[发明专利]一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法及系统

说明书

本发明公开了一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法及系统，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。本发明解决了TBM穿越富水带和破碎带因围岩整体松散破碎、遇水泥化蚀变明显，严重影响施工进度，威胁施工人员、设备安全、降低施工效率等问题。

技术领域

本发明涉及于敞开式TBM施工技术领域，尤其涉及一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法及系统。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本发明相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

TBM在掘进过程中会遇到复杂多样的不良地质地质情况，当TBM穿过富水带、围岩整体松散破碎、遇水泥化蚀变明显的地层时，由于TBM在掘进过程中产生的扰动，易造成掌子面失稳溜坍、突水突泥等突发性地质灾害，进而引发TBM刀盘被卡、护盾被卡、撑靴下陷、机械被淹以及姿态失控等问题，严重影响施工进度，造成经济上不必要的过程中损失。TBM穿越不良地质已成为是隧道施工过程中一项重大难题。

现有技术的研究往往侧重于对富水熔岩隧道的超前探测，而鲜少有针对TBM穿越富水破碎带相关整体的施工方法的研究。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提出了一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法及系统，能够预先探测到不良地质，并采取相应处置措施，避免隧道发生突水突泥造成掌子面失稳溜坍、TBM卡机等问题，保障隧道安全、高效地施工。

在一些实施方式中，采用如下技术方案：

一种敞开式TBM穿越富水破碎带施工方法，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。

作为可选的方式，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。

作为可选的方式，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。

作为可选的方式，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。

作为可选的方式，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。

作为可选的方式，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；