多序注浆隧道TBM脱困方法与流程

本发明涉及隧道工程，具体涉及一种多序注浆隧道tbm脱困方法。

背景技术：

1、tbm(tunnel boring machine，隧道掘进机)作为一种集开挖、支护、出渣等施工工序于一体的施工装备，具有掘进速度快、污染小、综合效益高等优点，在长大交通隧道的应用中迅猛增长。但tbm作为一种大型机械设备，在出厂前各项指标已确定，进入施工期间不一定能适应长大隧道复杂多变的地质条件。整体而言，tbm机械在硬岩隧道中适应性较好，一旦进入富水破碎地层，往往因为恶劣的地质条件而出现涌水、塌方等地质灾害。而tbm机械由于其自身的特点，在出现该类地质灾害时往往会出现tbm卡机事故，事故处理耗时耗力且危险系数高，大大影响了施工进度，造成比较重大的经济损失与工期损失。

2、现有的tbm卡机脱困手段往往采用水泥基注浆材料超前加固或化学类材料超前加固，在超前加固的前提下对tbm进行脱困处理，但这两种材料优缺点均比较突出。水泥基注浆材料结实强度高，耐久性好，但在围岩有流动地下水的情况下凝固速度慢、渗透性差，注浆效果差。而且在注浆压力作用下，水泥基注浆材料会窜流至tbm护盾和刀盘等位置，凝固后对护盾或刀盘产生抱死效应，对tbm脱困产生严重的次生灾害。化学类注浆材料渗透性强、凝固速度快，尤其是在富水围岩条件下其凝固效果较水泥基注浆材料有较大优势，且化学类注浆材料的结石有一定的弹性，因此不会对tbm护盾和刀盘产生抱死效应，但化学类注浆材料一般结石强度不高，耐久性也不及水泥基注浆材料。目前也有一些厂家通过调整配合比或者加入添加剂等手段对水泥基注浆材料和化学类注浆材料进行一定程度的改良，但实际应用效果比较有限，tbm隧道的脱困在当下仍是一项费时费力的工程。因此，有必要提出一种新的隧道tbm脱困方法，克服上述技术问题。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种多序注浆隧道tbm脱困方法，以解决目前tbm卡机脱困采用水泥基注浆材料超前加固存在的护盾或刀盘产生抱死效应问题，以及化学类材料超前加固存在的结石强度不高、耐久性差的问题。

2、为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案为：

3、多序注浆隧道tbm脱困方法，向塌方体方向施工正向大管棚和反向大管棚并注浆后，通过打设注浆锚杆或导管对隧道轮廓内上部的内部堆渣体以及隧道轮廓外的外部堆渣体进行正向多序逐层注浆，超前加固破碎围岩的同时向前开挖掘进，通过弧形导坑隔离tbm护盾，完成脱困。

