛在強巖爆洞段，停止TBM掘進，根據(jù)TBM設備本身開挖殘缺斷 面的適應性確定采取何種形式的先導洞1。bl、從TBM已開挖洞段4向側面開挖一繞行洞2至TBM掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段 (即位于TBM已開挖洞段前方的強巖爆洞段)，作為先導洞1開挖的輔助洞，然后采用鉆爆 法在TBM掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段開挖一條尺寸小于TBM開挖輪廓線的先導洞1，其長度需 要覆蓋整個潛在強巖爆洞段，同時在開挖過程中進行微震監(jiān)測和地質素描工作，并采取必 要的錨固措施；開挖時可以采用如圖2-圖4所示的三種不同的開挖方式，一般來說，三種形 式的先導洞1均可以達到控制巖爆的效果，其中圖2、圖3所示的先導洞1分別位于TBM開 挖輪廓線的中部和中上部，此時需采用樹脂錨桿對圍巖進行加固，TBM 二次擴挖過程中刀盤 將開挖輪廓線以內的圍巖和樹脂錨桿全部挖除；圖4所示的上半斷面開挖方式，其截面呈 半圓形，頂拱部位完全位于TBM開挖輪廓線以外，因此頂拱部位可以采用普通螺紋鋼錨桿 或其他形式的永久錨桿進行加固。本例中，先導洞1采用圖3所示的開挖方式，即先導洞1 位于TBM開挖輪廓線的中上部。Cl、對先導洞1開挖過程中發(fā)生強巖爆的部位和微震監(jiān)測顯示存在潛在強巖爆風 險的部位進行應力解除爆破，進一步消除TBM 二次擴挖過程中的強巖爆風險應力解除爆破 孔5位于先導洞1的底部，如圖5所示。完成上述步驟后，該強巖爆洞段TBM 二次擴挖的巖爆風險基本上被解除，直接采 用TBM 二次擴挖剩余的殘缺斷面，充分發(fā)揮TBM在無巖爆風險條件下快速掘進的特點。
實施例2 如圖6所示，本例工程布置多條平行隧洞同時掘進，其施工步驟如下a2 同實施例1中步驟al。b2 從與TBM已開挖洞段4平行的隧洞開挖一橫向施工支洞3至TBM掘進需經(jīng)過 的強巖爆洞段，作為先導洞1開挖的輔助洞，然后通過橫向施工支洞3開挖一條尺寸小于 TBM開挖輪廓線的先導洞1 ；開挖橫向施工支洞3時，需要從超前的隧洞向落后的隧洞前方 開挖。其余則與實施例1中步驟bl相同。c2 同實施例1中步驟c 1。同樣，完成上述步驟后，該強巖爆洞段TBM 二次擴挖的巖爆風險基本上被解除，直 接采用TBM二次擴挖剩余的殘缺斷面，充分發(fā)揮TBM在無巖爆風險條件下快速掘進的特點。
權利要求
一種采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特征在于步驟如下a、TBM進入潛在強巖爆洞段前，采用鉆爆法在TBM掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段開挖一條尺寸小于TBM開挖輪廓線的先導洞(1)，同時進行微震監(jiān)測工作；b、對先導洞(1)開挖過程中發(fā)生強巖爆的部位和微震監(jiān)測顯示存在潛在強巖爆風險的部位進行應力解除法預處理。
2.根據(jù)權利要求1所述的采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特征在于 開挖先導洞(1)前，從TBM已開挖洞段(4)向側面開挖一繞行洞(2)至TBM掘進需經(jīng)過的 強巖爆洞段，作為先導洞(1)開挖的輔助洞。
3.根據(jù)權利要求1所述的采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特征在于 開挖先導洞(1)前，從與TBM已開挖洞段(4)平行的隧洞開挖一橫向施工支洞(3)至TBM 掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段，作為先導洞(1)開挖的輔助洞。
4.根據(jù)權利要求1所述的采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特征在于 所述先導洞(1)位于TBM開挖輪廓線的中部。
5.根據(jù)權利要求1所述的采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特征在于 所述先導洞(1)位于TBM開挖輪廓線的中上部。
6.根據(jù)權利要求1所述的采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，其特征在于 所述先導洞(1)的截面呈半圓形，其頂拱部位完全位于TBM開挖輪廓線以外。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法。本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，對圍巖進行預處理，使其適合TBM掘進，以降低或消除TBM在強巖爆洞段掘進過程中的巖爆風險，提高TBM的設備使用率，加快工程進度。解決該問題的技術方案是采用TBM進行深埋隧洞掘進的巖爆防治方法，步驟如下a、TBM進入潛在強巖爆洞段前，采用鉆爆法在TBM掘進需經(jīng)過的強巖爆洞段開挖尺寸小于TBM開挖輪廓線的先導洞，同時進行微震監(jiān)測；b、對先導洞開挖過程中發(fā)生強巖爆的部位和微震監(jiān)測顯示存在潛在強巖爆風險的部位進行應力解除。本發(fā)明主要用于具有強巖爆風險的深埋水工隧洞和深埋交通隧洞。
文檔編號E21D9/00GK101915104SQ201010242880
公開日2010年12月15日 申請日期2010年7月30日 優(yōu)先權日2010年7月30日
發(fā)明者侯靖, 張春生, 褚衛(wèi)江 申請人:中國水電顧問集團華東勘測設計研究院