隧道岩爆控制型TBM系统及方法与流程

本发明涉及一种隧道与地下硐室施工技术领域，特别是涉及一种隧道岩爆控制型tbm系统。

本发明还涉及一种利用上述隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法。

背景技术：

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的现象。隧道在开挖过程中及开挖完成后，均可能发生岩爆，对隧道人员和设备安全产生了巨大威胁，同时增加工程成本，影响工序循环时间和施工进度。尤其对于埋深大、应力高、构造多的隧道，极易出现强烈岩爆，以国家重大工程川藏铁路隧道为例，由于地处欧亚板块与印度板块碰撞隆升形成的青藏高原中东部，穿越构造活跃的复杂艰险山区，隧道施工过程中面临大埋深、高应力等因素，已建隧道段发生了多次岩爆事故，新建雅林段1018km，其中隧道占比83%，最大埋深超过2000m，其中162公里隧道存在岩爆问题。对于采用tbm施工的隧道，若隧道开挖过程中发生岩爆，采用的传统的管片等支护难以控制围岩瞬时大变形，将导致支护体系破坏，tbm设备被掩埋，影响施工进度，经济损失巨大，甚至造成人员伤亡。

技术实现要素：

本发明是为了解决现有技术中的不足而完成的。本发明的目的是提供一种结构简单、利用隧道岩爆控制型tbm系统挖掘隧道并施工“钢筋网-锚固件-高强拱架-管片”联合支护体系，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，保障施工人员和机械设备安全的隧道岩爆控制型tbm系统及方法。

本发明的一种隧道岩爆控制型tbm系统，包括同轴设置且由左至右依次通过传动件连接固定的刀盘、可伸缩护盾、钢筋网举升器、钢支架举升器、混凝土喷射器、活动支撑部、管片安装器、锚固件安装器和后配套装置，所述刀盘、所述混凝土喷射器、所述锚固件安装器和所述管片安装器均绕中心轴可旋转式设置，所述可伸缩护盾沿其径向缓慢伸缩以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述管片安装器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述混凝土喷射器的喷头朝向隧道的内侧壁对应位置处，所述刀盘通过所述活动支撑部交替支撑隧道的内侧壁获得前进和挖掘推动力，所述后配套装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统。

本发明的一种隧道岩爆控制型tbm系统，包括同轴设置且由左至右依次通过传动件连接固定的刀盘、可伸缩护盾、钢筋网举升器、钢支架举升器、混凝土喷射器、活动支撑部、管片安装器、锚固件安装器和后配套装置，所述刀盘、所述混凝土喷射器、所述锚固件安装器和所述管片安装器均绕中心轴可旋转式设置，所述可伸缩护盾沿其径向缓慢伸缩以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述管片安装器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述混凝土喷射器的喷头朝向隧道的内侧壁对应位置处，所述刀盘通过所述活动支撑部交替支撑隧道的内侧壁获得前进和挖掘推动力，所述后配套装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统。这样，将所述后配套装置、所述锚固件安装器、所述管片安装器、所述活动支撑部、所述混凝土喷射器、所述钢支架举升器、所述钢筋网举升器、所述可伸缩护盾和所述刀盘分别吊装下井，然后将各部分按照先后顺序进行同轴拼装，使得所述刀盘可以在所述可伸缩护盾上旋转用以对隧道进行挖掘，并将挖掘出来的石渣通过传送带传送至后方，所述刀盘挖掘一定距离后，所述可伸缩护盾沿其径向缓慢缩小以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器、所述钢支架举升器和所述管片安装器均可以是由一套可伸缩式机械手组成，同时具有安装和连接的功能，所述钢筋网举升器在隧道的围岩上进行钢筋网的安装，所述钢支架举升器在隧道的钢筋网内侧进行间隔设置的高强拱架的安装，所述管片安装器在高强拱架的内侧进行管片的安装，所述锚固件安装器则可以是由两套可伸缩式机械手组成，一套机械手装置负责钻孔，另一套机械手设备负责安装锚固件并施加高预应力，具有钻孔-安装同步操作、快速施加高预应力等特点。所述管片安装器与所述锚固件安装器的同时设置，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，进而保障施工人员和机械设备安全。所述后配置装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，可以保证tbm在整个隧道挖掘作业中的各部分配合以及周边设施的跟进。本发明的一种隧道岩爆控制型tbm系统，相对于现有技术的优点是：结构简单、利用隧道岩爆控制型tbm系统挖掘隧道并施工“钢筋网-锚固件-高强拱架-管片”联合支护体系，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，保障施工人员和机械设备安全。

