一种单护盾双模式TBM超前地质预报断层破碎带的方法与流程

本发明涉及施工中的地质预报技术，特别涉及一种单护盾双模式tbm超前地质预报断层破碎带的方法。

背景技术：

在单护盾双模式tbm(tunnelboringmachine，全断面隧道掘进机)施工含有断层破碎带的隧道中，提前预判断层破碎带所处的位置及围岩情况是确保施工安全的常用手段，特别是在施工地下水丰富、节理发育、围岩破碎的海底隧道，超前地质预报是实现快速掘进为施工保驾护航的方法。

目前，常规的地质预报方法是通过地质调查、钻探和地质雷达等探测手段来获得的隧道掌子面前方的地质信息，其费用高、占用隧道施工时间长。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中所存在的上述不足，提供一种费用低、占用施工时间短的单护盾双模式tbm超前地质预报断层破碎带的方法。

为了实现上述发明目的，本发明提供了以下技术方案：

一种单护盾双模式tbm超前地质预报断层破碎带的方法，包括以下步骤：在tbm设备尾部区域附近设置检波装置布设点，其中，检波装置布设点位于已拼装好的隧道管片上；在检波装置布设点处打注浆孔，记录注浆孔位置，所述注浆孔通入到围岩内；在各个检波装置布设点处安装检波装置；掘进过程中，收集检波装置检测到的震动信号，处理数据。本发明提供的超前地质预报断层破碎带的方法，以tbm设备在掘进过程中，通过刀盘切削岩石所产生的震动信号为基准，可以快速掌握掌子面附近的围岩破碎情况。在作业时，只需两个辅助工人进行开孔、安装检波装置、连接线路、数据采集和数据记录工作，工作量小，不影响现场施工，探测时间短，探测工作与掘进工作同步进行，可以适用于epb和tbm隧道掘进断层破碎带。利用声波反射法的原理来快速探测掌子面前方围岩破碎情况等方面，施工效益高。

作为本发明的优选方案，所述在tbm设备尾部区域附近设置检波装置布设点的步骤中：在一环隧道管片上，呈间隔的设置至少两个检波装置布设点，其中一个检波装置布设点位于隧道管片的一侧，另一个检波装置布设点位于隧道管片的另一侧；选取至少两环隧道管片，重复上述步骤，各个隧道管片上的检波装置布设点的位置在隧道的轴向方向上对应。

作为本发明的优选方案，所述在各个检波装置布设点处安装检波装置的步骤中，包括以下步骤：将信号传导棒固定于注浆孔内，将检波装置安装于信号传导棒上，各个所述检波装置并联，检波装置与主机相连。

作为本发明的优选方案，所述将信号传导棒固定于注浆孔内的步骤中：将信号传导棒置于注浆孔内，在信号传导棒与注浆孔之间的空隙中填充辅助固定材料，使信号传导棒能够相对于注浆孔保持静止。通过上述结构，能够避免掘进过程中，信号传导棒从注浆孔中掉落，从而保证信号收集过程的稳定。

作为本发明的优选方案，所述辅助固定材料包括编织袋或棉絮。编织袋和棉絮都是施工现场常见的废弃用品，采用编织袋或棉絮进行信号传导棒的固定，施工更方便，也有利于实现废物再利用、降低成本。

作为本发明的优选方案，所述记录注浆孔位置的步骤中：以掌子面的中心点为平面直角坐标系零点，记录所述检波装置布设点在平面直角坐标系中的坐标值。

作为本发明的优选方案，所述在tbm设备尾部区域附近检波装置布设点之前，还包括以下步骤：确定超前地质预报起始点。

作为本发明的优选方案，在所述确定超前地质预报起始点步骤中：

结合地质勘探结果，将地质勘探结果显示的断层破碎带区域的前50米-前100米确定为超前地质预报的起始点。通过上述的方法，在地质勘探结果显示可能存在断层破碎带的区域前方开始进行超前地质预报，既有利于保证施工的进度，又能够保证对断层破碎带的及时预报和预防。

与现有技术相比，本发明的有益效果包括：以tbm设备在掘进过程中，通过刀盘切削岩石所产生的震动信号为基准，可以快速掌握掌子面附近的围岩破碎情况。在作业时，只需两个辅助工人进行开孔、安装检波装置、连接线路、数据采集和数据记录工作，工作量小，不影响现场施工，探测时间短，探测工作与掘进工作同步进行，可以适用于epb和tbm隧道掘进断层破碎带。本发明利用了声波反射法的原理，用于快速探测掌子面前方围岩破碎情况等方面，施工效益高。

