一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法[发明专利]

(12)发明专利申请

(10)申请公布号 CN 111594199 A(43)申请公布日 2020.08.28

(21)申请号 202010431384.8(22)申请日 2020.05.20

(71)申请人 中铁二局集团有限公司

地址 610031 四川省成都市金牛区通锦路

16号(72)发明人 柴华　胡天然　刘凤凡　罗小荣　

陈卓　陈强　(74)专利代理机构 四川力久律师事务所 51221

代理人 曹晋玲(51)Int.Cl.

E21D 9/087(2006.01)E21D 11/08(2006.01)E21D 11/10(2006.01)

权利要求书1页 说明书4页 附图1页

()发明名称

一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法(57)摘要

本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法，包括以下步骤，步骤1，在管片上预留豆粒石吹填和注浆孔；步骤2，管片拼装；步骤3，在管片顶部回填豆粒石；步骤4，对底拱进行灌浆；步骤5，利用掘进机中前部的注浆机对管片两侧进行灌浆；步骤6，利用掘进机机尾的注浆机对管片顶部进行第一次顶部灌浆；步骤7，隧道洞通后，对管片顶部进行第二次顶部灌浆。通过掘进机中前部的注浆机对管片两侧进行提前灌浆，将对管片两侧的灌浆位置提前，不但减少了机尾注浆的工序压力，进一步紧凑了TBM施工的工序循环，而且还减少了隧道成型和两侧灌浆之间的时间间隔，降低了软弱围岩下冒顶、收缩等地质风险对成型隧道的质量危害。

CN 111594199 ACN 111594199 A

权　利　要　求　书

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1.一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，包括以下步骤，步骤1，在管片上预留孔，所述孔用于豆粒石吹填和注浆；步骤2，管片拼装；步骤3，在管片顶部回填豆粒石；步骤4，对底拱进行灌浆；步骤5，利用掘进机中前部的注浆机对管片两侧进行灌浆；步骤6，利用掘进机机尾的注浆机对管片顶部进行第一次顶部灌浆。2.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，还包括，步骤7，在隧道洞通后，对管片顶部进行第二次顶部灌浆。

3.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，步骤5中，对管片两侧进行灌浆时，从侧拱下部的注浆孔灌浆，至侧拱上部的注浆孔冒浆时停止，并封堵注浆孔。

4.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，步骤5中，利用步骤4中的注浆机进行注浆。

5.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，步骤6中，对管片顶部进行第一顶部灌浆时，从顶拱两侧的注浆孔灌浆。

6.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，步骤6中，当管片拖出机尾后，再进行对管片顶部的第一次顶部灌浆。

7.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，步骤7中，对管片顶部进行第二次顶部灌浆时，从顶拱中部的注浆孔灌浆。

8.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，步骤5中，在对管片两侧进行灌浆时，对掘进机进行设备保养。

9.根据权利要求1所述的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，其特征在于，采用M15等级的砂浆进行灌浆。

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一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法

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技术领域

[0001]本发明涉及隧道施工技术领域，特别是一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法。背景技术

[0002]双护盾TBM工法属于盾构法，是一种在地下工程中专用于硬岩区域的盾构施工工法，该工法可以实现隧道掘进和管片衬砌同时进行。[0003]双护盾TBM施工工效远超于盾构施工，但管片壁后回填却不能同盾构注浆施工同步完成，传统的TBM壁后回填需要分四步操作1、豆粒石同步回填；2、底拱砂浆；3、机尾水泥浆灌注；4、隧道贯通后拱顶3个注浆孔的固结注。[0004]但由于TBM施工速度快，TBM整机长度长，平均大于270米，掘进期间的注浆效果往往不能满足要求。特别是在软弱围岩、冒顶塌方的地段，若随施工速度对管片全面注浆，由于单位时间内注浆量不足，难于实现注浆完全，易出现管片错台增大、断腰及渗漏水等质量危害现象。另外，若减少注浆面积，当隧道洞通后，再进行拱顶3个注浆孔的固结灌浆，会浪费大量的施工时间和成本。[0005]综上，目前的双护盾TBM壁后回填施工方法，在掘进过程中，由于壁后回填注浆的总量不足，影响了管片结构受力，造成了隧道贯通后再次补注浆的工期和成本的双重浪费。发明内容