本发明的另一目的是提供一种结构简单、利用隧道岩爆控制型tbm系统挖掘隧道并施工“钢筋网-锚固件-高强拱架-管片”联合支护体系，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，保障施工人员和机械设备安全的隧道挖掘与支护方法。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，其中所述隧道岩爆控制型tbm系统包括同轴设置且由左至右依次通过传动件连接固定的刀盘、可伸缩护盾、钢筋网举升器、钢支架举升器、混凝土喷射器、活动支撑部、管片安装器、锚固件安装器和后配套装置，所述刀盘、所述混凝土喷射器、所述锚固件安装器和所述管片安装器均绕中心轴可旋转式设置，所述可伸缩护盾沿其径向缓慢伸缩以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述管片安装器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述混凝土喷射器的喷头朝向隧道的内侧壁对应位置处，所述刀盘通过所述活动支撑部交替支撑隧道的内侧壁获得前进和挖掘推动力，所述后配套装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，包括以下步骤：

a：所述活动支撑部下落与隧道内壁相抵，所述刀盘抵接在需要挖掘的掌子面进行掘进，开挖隧道后，所述钢筋网举升器将片状的钢筋网本体组装成环状的钢筋网架并固定铺设于隧道的围岩上；

b：所述钢支架举升器架设高强拱架；

c：所述混凝土喷射器向所述钢筋网本体上均匀喷射混凝土；

d：所述管片安装器沿其周向旋转且沿其径向伸缩进行所述管片本体的拼装固定；

e：所述锚固件安装器安装锚固件本体，使得所述锚固件本体穿过所述管片本体对应位置处且延伸至稳定岩层，使得所述锚固件本体与所述高强拱架错位设置；

f：对所述管片本体在所述锚固件本体穿过的对应位置处进行防水处理；

g：所述活动支撑部前移后下落与隧道内壁相抵，重复步骤a-e以进行下一周期掘进，直至隧道贯通后结束。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，还可以是：

所述管片本体沿其周向间隔设置有锚固件安装孔，所述锚固件本体通过所述锚固件安装器由所述锚固件安装孔对应位置处推入延伸至稳定岩层。

所述锚固件本体包括锚杆或锚索中的一种，所述锚杆或所述锚索等间隔环设于隧道壁，所述锚杆或所述锚索均沿隧道的径向延伸至稳定岩层，所述锚杆的内端或所述锚索的内端与隧道内壁通过锁定件可拆卸式固定。

所述锚固件本体包括锚杆和锚索，所述锚杆和所述锚索交替等间隔环设于隧道壁且沿隧道的径向延伸至稳定岩层，所述锚杆的内端和所述锚索的内端均与隧道内壁通过锁定件可拆卸式固定。

所述管片本体与所述高强拱架之间预留第一变形空间。

所述管片本体与所述锚固件本体之间预留第二变形空间。

步骤b可以根据实际地质条件和施工条件选择使用。

所述管片本体在所述锚固件安装孔对应位置处可拆卸式固定有密封塞。

所述锚固件本体上可拆卸式固定有测力计，所述高强拱架上可拆卸式固定有压力表，隧道围岩对应位置处可拆卸式固定有位移计，分别对围岩变形量、锚固件受力、拱架受力进行在线实时监测，并动态调整优化支护参数与tbm施工参数。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，其中所述隧道岩爆控制型tbm系统包括同轴设置且由左至右依次通过传动件连接固定的刀盘、可伸缩护盾、钢筋网举升器、钢支架举升器、混凝土喷射器、活动支撑部、管片安装器、锚固件安装器和后配套装置，所述刀盘、所述混凝土喷射器、所述锚固件安装器和所述管片安装器均绕中心轴可旋转式设置，所述可伸缩护盾沿其径向缓慢伸缩以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述管片安装器沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述混凝土喷射器的喷头朝向隧道的内侧壁对应位置处，所述刀盘通过所述活动支撑部交替支撑隧道的内侧壁获得前进和挖掘推动力，所述后配套装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，包括以下步骤：

