[发明专利]敞开式TBM隧道软弱破碎富水地层掌子面定向加固方法

权利要求书

1.敞开式TBM隧道软弱破碎富水地层掌子面定向加固方法，包括采用受控定向钻进系统（4）、液态流体压力传感器，其特征在于，富水地层掌子面定向加固方法包括以下步骤：

（1）TBM设备钻进过程中，通过超前地质预报得到的信息确定掌子面前方岩体（1）是否存在软弱破碎富水地层区域（7）；同时探测破碎地层和含水构造，联合TBM设备实现前方地质实时探测；所述的超前地质预报采用物探方法+电法探测的联合探测，以解决目前单一探测技术不能同时探测破碎地层和含水构造的局限性，且能与TBM设备融为一体，实现前方地质实时探测；

（2）若超前地质预报未探测到掌子面前方岩体有软弱破碎富水地层区域（7），则TBM设备按照预定计划继续掘进，若探测到掌子面前方30m范围内岩体有软弱破碎富水地层区域（7），TBM设备停机，在TBM设备的护盾（8）3-5m范围的后方区域（5）下方位置架设可拆卸的受控定向钻进系统（4）,并在受控定向钻进系统（4）的钻头前方布置液态流体压力传感器；

（3）受控定向钻进系统（4）安装好后，根据现场情况确定钻进导向轨迹（6），经隧道腰部边墙（3）向掌子面前方钻进，以避免TBM刀盘及护盾的影响，从而快速达到掌子面；

（4）通过受控定向钻进系统（4）的钻头前方布置的液态流体压力传感器判断掌子面前方富水情况；

（5）判断掌子面前方的水压，

若判断掌子面前方的水压大于0.1MPa，则需要先进行排水，再进行注浆加固；所述掌子面前方的水压大于0.1MPa需要先进行排水的方式为：通过受控定向钻进系统（4）的钻孔进行排水，排出的水直接排入TBM设备的护盾（8）后方区域（5）隧底下方的排水沟至洞外；

若判断掌子面前方的水压过小于或等于0.1MPa，则直接进行注浆加固；

当掌子面前方较完整，仅含有微裂隙水时，采用硅溶胶超细水泥浆液加固；

当掌子面前方存在软弱破碎和富水时，采用水泥-水玻璃双液浆和聚氨酯化学浆液加固；

（6）待注浆加固后，TBM继续掘进；

（7）重复步骤（1）至（6），完成整条TBM线路的掘进。

2.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道软弱破碎富水地层掌子面定向加固方法，其特征在于：所述的电法探测为激发极化法+水平声波/地震波剖面法+三维地震波法联合探测。

3.根据权利要求1所述的敞开式TBM隧道软弱破碎富水地层掌子面定向加固方法，其特征在于：所述的受控定向钻进系统（4）中所用的螺杆钻型号为5LZ73、YL65、或YL54，随钻定向仪的型号为LHE-2000，全液压动力头式钻机的型号为FYD-2200。