[0006]本发明的目的在于：针对现有技术存在的在掘进过程中，TBM施工速度快，注浆量不足问题，提供一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法。该方法通过对注浆点和注浆方式进行调整，提升了掘进期间的注浆量，提升了施工效率。[0007]为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种双护盾TBM的壁后回填的施工方法，包括以下步骤，步骤1，在管片上预留孔，所述孔用于豆粒石吹填和注浆；步骤2，管片拼装；步骤3，在管片顶部回填豆粒石；步骤4，对底拱进行灌浆；步骤5，利用掘进机中前部的注浆机对管片两侧进行灌浆；步骤6，利用掘进机机尾的注浆机对管片顶部进行第一次顶部灌浆。[0008]通过利用掘进机中前部的注浆机对管片两侧进行灌浆，相对于传统的机尾水泥浆液回填施工，将对管片两侧的灌浆位置提前，减少了隧道成型和两侧灌浆之间的时间间隔，降低了软弱围岩下冒顶、收缩等地质风险对成型隧道的质量危害。同时，由于将对管片两侧的灌浆位置提前，使得在掘进过程中，能够利用机尾的注浆机对管片顶部进行第一次灌浆，充分利用了掘进过程中的时间，提升了施工效率。[0009]重复步骤2-步骤6，进行下一环管片的施工。[0010]作为本发明的优选方案，还包括，步骤7，隧道洞通后，对管片顶部进行第二次顶部

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灌浆。

由于在小断面TBM隧道中的送风袋影响，第一次灌浆无法灌浆充分；在隧道洞通并

拆除风袋后，对管片顶部进行的第二次灌浆，对管片顶部进行补浆。此种方式，相对于隧道洞通后再对顶部进行整体灌浆，能够节约灌浆时间，降低施工成本。[0012]作为本发明的优选方案，步骤5中，对管片两侧进行灌浆时，从侧拱下部的注浆孔灌浆，至侧拱上部的注浆孔冒浆时停止，并封堵注浆孔。[0013]管片两侧设有多个灌浆孔，通过从侧拱下部的注浆孔灌浆，浆液自下而上的从上部的注浆孔冒出，降低了气泡，利于提升灌浆质量。[0014]作为本发明的优选方案，步骤5中，利用步骤4中的注浆机进行注浆。[0015]利用底拱注浆时的注浆机进行管片两侧注浆，避免了注浆机切换，保持了注浆机的连续工作，提升了工作效率。[0016]作为本发明的优选方案，步骤6中，对管片顶部进行第一顶部灌浆时，从顶拱两侧的注浆孔灌浆。

[0017]每环管片顶部设有两侧和中部共3个注浆孔，受小断面隧道的送风袋影响，不可能在掘进期间完成整环注浆，利用步骤5提供的尾部灌浆时间，可以率先对顶部两侧注浆孔进行灌浆，位于风袋正上方的注浆孔排除空气，能够提高壁后灌浆的饱满度，降低气泡空洞。另一方面，分阶段进行管片壁后灌浆，匹配于TBM正常掘进工序时间，既避免了长时间集中灌浆对TBM掘进效率的影响，又降低了隧道贯通后顶部注浆的工期和成本浪费。[0018]作为本发明的优选方案，步骤6中，当管片拖出机尾后，再进行对管片顶部的第一次顶部灌浆。

[0019]作为本发明的优选方案，步骤7中，对管片顶部进行第二次灌浆时，从顶拱中部的注浆孔灌浆。

[0020]在对管片顶部第一次灌浆时，顶拱中部的注浆孔作为排气孔，在隧道贯穿后再进行第二次顶部灌浆的补浆，减少了隧道洞通后的施工时间。[0021]作为本发明的优选方案，步骤5中，在对管片两侧进行灌浆时，对掘进机进行设备保养。

[0022]在对管片两侧进行灌浆时，如果遇到灌浆量大的情况，可以对掘进机进行保养和维修，充分利用灌浆时的时间，使设备处于高效状态。[0023]作为本发明的优选方案，采用M15等级的砂浆进行灌浆。[0024]通过采用M15等级的砂浆进行灌浆，能够快速的确保管片回填密实、固结。[0025]综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，通过利用掘进机中前部的注浆机对管片两侧进行灌浆，相对于传统的机尾水泥浆液回填施工，将对管片两侧的灌浆位置提前，减少了隧道成型和两侧灌浆之间的时间间隔，降低了软弱围岩下冒顶、收缩等地质风险对成型隧道的质量危害。[0026]2、本发明的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，通过在掘进过程中，利用机尾的注浆机对管片顶部进行第一次顶部灌浆，充分利用了掘进过程中的时间，提升了施工效率。[0027]3、本发明的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，在对管片顶部注浆时，通过从两侧注浆孔注浆，浆液自下而上避免气泡产生；而且减少了洞通后的注浆工作量，提升了施工效

