一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板及其支护方法与流程

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是指一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板及其支护方法。

背景技术：

敞开式tbm在施工过程中，遇到软弱破碎不良地层时，围岩一旦出护盾，没有壳体的支撑作用，围岩形成临空，碎石、渣土就会大量塌落，甚至造成大的塌方，严重影响施工安全与效率。

近些年由于钢筋排技术的应用，大大减少tbm开挖时的塌方落石问题，但在极破碎、富水破碎地层应用时，仍然有很多困难。主要体现为：钢筋排一般由三至四根钢筋焊接而成，钢筋与钢筋之间存在一定的空隙，多个钢筋排无法形成完整的圆弧。在极破碎（或流砂、砂土）地层掘进时，即使沿洞壁环向支护了钢筋排，依然有大量碎石沿钢筋排缝隙坠落，在钢筋排背部形成空腔，易引发塌方，影响施工安全且后续施工底部清渣、顶部回填注浆量大，若遇富水更加剧以上不良情况的发生。

技术实现要素：

针对上述背景技术中的不足，本发明提出一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板及其支护方法，解决了现有技术中隧道支护支护效果差、效率低的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板，包括板条和钢条，钢条设置在板条的一侧，若干个板条拼接成圆弧形，所述板条包括薄板和纵筋，纵筋固定设置在薄板的下表面。

所述纵筋的一端伸出薄板，薄板的另一端伸出纵筋。

所述板条的宽度不大于盾体上的板条存储槽的槽宽。

一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板的支护方法，包括如下步骤：s1：将板条依次放置在盾体上的板条存储槽中，板条的薄板面向破碎围岩；

s2：在破碎围岩上搭建钢拱架，板条上纵筋伸出的一端通过钢拱架压紧至已开挖洞壁上；

s3：隧道掘进机向前掘进时，板条被拉出板条存储槽，板条以盾体、钢拱架为支点形成简支梁结构，承担破碎围岩重量；

s4：位于最前端的第一根板条即将脱离盾体或刚脱离盾体时，插入第二根板条，第二根板条与第一根板条在端头纵筋伸出处形成搭接，在搭接处拼装第二环钢拱架，第二环钢拱架将第二根板条与第一根板条同时撑紧在已开挖洞壁上，形成新的简支梁结构；

s5：重复步骤s3~s4，完成隧道沿轴向的不断进行支护；

s6：在步骤s5中，遇到易破碎及涌水的地层，在周向相邻两个板条之间的狭小缝隙中填充钢条并与板条焊接固定，将多个板条连接成完整的圆弧板，形成完整的壳体支撑保护。

本发明通过对圆弧板化整为零，使得该支护结构轻便，便于安装支护；安装在洞壁后可以形成完整的圆弧板支护，支护效果更好。板条与护盾存在搭接，出盾体的围岩立即处于板条的支护范围，提高支护安全性。本发明解决了敞开式tbm在破碎、富水破碎围岩条件下隧洞拱顶落渣；可减少因落渣拱部形成临空，造成拱部塌方，减少后续清渣工作，减少塌腔注浆量；利于tbm施工，提高施工安全系数。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明板条结构示意图；

图2为本发明板条存放示意图；

图3为板条支护原理示意图；

图4为支护板条搭接效果示意图；

图5为板条和钢条形成壳体封闭支护示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-2所示，实施例1，一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板，包括板条7和钢条8，钢条8设置在板条7的一侧，根据地层破碎及涌水情况，可在板条之间的狭小缝隙填充钢条8，并将钢条与板条焊接固定，钢条8可将多个板条连接成完整的圆弧板，形成完整的壳体保护，减少拱部落石、涌水带出泥沙，造成拱部坍塌。若干个板条7拼接成圆弧形，形成筒形简支撑，所述板条7包括薄板1和纵筋2，纵筋2固定设置在薄板1的下表面，薄板1与破碎围岩相对，防止小碎石或渣土落下。

如图1所示，进一步，所述纵筋2的一端伸出薄板1，薄板1的另一端伸出纵筋2。轴向前后相邻的两个板条通过伸出的薄板和伸出的纵筋形成搭接，便于定位和连接，所述纵筋2伸出薄板1的距离l1=200mm，薄板1伸出纵筋2的距离l2=200mm。

如图3-5所示，进一步，所述板条7的宽度不大于盾体3上的板条存储槽4的槽宽，根据板条储存槽的槽宽，设计板条的薄板的宽度，以板条能够顺利在板条存储槽中抽拉为准，薄板1为薄形板或薄网片，薄板1上一般设置3~4个平行设置的纵筋2，纵筋2与薄板1焊接。

如图1和5所示，实施例2，一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板，纵筋2伸出薄板1的距离l1=260mm，薄板1伸出纵筋2的距离l2=260mm，一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板的支护方法，包括如下步骤：s1：将板条7依次放置在盾体3上的板条存储槽4中，板条7的薄板1面向破碎围岩6；

s2：在破碎围岩6上搭建钢拱架5，板条7上纵筋2伸出的一端通过钢拱架5压紧至已开挖洞壁上；

s3：隧道掘进机向前掘进时，板条7被拉出板条存储槽4，板条7以盾体3、钢拱架5为支点形成简支梁结构，承担破碎围岩重量；相邻的多个板条薄板将破碎围岩封堵在薄板外侧，仅在板条之间存在小缝隙，大大减少渣土落入洞内；

s4：位于最前端的第一根板条即将脱离盾体或刚脱离盾体时，从盾体3的另一端插入第二根板条，第二根板条与第一根板条在端头纵筋伸出处形成搭接，在搭接处搭建第二环钢拱架5，第二环钢拱架5将第二根板条与第一根板条同时撑紧在已开挖洞壁上，形成新的简支梁结构；

s5：重复步骤s3~s4，完成隧道沿轴向的不断进行支护。tbm不断向前掘进，依次循环安装板条、钢拱架，沿隧道轴向不断进行支护。

s6：在步骤s5中，遇到易破碎及涌水的地层，在周向相邻两个板条7之间的狭小缝隙中填充钢条8并与板条焊接固定，将多个板条连接成完整的圆弧板，形成完整的壳体支撑保护，减少拱部落石、涌水带出泥沙，造成拱部坍塌。

其他结构与实施例1相同。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明公开了一种隧道掘进机开挖隧道圆弧板及其支护方法，解决了现有技术中隧道支护支护效果差、效率低的问题。本发明包括板条和钢条，钢条设置在板条的一侧，若干个板条拼接成圆弧形，所述板条包括薄板和纵筋，纵筋固定设置在薄板的下表面。本发明解决了敞开式TBM在破碎、富水破碎围岩条件下隧洞拱顶落渣；可减少因落渣拱部形成临空，造成拱部塌方，减少后续清渣工作，减少塌腔注浆量；利于TBM快速施工，提高施工安全系数。

技术研发人员：张啸;宁向可;尹威华;范晓慧;张喜冬;崔明明
受保护的技术使用者：中铁工程装备集团有限公司
技术研发日：2018.11.21
技术公布日：2019.02.22