a：所述活动支撑部下落与隧道内壁相抵，所述刀盘抵接在需要挖掘的掌子面进行掘进，开挖隧道后，所述钢筋网举升器将片状的钢筋网本体组装成环状的钢筋网架并固定铺设于隧道的围岩上；

b：所述钢支架举升器架设高强拱架；

c：所述混凝土喷射器向所述钢筋网本体上均匀喷射混凝土；

d：所述管片安装器沿其周向旋转且沿其径向伸缩进行所述管片本体的拼装固定；

e：所述锚固件安装器安装锚固件本体，使得所述锚固件本体穿过所述管片本体对应位置处且延伸至稳定岩层，使得所述锚固件本体与所述高强拱架错位设置；

f：对所述管片本体在所述锚固件本体穿过的对应位置处进行防水处理；

g：所述活动支撑部前移后下落与隧道内壁相抵，重复步骤a-e以进行下一周期掘进，直至隧道贯通后结束。这样，将所述后配套装置、所述锚固件安装器、所述管片安装器、所述活动支撑部、所述混凝土喷射器、所述钢支架举升器、所述钢筋网举升器、所述可伸缩护盾和所述刀盘分别吊装下井，然后将各部分按照先后顺序进行同轴拼装，使得所述刀盘可以在所述可伸缩护盾上旋转用以对隧道进行挖掘，并将挖掘出来的石渣通过传送带传送至后方，所述刀盘挖掘一定距离后，所述可伸缩护盾沿其径向缓慢缩小以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器、所述钢支架举升器和所述管片安装器均可以是由一套可伸缩式机械手组成，同时具有安装和连接的功能，所述钢筋网举升器在隧道的围岩上进行钢筋网的安装，所述钢支架举升器在隧道的钢筋网内侧进行间隔设置的高强拱架的安装，所述管片安装器在高强拱架的内侧进行管片的安装，所述锚固件安装器则可以是由两套可伸缩式机械手组成，一套机械手装置负责钻孔，另一套机械手设备负责安装锚固件并施加高预应力，具有钻孔-安装同步操作、快速施加高预应力等特点。所述管片安装器与所述锚固件安装器的同时设置，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，进而保障施工人员和机械设备安全。所述后配置装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，可以保证tbm在整个隧道挖掘作业中的各部分配合以及周边设施的跟进。所述钢筋网本体为片状结构，开挖隧道后，利用所述钢筋网举升器的机械手通过伸缩、举升和调整方向等操作及时迅速安装所述钢筋网本体，所述钢筋网本体之间采用焊接或机械式连接，使得所述钢筋网本体拼接后与隧道围岩紧密贴合，所述高强拱架包括但不限于约束混凝土拱架、工字钢拱架和h型钢拱架等，具有高强、高刚的支护特性，能够对隧道围岩提供高强支护阻力，均由一段一段拼装制成，由所述钢支架举升器的机械手将其分别夹持后进行旋转放置于需要安装的位置并采用法兰或套管节点等方式进行固定形成环形的所述高强拱架，同时所述高强拱架的选用可根据实际地质条件和施工条件选择使用，以便于优化施工成本，保证施工进度。所述高强拱架安装应使节点处相邻节段轴心重合，确保整个所述高强拱架的结构受力均匀。若干个所述管片本体沿隧道内周均匀分布设置，所述管片安装器安装所述管片本体时采取自下而上的原则，从隧道底部开始安装第一片所述管片本体，然后依次安装与第一片所述管片本体相邻的两块所述管片本体，最后安装隧道顶部的所述管片本体进行封顶。所述管片本体之间可以是采用螺栓连接固定，所述管片本体所用数量依据隧道尺寸和采用的所述管片本体长度确定。所述锚固件安装器可以是包括两套机械手，其中一套机械手负责通过所述管片本体进行钻孔至预定深度，另一套机械手设备负责清理钻孔、加入锚固剂、安装所述锚固件本体并施加预应力，具有钻孔和安装同步操作、快速施加高预应力等特点。最后在隧道围岩形成完整的“钢筋网-锚固件-高强拱架-管片”联合支护体系。本发明的一种隧道挖掘与支护方法，相对于现有技术的优点是：结构简单、利用隧道岩爆控制型tbm系统挖掘隧道并施工“钢筋网-锚固件-高强拱架-管片”联合支护体系，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，保障施工人员和机械设备安全。

