本发明公开了一种TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，包括首先在隧道外围地层中用爆破炸药配合人工扩挖隧道；扩挖完后，在内安装管棚钻机台架与管棚钻机，并完成洞室上部的钻孔作业；使用管棚钻机，向前方塌腔施钻回填孔，并埋设回填管和排气管，并分三次进行回填；然后对管棚施工，通过钻头反复冲击岩体形成孔洞；安装导向管，再采用管棚钻机进行安设管棚，连接注浆设备对施工完成的管棚进行注浆；注浆时孔口压入式注浆，初次达到注浆结束标准后，进行跟管注浆，并再次达到注浆的结束标准，最终完成管棚注浆施工。本发明通过在塌腔回填、管棚施工及管棚注浆施工方面提出了较为创新性的技术方案和细节措施，保障了施工安全，提高了施工效率。
1.一种TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1:在护盾(3)的盾尾处隧道外围地层中，用无声爆破炸药配合风镐人工对隧道进行扩挖，为后续钻机提供工作间；
S2:扩挖完钻机工作间后，在工作间内安装管棚钻机台架与管棚钻机，并通过拱架拼装器旋转悬臂梁(13)，带动钻机旋转，完成洞室上部120°范围内的钻孔作业；
S3:使用安装好的管棚钻机，从护盾(3)尾部向前方塌腔施钻回填孔，并埋设回填管(25)和排气管(44)，在塌腔预估范围内采用轻型混凝土分三次进行回填；采用管棚钻机从护盾(3)的尾部向前方塌腔施钻回填孔时，初始钻孔外倾角为30°，二次钻孔外倾角为45°，并采用轻型混凝土进行分三次回填；
S4:采用隔孔对管棚施工，并更换进行管棚施工对应的管棚钻机，更换安装管棚钻机后，通过钻头反复冲击岩体形成孔洞，继而安装导向管(52)，在模具复核无误后，采用锚固剂对孔壁与岩体周围的间隙进行充填；
S5:导向管(52)与岩壁间充填物终凝后，采用管棚钻机进行安设管棚，管棚内设置小钢管和钢筋束作为补强，并采用锚固剂对管棚与导向管(52)之间的空隙进行封堵，待充填物达到终凝后，连接注浆设备对施工完成的管棚进行注浆；
S6:对施工完成的管棚注浆时，要遵循先稀后浓的原则，注浆施工时采用管内大循环施工工艺，孔口压入式注浆，利用排气管(44)进行洗孔、排气、回浆、射浆，注浆过程时刻观察冒浆、漏浆及注浆参数的情况，初次达到注浆结束标准后，根据屏浆原则进行跟管注浆，并再次达到注浆的结束标准，最终完成管棚注浆施工；所述屏浆的原则是将管棚填充满为止，闭浆30min后再次对管棚进行注浆，注浆采用稀浆进行灌注，再次达到注浆结束标准后注入双液浆进行封孔，并关闭注浆阀，完成跟管灌浆；对于冒浆、漏浆的现象，则根据情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌注的措施进行处理；注浆施工时由两端向拱顶施工，注浆施工分两序进行灌注，Ⅰ序孔全部灌注完成后灌注Ⅱ序孔，通过Ⅱ序孔的灌浆情况对管棚灌浆情况进行检验。
2.根据权利要求1所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，其特征在于，步骤S5中，采用管棚钻机安设管棚，管棚布置是在顶拱120°范围内，材料选用热处理调质管。
3.根据权利要求1所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，其特征在于，步骤S6中，在为管棚注浆时，管棚内设置的排气管(44)并兼做洗孔管、射浆管，当通过注浆管(45)注浆时，注浆压力增大且吃浆量较小，但排气管(44)无浆液流出时，通过排气管(44)进行压入式注浆。
4.根据权利要求1所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，其特征在于，步骤S6中，注浆过程若出现漏浆时，通过添加调节剂参量调节浆液配合比与凝结时间，浆液由稀到浓逐级变换。
5.根据权利要求1所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，其特征在于，步骤S6中，管棚注浆时，浆液注入率大且若无外漏的情况时，采用分级升压或间歇升压法灌注，使灌浆压力与注入率平衡。
一种TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法
技术领域
[0001] 本发明涉及土木工程施工技术领域，具体来说，涉及一种TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法。
背景技术
