【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及隧道施工，具体地，涉及一种适合敞开式tbm的隧道长距离超前地质预报方法及装。
技术介绍
1、近些年来，我国的隧道施工技术不断进步，一些比较复杂的隧道设计投入建设，这类隧道往往具有复杂的地质特征，给施工带来了不可预见性的风险。全断面岩石隧洞掘进机(tbm)以其安全、高效等优势被广泛的应用于国内外复杂地质条件隧洞的建设。
2、tbm传统机型主要分为敞开式tbm、护盾tbm，敞开式tbm采用锚、网、喷围岩初期支护工艺，现浇混凝土二次衬砌，不采用全环管片衬砌，由撑靴提供推进反力。不管哪种类型的tbm，在具体隧道施工中为了避免由于地质条件带来施工中的风险，对施工隧道的地质条件有充分了解和准确把握是非常必要的。而隧道的超前地质预报技术可以满足这些要求。
3、目前研究中已经出现了不少隧道长距离超前地质预报技术，这些技术可以掌握隧道施工前方一定范围内围岩的地质条件，根据隧道长距离超前地质预报情况，可以为调整和优化隧道设计参数、优化隧道施工组织、制定施工安全应急预案提供依据，因此，隧道长距离超前地质预报可以降低地质灾害发生几率，避免施工及运营过程中发生涌水、瓦斯突出、岩爆、大变形等地质灾害。
4、但是现有技术中，比如公开号为cn111140242a的专利技术申请，其公开一种具备千米以上超前预报功能的tbm机头，该专利记载能同时进行tbm掘进施工与超前地质预报。但是其在机头设置水平定向钻机，实际应用中tbm机头很难满足设置水平定向钻的空间和体积需求，且该装置很难跟现有的工法很好配合。
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技术实现思路
1、针对现有技术中的缺陷，本专利技术的目的是提供一种敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法及装置。
2、本专利技术的第一方面，提供一种敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法，包括：
3、在tbm上的撑靴后部、l1区前部设置一用于进行地质预报操作的工作区段，在所述工作区段布设长距离超前地质预报装置，所述长距离超前地质预报装置包括水平定向钻；
4、在所述tbm进行隧道掘进的同时，所述水平定向钻的钻头从所述长距离超前地质预报装置中伸出并到达所述tbm掘进前方的指定区域，完成所述指定区域的超前地质预报。
5、可选地，所述长距离超前地质预报装置具有第一外壳，所述第一外壳上设有一个或多个预留钻孔，所述水平定向钻的钻头从其中一个所述预留钻孔中伸出并前进至所述tbm掘进前方的指定区域，进行前方地质预报；
6、在所述水平定向钻的钻头前进至所述tbm掘进前方的指定区域过程中，所述tbm保持掘进，所述工作区段整体随着所述tbm的掘进前进，所述长距离超前地质预报装置保持位置固定，不随着所述tbm的掘进前进。
7、可选地，所述工作区段的长度根据所述tbm的掘进速度以及所述长距离超前地质预报装置需超前地质预报的距离来确定，以所述tbm前进方向作为前端，所述工作区段的长度至少符合：
8、随着所述tbm按照设定的掘进速度前进，所述水平定向钻的钻头伸出所述预留钻孔的位置从所述工作区段的前端逐步到达所述工作区段的后端，且在到达所述工作区段的后端之前，完成地质数据的采集。
9、可选地，所述工作区段设有第二外壳，所述第二外壳上设有开口，所述开口的位置与所述第一外壳上的预留钻孔位置对应，所述水平定向钻的钻头经所述第一外壳的预留钻孔后，从所述开口伸出所述第二外壳；
10、所述开口从所述第二外壳的前端一直延伸到所述第二外壳的后端，所述tbm、所述工作区段前进中，所述开口的前端到后端之前的部分逐渐经过所述水平定向钻的位置，所述水平定向钻保持位置不变。
11、可选地，所述水平定向钻设有导向控向模块，所述导向控向模块用于规划所述水平定向钻的钻头从所述预留钻孔的位置到所述指定区域的轨迹曲线，并控制所述水平定向钻的钻头按照所述轨迹曲线行进。
12、可选地，所述长距离超前地质预报装置还包括注浆加固机构，在所述水平定向钻完成超前地质预报后，采用所述注浆加固机构对需要进行加固的地质进行注浆加固。
13、可选地，所述长距离超前地质预报装置还包括出渣机构，该机构的输出端与所述tbm的出渣皮带能直接对接。
14、本专利技术的第二方面，提供一种敞开式tbm隧道长距离超前地质预报装置，包括：
15、第一外壳，所述第一外壳上设有一个或多个预留钻孔；
16、水平定向钻，所述水平定向钻位于所述第一外壳内，所述水平定向钻的钻头从所述预留钻孔中伸出并前进至所述超前地质预报的指定区域；
17、工作区段，用于进行地质预报操作，所述工作区段设置于tbm上的撑靴后部、l1区前部之间，所述工作区段设有第二外壳，所述第二外壳上设有开口，所述开口的位置与所述第一外壳上的预留钻孔位置对应，所述水平定向钻的钻头经所述第一外壳的预留钻孔后，从所述开口伸出所述第二外壳；
18、所述开口从所述第二外壳的前端一直延伸到所述第二外壳的后端，所述tbm、所述工作区段前进中，所述开口的前端到后端之前的部分逐渐经过所述水平定向钻的位置，所述水平定向钻保持位置不变。
19、可选地，所述水平定向钻设有导向控向模块，所述导向控向模块用于规划所述水平定向钻的钻头从所述预留钻孔的位置到所述指定区域的轨迹曲线，并控制所述水平定向钻的钻头按照所述轨迹曲线行进。
20、可选地，所述工作区段的长度根据所述tbm的掘进速度以及需超前地质预报的距离来确定，以所述tbm前进方向作为前端，所述工作区段的长度至少符合：随着所述tbm按照设定的掘进速度前进，所述水平定向钻的钻头伸出所述预留钻孔的位置从所述工作区段的前端逐步到达所述工作区段的后端，且在到达所述工作区段的后端之前，完成地质数据的采集。