附图说明

图1本发明的隧道岩爆控制型tbm系统剖视图。

图2本发明的隧道岩爆控制型tbm系统钢筋网举升器示意图。

图3本发明的隧道岩爆控制型tbm系统钢支架举升器示意图。

图4本发明的隧道岩爆控制型tbm系统管片安装器示意图。

图5本发明的隧道岩爆控制型tbm系统锚固件安装器示意图。

图6本发明的隧道岩爆控制型tbm系统联合支护体系示意图。

图7本发明的隧道岩爆控制型tbm系统图6中a处放大图。

图8本发明的隧道挖掘与支护方法中高强拱架与锚固件本体的布置示意图。

图9本发明的隧道挖掘与支护方法中管片本体结构示意图一。

图10本发明的隧道挖掘与支护方法中管片本体结构示意图二。

图号说明

1…刀盘；2…可伸缩护盾；3…钢筋网举升器；4…钢支架举升器；5…混凝土喷射器；6…活动支撑部；7…管片安装器；8…锚固件安装器；9…后配套装置；10…钢筋网本体；11…锚杆；12…锚索；13…高强拱架；14…第一变形空间；15…管片本体；16…锚固件安装孔；17…锁定件；18…锚固件本体。

具体实施方式

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“垂直”、“水平”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或者位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