[0002] 随着信息化的推动和智能化设备的发展，通过TBM进行掘进的隧道工程越来越多，虽采用机械化施工效率高、相对来说减少人力，但施工成本也不低且处理故障较为棘手，加之不良地质条件而引起的种种困难，为行业提出解决TBM掘进隧道施工困难的技术势在必行。因此本发明基于此问题提出的一种特别适用于解决TBM掘进隧道出现塌腔情况的施工方法。
发明内容
[0003] 针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，能够克服现有技术方法的上述不足。
[0004] 为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：
[0005] 一种TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，包括以下步骤：
[0006] S1: 在护盾的盾尾处隧道外围地层中，用无声爆破炸药配合风镐人工对隧道进行扩挖，为后续钻机提供工作间；
[0007] S2: 扩挖完钻机工作间后，在工作间内安装管棚钻机台架与管棚钻机，并通过拱架拼装器旋转悬臂梁，带动钻机旋转，完成洞室上部120°范围内的钻孔作业；
[0008] S3: 使用安装好的管棚钻机，从护盾尾部向前方塌腔施钻回填孔，并埋设回填管和排气管，在塌腔预估范围内采用轻型混凝土分三次进行回填；
[0009] S4: 采用隔孔对管棚施工，并更换进行管棚施工对应的管棚钻机，更换安装管棚钻机后，通过钻头反复冲击岩体形成孔洞，继而安装导向管，在模具复核无误后，采用锚固剂对孔壁与岩体周围的间隙进行充填；
[0010] S5: 导向管与岩壁间充填物终凝后，采用管棚钻机进行安设管棚，管棚内设置小钢管和钢筋束作为补强，并采用锚固剂对管棚与导向管之间的空隙进行封堵，待充填物达到终凝后，连接注浆设备对施工完成的管棚进行注浆；
[0011] S6: 对施工完成的管棚注浆时，要遵循先稀后浓的原则，注浆施工时采用管内大循环施工工艺，孔口压入式注浆，利用排气管进行洗孔、排气、回浆、射浆，注浆过程时刻观察冒浆、漏浆及注浆参数的情况，初次达到注浆结束标准后，根据屏浆原则进行跟管注浆，并再次达到注浆的结束标准，最终完成管棚注浆施工。
[0012] 进一步地，步骤S3中，采用管棚钻机从护盾的尾部向前方塌腔施钻回填孔时，初始钻孔外倾角为30°，二次钻孔外倾角为45°，并采用轻型混凝土进行分三次回填。
[0013] 进一步地，步骤S5中，采用管棚钻机安设管棚，管棚布置是在顶拱120°范围内，材料选用热处理调质管。
[0014] 进一步地，步骤S6中，在为管棚注浆时，管棚内设置的排气管并兼做洗孔管、射浆管，当通过注浆管注浆时，注浆压力增大且吃浆量较小，但排气管无浆液流出时，通过排气管进行压入式注浆。
[0015] 进一步地，步骤S6中，在达到注浆结束标准可以停止注浆时，闭浆前需注入稀浆进行屏浆，所述屏浆的原则是将管棚填充满为止，闭浆30min后再次对管棚进行注浆，注浆采用稀浆进行灌注，再次达到注浆结束标准后注入双液浆进行封孔，并关闭注浆阀，完成跟管灌浆。
[0016] 进一步地，步骤S6中，注浆过程若出现漏浆时，通过添加调节剂参量调节浆液配合比与凝结时间，浆液由稀到浓逐级变换，对于冒浆、漏浆的现象，则根据情况采用嵌缝、表面封堵、低压、浓浆、限流、限量、间歇灌注的措施进行处理。
[0017] 进一步地，步骤S6中，管棚注浆时，浆液注入率大且若无外漏的情况时，采用分级升压或间歇升压法灌注，使灌浆压力与注入率平衡。
[0018] 进一步地，步骤S6中，注浆施工时由两端向拱顶施工，注浆施工分两序进行灌注，Ⅰ序孔全部灌注完成后灌注 Ⅱ 序孔，通过 Ⅱ 序孔的灌浆情况对管棚灌浆情况进行检验。
[0019] 本发明的有益效果：通过使用机械化设备，解决了掌子面前方出现的塌腔问题，实现施工效率高并保证了掌子面前方的地层稳定；注浆时通过排气管进行压入式注浆，消除了注浆不充分的问题；在塌腔回填、管棚施工及管棚注浆施工方面提出了较为创新性的技术方案和细节措施，保障了施工安全，提高了施工效率。
附图说明
[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例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。
[0021] 图1是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的扩挖断面示意图。
[0022] 图2是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的钻机安装示意图。
[0023] 图3是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的回填管、排气管示意图。