21、与现有技术相比，本专利技术实施例具有如下至少一种有益效果：
22、本专利技术提供的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法及装置，对隧道施工影响小。将水平定向钻集成在tbm前端(tbm的撑靴后部及l1区前部)，不受tbm刀盘的空间限制，同时，配合tbm上设置的工作区段，在不影响tbm正常施工的同时，能很好地实现长距离超前地质预报，比如，可以达到1200米及以上的作业距离，无需对现有的tbm功能模块做太大改动，克服了现有技术钻进距离短，受盾壳影响的问题。
23、本专利技术提供的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法及装置，水平定向钻通过导向控向功能可以按照规划的轨迹行进，实现对隧道前方指定区域的超前地质预报。
24、本专利技术提供的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法及装置，具有注浆加固功能，在超前地质预报中，发现不良地质的，能够实现对不良地质的加固，降低施工风险。
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1.一种敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述长距离超前地质预报装置具有第一外壳，所述第一外壳上设有一个或多个预留钻孔，所述水平定向钻的钻头从其中一个所述预留钻孔中伸出并前进至所述TBM掘进前方的指定区域，进行前方地质预报；
3.根据权利要求2所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述工作区段的长度根据所述TBM的掘进速度以及所述长距离超前地质预报装置需超前地质预报的距离来确定，以所述TBM前进方向作为前端，所述工作区段的长度至少符合：
4.根据权利要求2所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述工作区段设有第二外壳，所述第二外壳上设有开口，所述开口的位置与所述第一外壳上的预留钻孔位置对应，所述水平定向钻的钻头经所述第一外壳的预留钻孔后，从所述开口伸出所述第二外壳；
5.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述水平定向钻设有导向控向模块，所述导向控向模块用于
6.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述长距离超前地质预报装置还包括注浆加固机构，在所述水平定向钻完成超前地质预报后，采用所述注浆加固机构对需要进行加固的地质进行注浆加固。
7.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述长距离超前地质预报装置还包括出渣机构，该机构的输出端与所述TBM的出渣皮带能直接对接。
8.一种敞开式TBM隧道长距离超前地质预报装置，其特征在于，包括：
9.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报装置，其特征在于，所述水平定向钻设有导向控向模块，所述导向控向模块用于规划所述水平定向钻的钻头从所述预留钻孔的位置到所述指定区域的轨迹曲线，并控制所述水平定向钻的钻头按照所述轨迹曲线行进。
10.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道长距离超前地质预报装置，其特征在于，所述工作区段的长度根据所述TBM的掘进速度以及需超前地质预报的距离来确定，以所述TBM前进方向作为前端，所述工作区段的长度至少符合：
...【技术特征摘要】
1.一种敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述长距离超前地质预报装置具有第一外壳，所述第一外壳上设有一个或多个预留钻孔，所述水平定向钻的钻头从其中一个所述预留钻孔中伸出并前进至所述tbm掘进前方的指定区域，进行前方地质预报；
3.根据权利要求2所述的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述工作区段的长度根据所述tbm的掘进速度以及所述长距离超前地质预报装置需超前地质预报的距离来确定，以所述tbm前进方向作为前端，所述工作区段的长度至少符合：
4.根据权利要求2所述的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述工作区段设有第二外壳，所述第二外壳上设有开口，所述开口的位置与所述第一外壳上的预留钻孔位置对应，所述水平定向钻的钻头经所述第一外壳的预留钻孔后，从所述开口伸出所述第二外壳；
5.根据权利要求1所述的敞开式tbm隧道长距离超前地质预报方法，其特征在于，所述水平定向钻设有导向控向模块，所述导向控向模块用于规划所述水平定向钻的钻头从所述预留钻孔的位置到所...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘继国，刘夏临，何志坚，魏龙海，舒恒，崔庆龙，
申请(专利权)人：中交第二公路勘察设计研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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