下面结合附图的图1至图10对本发明的隧道岩爆控制型tbm系统及方法作进一步详细说明。

本发明的一种隧道岩爆控制型tbm系统，请参考图1至图10，包括同轴设置且由左至右依次通过传动件连接固定的刀盘1、可伸缩护盾2、钢筋网举升器3、钢支架举升器4、混凝土喷射器5、活动支撑部6、管片安装器7、锚固件安装器8和后配套装置9，所述刀盘1、所述混凝土喷射器5、所述锚固件安装器8和所述管片安装器7均绕中心轴可旋转式设置，所述可伸缩护盾2沿其径向缓慢伸缩以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器3沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述管片安装器7沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述混凝土喷射器5的喷头朝向隧道的内侧壁对应位置处，所述刀盘1通过所述活动支撑部6交替支撑隧道的内侧壁获得前进和挖掘推动力，所述后配套装置9包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统。这样，将所述后配套装置9、所述锚固件安装器8、所述管片安装器7、所述活动支撑部6、所述混凝土喷射器5、所述钢支架举升器4、所述钢筋网举升器3、所述可伸缩护盾2和所述刀盘1分别吊装下井，然后将各部分按照先后顺序进行同轴拼装，使得所述刀盘1可以在所述可伸缩护盾2上旋转用以对隧道进行挖掘，并将挖掘出来的石渣通过传送带传送至后方，所述刀盘1挖掘一定距离后，所述可伸缩护盾2沿其径向缓慢缩小以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器3、所述钢支架举升器4和所述管片安装器7均可以是由一套可伸缩式机械手组成，同时具有安装和连接的功能，所述钢筋网举升器3在隧道的围岩上进行钢筋网的安装，所述钢支架举升器4在隧道的钢筋网内侧进行间隔设置的高强拱架13的安装，所述管片安装器7在高强拱架13的内侧进行管片的安装，所述锚固件安装器8则可以是由两套可伸缩式机械手组成，一套机械手装置负责钻孔，另一套机械手设备负责安装锚固件并施加高预应力，具有钻孔-安装同步操作、快速施加高预应力等特点。所述管片安装器7与所述锚固件安装器8的同时设置，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，进而保障施工人员和机械设备安全。所述后配置装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，可以保证tbm在整个隧道挖掘作业中的各部分配合以及周边设施的跟进。本发明的一种隧道岩爆控制型tbm系统，相对于现有技术的优点是：结构简单、利用隧道岩爆控制型tbm系统挖掘隧道并施工“钢筋网-锚固件-高强拱架13-管片”联合支护体系，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，保障施工人员和机械设备安全。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，其中所述隧道岩爆控制型tbm系统包括同轴设置且由左至右依次通过传动件连接固定的刀盘1、可伸缩护盾2、钢筋网举升器3、钢支架举升器4、混凝土喷射器5、活动支撑部6、管片安装器7、锚固件安装器8和后配套装置9，所述刀盘1、所述混凝土喷射器5、所述锚固件安装器8和所述管片安装器7均绕中心轴可旋转式设置，所述可伸缩护盾2沿其径向缓慢伸缩以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器3沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述管片安装器7沿其中心轴旋转且沿其径向伸缩，所述混凝土喷射器5的喷头朝向隧道的内侧壁对应位置处，所述刀盘1通过所述活动支撑部6交替支撑隧道的内侧壁获得前进和挖掘推动力，所述后配套装置9包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，包括以下步骤：

a：所述活动支撑部6下落与隧道内壁相抵，所述刀盘1抵接在需要挖掘的掌子面进行掘进，开挖隧道后，所述钢筋网举升器3将片状的钢筋网本体10组装成环状的钢筋网架并固定铺设于隧道的围岩上；

b：所述钢支架举升器4架设高强拱架13；

c：所述混凝土喷射器5向所述钢筋网本体10上均匀喷射混凝土；

d：所述管片安装器7沿其周向旋转且沿其径向伸缩进行所述管片本体15的拼装固定；

e：所述锚固件安装器8安装锚固件本体18，使得所述锚固件本体18穿过所述管片本体15对应位置处且延伸至稳定岩层，使得所述锚固件本体18与所述高强拱架13错位设置；