4、进一步地，所述方法包括：

5、开挖正向管棚工作间，向塌方体方向施工正向大管棚并注浆；

6、开挖迂回导洞，侧向迂回至tbm机头前方，开挖反向管棚工作间，向塌方体方向施工反向大管棚并注浆；

7、通过注浆锚杆对隧道轮廓内上部的内部堆渣体进行注浆加固；

8、通过注浆锚杆或导管对隧道轮廓外的外部堆渣体进行正向多序逐层注浆加固；

9、开挖隧道轮廓内的内部堆渣体，施做初期支护，完成一个加固开挖循环；

10、继续正向推进，每个循环的注浆纵向搭接，直至tbm盾尾；

11、逐个开挖弧形导坑直至tbm护盾范围上方，弧形导坑环向串联后在其下部隔离tbm护盾。

12、进一步地，开挖正向管棚工作间，向塌方体方向施工正向大管棚并注浆，包括：

13、在塌方体后部的稳定围岩处开挖正向管棚工作间；

14、向塌方体方向施工正向大管棚，穿越塌方段落；

15、灌注发泡型化学注浆材料对正向大管棚内部进行填充。

16、进一步地，开挖迂回导洞，侧向迂回至tbm机头前方，开挖反向管棚工作间，向塌方体方向施工反向大管棚并注浆，包括：

17、在塌方体后部的稳定围岩处开挖迂回导洞，侧向迂回至tbm机头前方的稳定围岩处；

18、开挖反向管棚工作间；

19、向塌方体方向施工反向大管棚，穿越塌方段落；

20、灌注发泡型化学注浆材料对反向大管棚内部进行填充。

21、进一步地，通过注浆锚杆对隧道轮廓内上部的内部堆渣体进行注浆加固，包括：

22、在塌方体后部向内部堆渣体内打设平角度中空注浆锚杆；

23、对隧道轮廓内上部的内部堆渣体进行第一序平角度注浆，灌注发泡型化学注浆材料，对内部堆渣体进行加固。

24、进一步地，通过注浆锚杆或导管对隧道轮廓外的外部堆渣体进行正向多序逐层注浆加固，包括：

25、向外部堆渣体内打设小角度中空注浆锚杆，对隧道轮廓外的外部堆渣体进行第二序小角度注浆，灌注发泡型化学注浆材料，对外部堆渣体进行第一层加固；

26、向外部堆渣体内打设中角度中空注浆锚杆，对隧道轮廓外的外部堆渣体进行第三序中角度注浆，灌注不发泡型注浆材料，对外部堆渣体进行第二层加固；

27、向外部堆渣体内打设第一大角度导管，对隧道轮廓外的外部堆渣体进行第四序大角度注浆，灌注水泥浆或水泥-玻璃双液浆，对外部堆渣体进行第三层加固；

28、在迂回导洞内打设第二大角度导管，对隧道轮廓外的外部堆渣体进行第五序大角度注浆，灌注水泥浆或水泥砂浆，对外部堆渣体进行第四层加固。

29、进一步地，逐个开挖弧形导坑直至tbm护盾范围上方，弧形导坑环向串联后在其下部隔离tbm护盾，包括：

30、在正向大管棚和反向大管棚施工完成后，在反向管棚工作间内向tbm机头方向逐个开挖弧形导坑，直至tbm护盾范围上方；

31、弧形导坑下半部分采用第二序小角度注浆，弧形导坑上半部分采用第三序中角度注浆，弧形导坑范围外采用第四序注浆大角度注浆；

32、多个弧形导坑环向串联后，在弧形导坑下部隔离tbm护盾，而后在弧形导坑中灌注混凝土形成护拱。

33、进一步地，所述方法还包括：

34、在迂回导洞内打设导管，向外部堆渣体外吹填缓冲材料。

35、进一步地，所述方法还包括：

36、在迂回导洞内打设永久导管，延伸至缓冲材料外，作为永久排水通道。

37、进一步地，所述方法还包括：

38、在正向大管棚的施工过程中，通过正向管棚工作间向塌方体施作正向泄水孔；

39、在迂回导洞的开挖过程中，通过迂回导洞向塌方体施作横向泄水孔；

40、在迂回导洞的开挖过程中及反向大管棚的施工过程中，通过反向管棚工作间向塌方体施作反向泄水孔。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

42、本发明提供的一种多序注浆隧道tbm脱困方法，在保证施工人员安全及tbm设备不被水泥基注浆材料抱死的前提下，实现了富水破碎围岩tbm隧道的快速脱困，既利用了化学注浆材料的良好堵水效果，又结合了水泥基注浆材料的良好结石强度与耐久性，因而具有显著的工程实际意义与可操作性。

43、本发明提供的一种多序注浆隧道tbm脱困方法，从隧道内部逐渐到隧道外部的正向多序逐层注浆加固，先止水后加固，从内到外，循序渐进，综合处理，在不同序的注浆中采用不同的注浆材料，前期采用发泡型化学注浆材料和不发泡型注浆材料，后期采用水泥浆、水泥砂浆、水泥-玻璃双液浆。本发明采用的多序注浆法，具有分层注浆、多材料结合的特点，与一次注浆、单一材料注浆相比，分层注浆有效的解决了一次注浆在富水环境下浆液窜流严重、注浆孔打设后孔口出水严重干扰注浆作业，以及注浆层次差、注浆效果差的难题；多材料结合有效解决单一水泥基注浆材料在富水环境下的凝固性差以及可能扩散至tbm设备，对设备产生“抱死”现象；同时也解决了单一化学浆材料耐久性差，注浆体强度不高的问题，有效的达到了高效注浆堵水兼顾永久注浆加固的目的，为后序tbm脱困处理提供了一种新的思路。