一种制造技术

本发明专利技术涉及一种

【技术实现步骤摘要】
一种TBM隧洞综合地质预报方法


[0001]本专利技术属于建筑施工领域，涉及一种
TBM
隧洞综合地质预报方法
。

技术介绍

[0002]TBM
掘进施工有着施工速度快
、
工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显；无爆破作业围岩的损伤小，减轻支护的工作量；振动
、
噪声小，对周围的居民和结构物的影响小；因机械化施工，安全，作业人员少的诸多优点
。
因此
TBM
掘进施工对地质条件也有着极端苛刻的要求，也是
TBM
掘进施工的劣势所在
。
[0003]目前行业内应对
TBM
法穿浅埋不良地质段的解决办法主要有：（1）采取在浅埋不良地质段开展大开挖施工，形成深基坑，
TBM
空推通过不良地质段到达围岩稳定区段后继续掘进的方法；该种方式一方面增加的开挖施工工程量
、
深基坑施工作业存在诸多危险因素，另一方面深基坑施工有较大环水保压力，对施工场地面积
、
污水处理配套设施和渣料堆存
、
处置和后期恢复方面均有要求，不适宜在对生态保护和场地有限的区域实施
。
[0004]（2）在
TBM
主隧洞一侧设置交通洞作为施工通道采取人工暗挖法解决不良地质对
TBM
掘进的阻碍或在主洞正顶增加工作井作为施工通道同样采取暗挖法消除不良地质段对
TBM/>掘进的阻碍，同样有方法（1）的诸多缺陷
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是基于上述
TBM
掘进施工遇到浅埋库区不良地质段时，通过多种地质预报探测方法，洞内外开展对浅埋不良地质段的正确探测，保障采取正确的洞内支护，洞外加固的方案，保障
TBM
顺利通过过程中的不良地质段
。
[0006]本专利技术的技术方案为：一种
TBM
隧洞综合地质预报方法，包括如下步骤：步骤（1）开展地面地质钻探；回转岩芯钻进，过程如下：
1.1
钻进过程连续进行，成孔困难或需间歇作业时，采用护壁措施；
1.2
对于钻进回次进尺长度，厚层软土不宜大于
2.0m
，中厚层软土不宜大于
1.0m
，地质含粉质成分较多时，不宜超过
0.5m
，并保证分层清楚，提土率大于
80%
；在夹有大量砂土互层，取土率不能满足要求时，辅以标准贯入器做土层鉴别；步骤（2）开展洞内超前钻探；结合隧洞内开展的管棚超前支护施工进行，包括：大管棚定位放样
→
管棚钻孔
→
收集记录管棚返渣样品
→
陈列确定刀盘正前方围岩分部；步骤（3）开展激发极化法探测；包括：确定需要开展地质预报的区段位置
→
系统检查
→
TBM
设备就位
→
刀盘传感器就位
→
设备仪器连接
→
数据收集分析；
步骤（4）开展地震波法探测；采用的地震波法超前地质预报工艺，包括：确定地质预报区段位置
→
确定传感器安装位置
→
测量提取坐标
→
安装传感器
→
锤击岩壁
→
数据收集分析；步骤（5）根据得到的探测报告综合研判；通过以上几种地质预报方法的综合应用，在正常掘进情况下或遇围岩出现局部变化时，在
TBM
停机维保时开展三维地震波法及激发极化法地质预报，即可大致判定前方围岩裂隙分部情况和地层含水情况
。
[0007]进一步地，步骤（1）中，取样控制孔钻进采用泥浆护壁，过程中部分采用套管护壁，保持取样位置低于套管底部约
1.0m
，且保持孔内水位等于或稍高于地下水位；下放取土器之前仔细清孔，孔底残渣厚度不大于
10cm
，下放取土器时严禁冲击孔底；在地下水位以上
、
遇水易于浸润而影响土试样质量的土层钻进，采用无水干钻；流塑至可塑状粘性土类，采用薄壁取土器，借助钻机自重，用快速静力连续压入法提取未扰动样，或用重锤少击的方式取样；硬塑至坚硬类粘性土，可采用厚壁式取土器，用快速静力连续压入或重锤少击的方式取样；如强调采取未扰动试样，应改用回转式取土器
。
砂类
、
砂砾石类取样，采用厚壁式取土器，采用重锤少击的方式取样；采用重锤少击的方式取样，钻杆应直立，必要时应设置导向固定装置，避免锤击时摇晃
。
[0008]进一步地，步骤（2）中，超前钻探具体按以下进行：钻孔间隔进行，先钻单号孔，套管跟进，钻一孔，注一孔，待全部完成后，再钻双号孔，钻进孔深大于管棚设计长度
0.3
米以上，以保证顺利安装
φ
108
×
6mm
钢花管，钻孔孔径比钢管直径大2～
3cm
；钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进
20cm
后转入正常钻速；钻进过程中风压根据钻进情况随时调整，基本维持在
0.8Mpa
，转速为
40r/min
，钻压为