附图说明：

图1为本发明提供的超前地质预报断层破碎带的方法的示意图。

图标：1-断层破碎带，2-tbm设备，3-隧道管片，4-检波装置布设点，5-主机；6-隧道。

具体实施方式

下面结合试验例及具体实施方式对本发明作进一步的详细描述。但不应将此理解为本发明上述主题的范围仅限于以下的实施例，凡基于本发明内容所实现的技术均属于本发明的范围。

实施例

本发明实施例提供了一种单护盾双模式tbm超前地质预报断层破碎带1的方法，这种施工方法包括以下步骤：

s1.确定超前地质预报起始点；

实际施工中在掘进前，会进行地质勘探工作。地质勘探工作是指，每隔一定距离，取地层中的岩芯，分析地层情况。地质勘探结果能够帮助施工人员对地层情况有大致了解，但地质勘探结果精度较低，难以对掘进过程进行实时指导。因此，在地质勘探结果的基础上确定超前地质预报的起始点，即：将地质勘探结果显示的断层破碎带1区域前方的预设距离处确定为超前地质预报断层带的起始点。在起始点处开始进行后续各个步骤。既能够保证施工进度，又能够保证对断层破碎带1的及时预报和预防。

在本实施例中，将地质勘探结果显示的断层破碎带1区域的前50-前100米，确定为超前地质预报断层破碎带1的起始点，

s2.在tbm设备2尾部区域附近设置检波装置布设点4，其中，检波装置布设点4位于已拼装好的隧道管片3上；

具体的，在tbm设备2掘进到起始点处时，开始进行步骤s2。步骤s2具体包括：

s21.在一环隧道管片3上，呈间隔的设置至少两个检波装置布设点4，其中一个检波装置布设点4位于隧道管片3的一侧，另一个检波装置布设点4位于隧道管片3的另一侧；

s22.选取多环隧道管片3，在每一环隧道管片3上分别进行步骤s21；

进一步的，在步骤s21和步骤s22中，各个检波装置布设点4之间的空间距离不小于1.5m。在本实施例的步骤s21和s22中，选取三环隧道管片3，每一环隧道管片3上选取两个检波装置布设点4，总共设置六个检波装置布设点4。各环隧道管片3上的两个检波装置布设点4的位置在隧道6的轴向方向上分别对应。

s23.在检波装置布设点4处打注浆孔，记录注浆孔位置；

其中，注浆孔的端部通入到围岩内。

以掌子面的中心点为平面直角坐标系原点，记录所述检波装置布设点4在平面直角坐标系中的坐标值。

s24.在各个检波装置布设点4处安装检波装置；

具体的，将信号传导棒固定于注浆孔内，将检波装置安装于信号传导棒上，使各个检波装置并联在一起，然后检波装置与主机5相连。

信号传导棒为棒状的金属结构体，信号传导棒用于将围岩的震动信号传递给检波装置。检波装置与主机5之间通过电缆相连，使得检波装置检测到的围岩震动信号能够传递给主机5。具体的，检波装置可选择为隧道信号接收传导器。

s25.掘进过程中，收集检波装置检测到的震动信号，处理数据。

具体的，将通过主机5收集各个检波装置检测到的震动信号，通过成像技术进行反演成果收集，从而实现断层破碎带1的超前地质预报。具体的，主机采用专用的反射谱和反射子波软件进行成像分析。

本实施例提供的单护盾双模式tbm超前地质预报断层破碎带1的方法的有益效果在于：

1.这种方法是利用切削过程中围岩产生的震动信号进行分析，无需专门向岩层中辐射地震波，从而有利于减少成本；

2.施工过程中，只需要两个工人进行开孔、安装检波装置、连接线路、数据采集和数据记录工作，工作量小，不影响现场施工，经过实际使用，施工准备时间只需要20min-30min，探测时间短，探测工作可以与掘进工作同步进行；

3.基于地质勘探工作结果决定超前地质预报的起始位置，既能够保证施工进度，又能够保证对断层破碎带1的及时预报和预防。

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、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。