[0024] 图4是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的管棚施工断面示意图。
[0025] 图5是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的管棚施工剖面示意图。
[0026] 图6是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的管棚钢筋束布置示意图。
[0027] 图7是根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法的管棚注浆示意图。
[0028] 图中：1.工作圈一、2.工作圈二、3.护盾、4.刀盘、11.扩挖断面、12.支护断面、13.悬臂梁、14.托板、15.弧形梁、16.托板二、17.弧形梁二、21.一次回填区、22.二次回填区、23.三次回填区、24.排气管、25.回填管、26.塌方轮廓线、27.刀盘、28.护盾二、29.主梁、
210.已固结区、211.虚渣、31.护盾三、32.未施工段、33.刀盘、34.工作面、41.钢管、42.钢筋、43.钢筋二、44. 排气管、45.注浆管、51.排气管二、52.导向管、53.注浆管二。
具体实施方式
[0029] 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所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围，为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。
[0030] 根据本发明实施例所述的TBM隧道塌腔回填及超前管棚施工方法，步骤包括首先为给管棚钻机提供工作间，需要在护盾3尾处隧道外围地层中，使用无声爆破炸药配合风镐人工对隧道进行扩挖，如图1所示，以扩挖范围工作圈一1为124°为例，按照工作圈二2注明的长度。
[0031] 扩挖完成后，在钻机工作间内安装管棚钻机台架与90A管棚钻机，如图 2 所示，参照扩挖断面11与支护断面12的长度，管棚钻机通过托板14和托板二16及U型螺栓固定在前后弧形梁一15和弧形梁二17上，移动时管棚钻机前部脱离前部弧形梁一15，固定在悬臂梁上面，通过拱架拼装器旋转悬臂梁13，带动钻机旋转，来完成洞室上部120°范围内的钻孔作业。
[0032] 如图3所示，采用90A管棚钻机，从护盾二28尾部向前方塌腔已固结区210施钻回填孔，初始钻孔外倾角为30°，二次钻孔外倾角为45°，并在孔内埋设回填管25，参考塌方轮廓线26，回填管25内埋设排气管24，在塌腔预估范围内采用轻型混凝土分三次进行回填，填入一次回填区21、二次回填区22、三次回填区23,塌方轮廓线26包括塌腔的虚渣211。
[0033] 如图4‑6所示，管棚在工作面34采用隔孔施工，管棚内设置钢管41和钢筋42和钢筋二43作为补强，更换进行管棚施工相应的管棚钻机，安装完成后，采用YT‑28钻机钻头反复冲击岩体形成孔洞，继而安装导向管52，并采用模具复核无误后，采用锚固剂封堵孔壁与岩体周围的间隙，待导向管52与岩壁间充填物终凝后采用90A管棚钻机进行安设管棚施工，管棚布置在顶拱120°范围内，材料选用热处理调质管，管棚安设后，采用锚固剂封堵管棚与导向管52（岩壁）间的空隙，封堵长度不小于50cm，待封堵的锚固剂达到终凝后，连接注浆设备对施工完成的管棚进行注浆。
[0034] 其中钻孔过程中若有发现卡钻情况，可通过降低推力并提高转速保证管棚安设顺利完成。
[0035] 如图7所示，在管棚通过注浆管45或注浆管二53注浆时，管棚内设置排气管二51并兼做洗孔管、射浆管，注浆时需遵循先稀后浓的原则，注浆施工采用管内大循环施工工艺，孔口压入式注浆，利用排气管44或排气管二51进行洗孔、排气、回浆、射浆，注浆过程时刻观察冒浆、漏浆及注浆参数等情况，初次达到注浆结束标准后，可停止注浆时，进行闭浆前注入稀浆进行屏浆，根据屏浆原则，进行跟管注浆，再次达到注浆结束标准后，注入双液浆进行封孔，最终完成管棚注浆施工。
[0036] 综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过使用机械化设备，解决了掌子面前方出现的塌腔问题，实现施工效率高并保证了掌子面前方的地层稳定；注浆时通过排气管进行压入式注浆，消除了注浆不充分的问题；在塌腔回填、管棚施工及管棚注浆施工方面提出了较为创新性的技术方案和细节措施，保障了施工安全，提高了施工效率。
[0037] 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。
