[发明专利]一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法及系统

权利要求书

1.一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，包括：

通过地表踏勘或地表钻孔，初步推测施工段的工程地质条件和水文地质条件；

采用综合超前预报方法对TBM刀盘前方即将挖掘但尚未挖掘的岩层特性进行进一步预测，并将预测结果与初步推测的结果进行对比；

进行超前钻孔，根据钻孔的掘进速度、钻孔出水情况判断掌子面前方地质情况，并确定不良地质桩号位置；

根据不良地质类型，对不良地质桩号位置进行富水带处置、破碎带处置或者富水破碎带处置；

进行TBM掘进。

2.如权利要求1所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，采用综合超前预报方法对TBM刀盘前方即将挖掘但尚未挖掘的岩层特性进行进一步预测，具体包括：

采用地震波法探测掌子面前方异常地质情况；采用激发极化法对前方未知水体的体积和位置进行定位和估算。

3.如权利要求1所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，根据钻孔的掘进速度、钻孔出水情况判断掌子面前方地质情况，并确定不良地质桩号位置，具体包括：

如果钻探主要表现为轻微渗水或者线状滴水，围岩软弱或一般，根据钻探及揭示围岩情况判断掌子面前方围岩裂隙发育，局部岩石岩质软弱，整体呈破碎状，总体富水性弱。

4.如权利要求3所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，如果钻探主要表现为股状涌水，且水流清澈，孔内无泥渣喷涌，根据钻探及揭示围岩情况判断为掌子面前方为富水带。

5.如权利要求3所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，如果钻探主要表现为泥浆裹钻、顶钻、孔内喷涌泥渣/水现象，根据钻探及揭示围岩情况，判断掌子面前方围岩存在富水破碎带不良地质。

6.如权利要求1所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，对不良地质桩号位置进行富水带处置，具体措施包括：

若隧道埋深较浅，且具备地表阻水灌浆实施条件，采用水泥注浆或者水泥与水玻璃双液灌浆进行地表注浆阻水；

若隧道埋深较深，采用高位小导洞钻孔泄水，分别在掌子面左侧、中部、右侧位置进行钻孔，根据泄水孔流速判断是否具备掘进条件。

7.如权利要求1所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，对不良地质桩号位置进行破碎带处置，具体措施包括：

采用管棚注浆加固的方式进行处理，处理完成后由浆液填充率反算法进行评价。

8.如权利要求7所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，管棚钻孔时需要对已经支护好的钢拱架开孔，钢拱架开孔前采用型钢与TBM主梁焊接牢固，确保拱架不能发生变形。

9.如权利要求7所述的一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，其特征在于，当长时间注浆压力上不来时，说明浆液顺空隙泄流至塌空区，此时缩短浆液凝结时间，注浆设定时间后暂停，待原注入浆液初凝变稠后再注，如此反复进行，同时在浆液中掺加掺和料，加快浆液凝结速度，以使原先的泄浆通道逐渐变小并最终堵塞，使浆液在管棚周围均匀扩散。

10.一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工系统，其特征在于，包括：

地质初测模块，用于通过地表踏勘或地表钻孔，初步推测施工段的工程地质条件和水文地质条件；

超前预报模块，用于采用综合超前预报方法对TBM刀盘前方即将挖掘但尚未挖掘的岩层特性进行进一步预测，并将预测结果与初步推测的结果进行对比；

超前钻孔模块，用于进行超前钻孔，根据钻孔的掘进速度、钻孔出水情况判断掌子面前方地质情况，并确定不良地质桩号位置；

不良地质处置模块，用于根据不良地质类型，对不良地质桩号位置进行富水带处置、破碎带处置或者富水破碎带处置；

TBM掘进模块，用于进行TBM掘进。