f：对所述管片本体15在所述锚固件本体18穿过的对应位置处进行防水处理；

g：所述活动支撑部6前移后下落与隧道内壁相抵，重复步骤a-e以进行下一周期掘进，直至隧道贯通后结束。这样，将所述后配套装置9、所述锚固件安装器8、所述管片安装器7、所述活动支撑部6、所述混凝土喷射器5、所述钢支架举升器4、所述钢筋网举升器3、所述可伸缩护盾2和所述刀盘1分别吊装下井，然后将各部分按照先后顺序进行同轴拼装，使得所述刀盘1可以在所述可伸缩护盾2上旋转用以对隧道进行挖掘，并将挖掘出来的石渣通过传送带传送至后方，所述刀盘1挖掘一定距离后，所述可伸缩护盾2沿其径向缓慢缩小以抵抗岩爆抛射石渣，所述钢筋网举升器3、所述钢支架举升器4和所述管片安装器7均可以是由一套可伸缩式机械手组成，同时具有安装和连接的功能，所述钢筋网举升器3在隧道的围岩上进行钢筋网的安装，所述钢支架举升器4在隧道的钢筋网内侧进行间隔设置的高强拱架13的安装，所述管片安装器7在高强拱架13的内侧进行管片的安装，所述锚固件安装器8则可以是由两套可伸缩式机械手组成，一套机械手装置负责钻孔，另一套机械手设备负责安装锚固件并施加高预应力，具有钻孔-安装同步操作、快速施加高预应力等特点。所述管片安装器7与所述锚固件安装器8的同时设置，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，进而保障施工人员和机械设备安全。所述后配置装置包括控制子系统、通讯子系统、运输子系统、通风子系统和排水子系统，可以保证tbm在整个隧道挖掘作业中的各部分配合以及周边设施的跟进。所述钢筋网本体10为片状结构，开挖隧道后，利用所述钢筋网举升器3的机械手通过伸缩、举升和调整方向等操作及时迅速安装所述钢筋网本体10，所述钢筋网本体10之间采用焊接或机械式连接，使得所述钢筋网本体10拼接后与隧道围岩紧密贴合，所述高强拱架13包括但不限于约束混凝土拱架、工字钢拱架和h型钢拱架等，具有高强、高刚的支护特性，能够对隧道围岩提供高强支护阻力，均由一段一段拼装制成，由所述钢支架举升器4的机械手将其分别夹持后进行旋转放置于需要安装的位置并采用法兰或套管节点等方式进行固定形成环形的所述高强拱架13，同时所述高强拱架13的选用可根据实际地质条件和施工条件选择使用，以便于优化施工成本，保证施工进度。所述高强拱架13安装应使节点处相邻节段轴心重合，确保整个所述高强拱架13的结构受力均匀。若干个所述管片本体15沿隧道内周均匀分布设置，所述管片安装器7安装所述管片本体15时采取自下而上的原则，从隧道底部开始安装第一片所述管片本体15，然后依次安装与第一片所述管片本体15相邻的两块所述管片本体15，最后安装隧道顶部的所述管片本体15进行封顶。所述管片本体15之间可以是采用螺栓连接固定，所述管片本体15所用数量依据隧道尺寸和采用的所述管片本体15长度确定。所述锚固件安装器8可以是包括两套机械手，其中一套机械手负责通过所述管片本体15进行钻孔至预定深度，另一套机械手设备负责清理钻孔、加入锚固剂、安装所述锚固件本体18并施加预应力，具有钻孔和安装同步操作、快速施加高预应力等特点。最后在隧道围岩形成完整的“钢筋网-锚固件-高强拱架13-管片”联合支护体系。本发明的一种隧道挖掘与支护方法，相对于现有技术的优点是：结构简单、利用隧道岩爆控制型tbm系统挖掘隧道并施工“钢筋网-锚固件-高强拱架13-管片”联合支护体系，降低或避免隧道tbm施工过程中岩爆的发生风险，保障施工人员和机械设备安全。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述管片本体15沿其周向间隔设置有锚固件安装孔16，所述锚固件本体18通过所述锚固件安装器8由所述锚固件安装孔16对应位置处推入延伸至稳定岩层。这样，由于所述管片本体15采用强度和刚度足够大的材料制成时，所述锚固件安装器8无法直接穿透所述管片本体15进行打孔作业，在所述管片本体15位于隧道的周向上等间隔设置所述锚固件安装孔16，可以使得所述锚固件安装器8和所述锚固件本体18均可以顺利穿过所述锚固件安装孔16进入到围岩中且延伸至稳定岩层。所述锚固件安装孔16的形状为圆形或者方形。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述锚固件本体18包括锚杆11或锚索12中的一种，所述锚杆11或所述锚索12等间隔环设于隧道壁，所述锚杆11或所述锚索12均沿隧道的径向延伸至稳定岩层，所述锚杆11的内端或所述锚索12的内端与隧道内壁通过锁定件17可拆卸式固定。