30Mpa
左右；打孔角度为7°
，钻进过程中随时对方位角进行复核，发现偏差及时纠正，保证管棚就位于设计位置；钻孔水平容许偏距沿相邻钢管方向不应大于
100mm
，垂直偏距沿隧道内侧方向不大于
200mm。
[0009]进一步地，步骤（3）中，激发极化搭载装置中，刀盘上通过开孔安装
14
个测量电极，通过液压驱动实现电极的伸缩，
TBM
设备提供液压动力并引至主梁内；2圈供电电极安装到护盾上，无穷远
B
电极
、N
电极通过打孔安装；2条多芯电缆，其中1条连接
14
个测量电极，1条连接8个供电电极，同时，通过2根单芯电缆连接电极
B
与
N
，探测仪器安装在
TBM
主控室，电缆连接到主控室的仪器，刀盘前方的液压油与测量电极检测信号通过回转接头传输到
TBM
后方
。
[0010]进一步地，步骤（3）中，探测时，供电电极供入直流电，测量电极测量两个电极间的电势差，从而计算出视电阻率剖面
。
通过反演计算，得到探测区域围岩电阻率剖面，对含水构造表现为低阻，对完整围岩表现为高阻，同时结合激发极化半衰时之差与反演低阻体体积估算水量，从而对探测区域地质情况探测；根据三维电阻率图像中电阻率值整体情况，推断该区域围岩地下水情况以及漏水情况；三维电阻率图像中电阻率值局部偏低，推断该区域围岩局部可能出现滴渗水；三
维电阻率图像中电阻率值整体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种
TBM
隧洞综合地质预报方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤（1）开展地面地质钻探；回转岩芯钻进，过程如下：
1.1
钻进过程连续进行，成孔困难或需间歇作业时，采用护壁措施；
1.2
对于钻进回次进尺长度，厚层软土不宜大于
2.0m
，中厚层软土不宜大于
1.0m
，地质含粉质成分较多时，不宜超过
0.5m
，并保证分层清楚，提土率大于
80%
；在夹有大量砂土互层，取土率不能满足要求时，辅以标准贯入器做土层鉴别；步骤（2）开展洞内超前钻探；结合隧洞内开展的管棚超前支护施工进行，包括：大管棚定位放样
→
管棚钻孔
→
收集记录管棚返渣样品
→
陈列确定刀盘正前方围岩分部；步骤（3）开展激发极化法探测；包括：确定需要开展地质预报的区段位置
→
系统检查
→
TBM
设备就位
→
刀盘传感器就位
→
设备仪器连接
→
数据收集分析；步骤（4）开展地震波法探测；采用的地震波法超前地质预报工艺，包括：确定地质预报区段位置
→
确定传感器安装位置
→
测量提取坐标
→
安装传感器
→
锤击岩壁
→
数据收集分析；步骤（5）根据得到的探测报告综合研判；通过以上几种地质预报方法的综合应用，在正常掘进情况下或遇围岩出现局部变化时，在
TBM
停机维保时开展三维地震波法及激发极化法地质预报，即可大致判定前方围岩裂隙分部情况和地层含水情况
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（1）中，取样控制孔钻进采用泥浆护壁，过程中部分采用套管护壁，保持取样位置低于套管底部约
1.0m
，且保持孔内水位等于或稍高于地下水位；下放取土器之前仔细清孔，孔底残渣厚度不大于
10cm
，下放取土器时严禁冲击孔底；在地下水位以上
、
遇水易于浸润而影响土试样质量的土层钻进，采用无水干钻；流塑至可塑状粘性土类，采用薄壁取土器，借助钻机自重，用快速静力连续压入法提取未扰动样，或用重锤少击的方式取样；硬塑至坚硬类粘性土，可采用厚壁式取土器，用快速静力连续压入或重锤少击的方式取样；如强调采取未扰动试样，应改用回转式取土器
。
砂类
、
砂砾石类取样，采用厚壁式取土器，采用重锤少击的方式取样；采用重锤少击的方式取样，钻杆应直立，必要时应设置导向固定装置，避免锤击时摇晃
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：步骤（2）中，超前钻探具体按以下进行：钻孔间隔进行，先钻单号孔，套管跟进，钻一孔，注一孔，待全部完成后，再钻双号孔，钻进孔深大于管棚设计长度
0.3
米以上，以保证顺利安装
φ
108
×
6mm
钢花管，钻孔孔径比钢管直径大2～
3cm
；钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进
20cm

【专利技术属性】
技术研发人员：刘亚军，段任荣，王琪，王凯，李永胜，华石坤，吴健林，王耀毅，尚书毫，李勇锋，曾庆好，田冬冬，
申请(专利权)人：中国水利水电第十四工程局有限公司，
类型：发明
国别省市：