[发明专利]盾构隧道不良地质预报装置及隧道施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及超前地质预报技术领域，尤其涉及一种盾构隧道不良地质预报装置及隧道施工方法。

背景技术

在盾构隧道施工过程中，工作面前向地质情况复杂多变，常常存在诸如：市政构建物、水包、气囊、废弃的基桩等不良地质。在传统的盾构隧道施工过程中，随着盾构施工的行进，当盾构受力突显异常时，说明盾构隧道工作面处的地质情况发生了突变，这时需要停止施工，打开盾构机的刀盘，将工作面暴露出来，然后在工作面上做进一步的地质探测和地质分析，根据对工作面处的地质分析结果再制定相适应的施工方案。

具体来说，在传统的隧道施工过程中，随着盾构的推进，在工作面上压力显示异常或者是盾构姿态突然变化后，根据施工经验判断是否遇到了不良地质；当人为判断工作面前向为不良地质时，需要停止盾构推进，对周边地层进行加固后，再在盾构刀盘钢板上切割出过人洞口，然后施工人员穿过洞口对工作面前向的地质性质和状况进行探测；接着，根据对工作面前向的地质性质和状况的地质探测结果，制定出合理的处理方案；接着，根据处理方案，如果需要的话，需要对工作面前的不良地质进行改造，而这里的不良地质改造工作往往需要在高压的工作环境下进行；接着，在完成不良地质改造后，需要将盾构刀盘的洞口密封焊接；接着，继续推进盾构，进行后续的隧道施工。

综上所述，在传统的隧道施工过程中，对于不良地质的探测以及改造过于被动，并且需要盾构停机才能对不良地质进行处理，盾构停机意味着隧道施工效率下降，施工周期会被拖长；而且对工作面前向不良地质进行处理时需要的附加工序多，如对刀盘钢板的切割开孔和密封焊接、地层加固等；另外，上述多数附加工序需要在高压的工作环境中进行的，恶劣的工作环境再加上工作面较高的失稳概率，都将大大降低隧道施工的安全系数。可见，传统的盾构隧道施工方法存在施工周期长，附加工序多，安全系数低以及因此而导致的施工成本上升的问题。

为此，有必要开发一种盾构隧道不良地质预报装置和隧道施工方法，提前对盾构隧道工作面前方的地质状况进行探测和识别，以保证盾构推进的连续性和安全性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种盾构隧道不良地质预报装置及隧道施工方法，以解决现有技术中不良地质处理引起的施工工期延长的问题，保证盾构隧道施工持续安全进行，从而实现缩短隧道施工工期，降低施工成本的目的。

为解决上述技术问题，本发明提供一种盾构隧道不良地质预报装置，包括：

一雷达系统，所述雷达系统包括信号发射器、发射天线和接受天线，所述信号发射器与所述发射天线连接，所述发射天线和所述接受天线均设置于盾构机的刀盘上；以及

一信息处理终端，所述信息处理终端与所述雷达系统电连接。

可选的，在所述盾构隧道不良地质预报装置中，所述信息处理终端中设置一信息处理系统，所述信息处理系统包括信号触发模块、信号收集模块、信号分析模块以及分析结果输出模块；所述信号触发模块与所述信号发射器连接，所述信号收集模块与所述接受天线连接，所述信号触发模块、所述信号收集模块、所述信号分析模块以及所述分析结果输出模块依次连接。

可选的，在所述盾构隧道不良地质预报装置中，所述刀盘具有一嵌入所述刀盘表面的保护盒，所述发射天线和所述接受天线均位于所述保护盒内，所述保护盒采用非金属材料。

可选的，在所述盾构隧道不良地质预报装置中，所述信息处理终端为一个人电脑。

可选的，在所述盾构隧道不良地质预报装置中， 所述雷达系统的有效探测距离为15m~50m。

相应的，本发明还提供一种隧道施工方法，包括如下步骤：

步骤a. 提供一盾构机，所述盾构机上设置有所述盾构隧道不良地质预报装置；

步骤b. 通过所述信息处理终端控制所述发射天线发射探测波，通过所述信息处理系统收集并分析所述接受天线接受到的反射电磁波，并将分析结果通过所述分析结果输出模块显示出来；

步骤c. 根据步骤b中的分析结果，判断盾构隧道工作面前向预定距离处的地质情况；

步骤d. 根据步骤c中的判断结果，针对所述预定距离处的地质情况制定相应的处理方案；以及

步骤e. 在所述预定距离处实施步骤d中的所述处理方案；

其中，在实施所述步骤b、步骤c、步骤d以及步骤e的同时，所述盾构机持续推进作业。

可选的，在所述隧道施工方法中，所述步骤c包括：

根据所述步骤b中的分析结果初判所述盾构隧道工作面前向预定距离处的地质情况：