这样，所述锚杆11将拉力传递至稳定岩层，当所述锚杆11采用钢绞线或高强钢丝束做杆体材料时称为锚索12，所述锚杆11或所述锚索12的选择通过对隧道上方的围岩层进行综合评估后针对围岩层所受的力进行合理选择，进而控制施工的成本支出。进一步优选的技术方案为所述锚杆11和所述锚索12均由npr制成。这样，npr材料全称为negativepoisson'sratio，即负泊松比材料，在受到拉伸时，所述锚杆11或所述锚索12在垂直于拉应力的方向会发生膨胀，而不是发生通常的收缩，在受到压缩时，所述锚杆11或所述锚索12在垂直于应力方向发生收缩，而不是发生通常的膨胀，在受到弯曲时，在所述锚杆11或所述锚索12的内部会形成一个中空低气压带以提高所述锚杆11或所述锚索12的背部支撑力，由npr材料制成的所述锚杆11或所述锚索12在抗冲击、抗剪切及吸收能量等方面有着优异的性能。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述锚固件本体18包括锚杆11和锚索12，所述锚杆11和所述锚索12交替等间隔环设于隧道壁且沿隧道的径向延伸至稳定岩层，所述锚杆11的内端和所述锚索12的内端均与隧道内壁通过锁定件17可拆卸式固定。这样，所述锚杆11将拉力传递至稳定岩层，当所述锚杆11采用钢绞线或高强钢丝束做杆体材料时称为锚索12，若隧道上方的围岩层需要的拉力增大时，可以将所述锚杆11等间隔设置在隧道的周向上，所述锚杆11沿隧道的径向向外延伸，所述锚杆11的内端固定到隧道的内侧壁，所述锚杆11的外端延伸至稳定岩层，同时在相邻的两个所述锚杆11的中间设置所述锚索12，使得所述锚索12和所述锚杆11可以交替等间隔设置在隧道的周向上，所述锚索12将所述锚杆11的拉力进行分担，进一步保证有足够的拉力传递至稳定岩层。进一步优选的技术方案为所述锁定件17包括锁具和托盘，所述托盘和所述锁具由下至上依次穿过所述锚杆11或所述锚索12的下部。这样，所述托盘的顶面与隧道围岩相抵以增加隧道围岩与所述托盘之间的接触面积，使得隧道围岩对所述托盘的单位面积的压力负荷减小，所述锁具在所述托盘对应位置处的下方与所述锚杆11或所述锚索12可拆卸式固定，将所述托盘一并固定在隧道围岩上，使得所述锚杆11或所述锚索12不容易与隧道围岩发生径向上的相对移动。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述管片本体15与所述高强拱架13之间预留第一变形空间14。这样，可以利用所述管片本体15与所述高强拱架13之间的围岩变形释能空间抵抗来自围岩的压力，起到保护所述管片本体15的作用。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述管片本体15与所述锚固件本体18之间预留第二变形空间19。这样，可以利用所述管片本体15与所述锚固件本体18之间的所述第二变形空间19来释放来自围岩的压力，当隧道围岩有轻微变形时可以容纳，起到保护所述管片本体15的作用。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：步骤b可以根据实际地质条件和施工条件选择使用。这样，根据实际地质条件和施工条件，可以不进行步骤b，进而便于优化施工成本，保证施工进度。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述管片本体15在所述锚固件安装孔16对应位置处可拆卸式固定有密封塞。这样，可以很方便的直接将所述密封塞压入所述锚固件安装孔16内，使得所述密封塞的外周与所述管片本体15在所述锚固件安装孔16对应位置处密封可拆卸式固定，进而对所述管片本体15进行密封防水处理，防止隧道上方通过所述锚固件安装孔16渗水。

本发明的一种利用隧道岩爆控制型tbm系统的隧道挖掘与支护方法，请参考图1至图10，在前面技术方案的基础上还可以是：所述锚固件本体18上可拆卸式固定有测力计，所述高强拱架13上可拆卸式固定有压力表，隧道围岩对应位置处可拆卸式固定有位移计，分别对围岩变形量、锚固件受力、拱架受力进行在线实时监测，并动态调整优化支护参数与tbm施工参数。这样，压力表对所述高强拱架13的受力进行在线实时监测，测力计对所述锚固件本体18的受力情况进行在线实时监测，位移计对隧道围岩的变形量进行在线实时监测，三者从整体上为动态调整优化支护参数与tbm施工参数提供有效的数据参考。

上述仅对本发明的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范围，凡是依照本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或等比例放大或缩小等，均应认为落入本发明的保护范围。