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[0011]

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率。

[0028]

4、本发明的双护盾TBM的壁后回填的施工方法，在对管片两侧进行灌浆时，如果遇

到灌浆量大的情况，对掘进机进行保养和维修，充分利用灌浆时的时间，使设备处于高效状态。

附图说明

[0029]图1是本发明的管片结构示意图。

具体实施方式

[0030]下面结合附图，对本发明作详细的说明。[0031]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。[0032]实施例1

本实施例为某引水隧道工程项目。如图1所示，该项目采用4环成环的六边形管片，分为顶部T块，底部B块，腰部L块两块，共含9个注浆孔，注浆孔的编号与位置如图1所示。该工程使用的TBM有27节台车，从前往后依次编号为1号台车、2号台车……27号台车。本次工程的中前部注浆机位于4号台车，机尾的注浆机位于22号台车。具体施工方法如下：

步骤1，在管片上预留孔，所述孔用于豆粒石吹填和注浆；如图1所示，底部的B块两侧设有1#孔和2#孔；左侧L块的下部和上部分别设有3#孔和5#孔；右侧L块的下部和上部分别设有4#孔和6#孔；顶部的T块两侧分别设有7#孔和8#孔，中部设有9#孔。

[0033]步骤2，管片拼装；管片安装完成后，对不进行注浆作业的孔用止浆塞进行封堵。[0034]步骤3，在管片顶部回填豆粒石；

管片脱离盾尾后，通过7#孔和8#孔进行豆粒石回填。将豆粒石运输罐车与豆粒石喷射机上料系统连接，通过豆粒石喷射机将豆粒石通过7#孔和8#孔回填。每环管片吹填放量不低于2.2m3。

[0035]步骤4，对底拱进行灌浆；

在1号台车位置，用M15的砂浆通过1#和2#孔进行底拱回填。注浆压力为0.3-0.6Mpa。注浆量为理论空隙的120%～150%。[0036]步骤5，利用掘进机中部的注浆机对管片两侧进行灌浆；

在4号台车位置，打开3#、4#、5#、6#孔，通过3#和4#孔对两块腰部L块管片进行水泥浆灌入，直至5#、6#孔冒浆为止。期间对TBM进行维修保养。对腰部L块管片的注浆进度与前一天的掘进进度匹配。该次注浆基本实现了除顶块管片外其余区域的全部回填施工。[0037]步骤6，利用掘进机机尾的注浆机对管片顶部进行第一次顶部灌浆；

在掘进的同时，在机尾通过7#、8#孔进行水泥浆灌入。[0038]重复步骤2-步骤6，进行下一个施工循环。[0039]步骤7，隧道洞通后，对管片顶部进行第二次顶部灌浆。[0040]在洞通后，只对9#孔进行固结灌浆。

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通过综合注浆方式，将传统的机尾水泥浆液回填施工，提前到4号台车位置，降低

了软弱围岩下冒顶、收缩等地质风险对成型隧道的质量危害；将传统的隧道贯通后再进行顶部3个注浆孔的施工方式，优化为在掘进期间先对顶部两侧进行注浆，在隧道贯通后，仅顶部中部进行再次补浆，将隧道贯通后的注浆时间减少到三分之一左右，有效的提升了施工效率，同时能够有效的降低了项目后期成本。[0042]本项目中，传统的机尾水泥浆液回填施工方案为，管片脱离盾尾后，通过7#和8#孔进行豆粒石回填，在1号台车位置用M15的砂浆通过1#和2#孔进行底拱回填，在机尾通过3#、4#、5#、6#孔进行水泥浆灌入，在洞通后，再通过7#、8#、9#注浆孔进行固结灌浆。[0043]采用上述施工方式，贯通后，进行灌浆的工期需要4个月；而采用本申请的方案，在贯通后，仅需要1个月就能完成注浆。采用本申请的方案，未出现冒顶、收缩等地质风险对成型隧道的质量危害。

[0044]该综合注浆工艺的应用，在不影响TBM正常掘进效率的前提下，有效的保障了成型隧道的管片质量，降低了施工工期和管理成本，特别在地质风险大，工期要求紧张的项目有极大的推广意义。

[0045]以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

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图1

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