[發(fā)明專利]一種盾構(gòu)法施工用前方孤石洞內(nèi)探測(cè)及處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410067205.1
• 申請(qǐng)日: 2014-02-26
• 公開（公告）號(hào): CN103790594A
• 公開（公告）日: 2014-05-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孔凡強(qiáng);楊育僧;張劍;朱汝威;鄒超;石銀生;李海生;劉仲寧
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中鐵一局集團(tuán)有限公司
• 主分類號(hào): E21D9/08
• 分類號(hào): E21D9/08;G01S5/20;G01N29/07;G01B17/00;F42D3/00
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 景麗娜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于盾構(gòu)施工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種盾構(gòu)法施工用前方孤石洞內(nèi)探測(cè)及處理方法。

背景技術(shù)

21世紀(jì)是隧道及地下空間大發(fā)展的時(shí)代，盾構(gòu)法施工在地下空間的開發(fā)中越來越多的被采用，而我國的地質(zhì)區(qū)域差異很大，在盾構(gòu)法施工中常常遇到單軸飽和抗壓強(qiáng)度極高的孤石，嚴(yán)重危害盾構(gòu)正常掘進(jìn)施工。常用的孤石探測(cè)方法是：在地表采用鉆探或物探的方法對(duì)孤石進(jìn)行探測(cè)，然后有針對(duì)性地進(jìn)行深孔爆破。現(xiàn)有孤石探測(cè)手段的探測(cè)針對(duì)性不強(qiáng)，鉆孔數(shù)量多，并且在隧道正上方有建（構(gòu)）筑物或其他地形條件受到限制時(shí)，無法實(shí)現(xiàn)探測(cè)與處理。

如圖1、圖2及圖3所示，盾構(gòu)法施工過程中，采用現(xiàn)有孤石探測(cè)方法對(duì)前方孤石進(jìn)行探測(cè)時(shí)，主要依托地質(zhì)鉆探或地質(zhì)雷達(dá)進(jìn)行探測(cè)，具體是沿著所施工盾構(gòu)隧道1的軸線，從地表由上至下鉆取多個(gè)鉆探孔2進(jìn)行垂直、加密探測(cè)，并根據(jù)探測(cè)對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤3前方所存在孤石的強(qiáng)度與尺寸進(jìn)行確定后，再進(jìn)行地下深孔預(yù)裂爆破。實(shí)際施工時(shí)，現(xiàn)有孤石探測(cè)方法主要存在以下缺陷和不足：①探測(cè)孔（即鉆探孔2）的數(shù)量多，且難以實(shí)現(xiàn)掘進(jìn)范圍內(nèi)的全斷面探測(cè)；②如果盾構(gòu)隧道正上方有建(構(gòu))筑物，將無法實(shí)現(xiàn)洞外垂直探測(cè)；③所打設(shè)的大探測(cè)孔后期還需填塞，以防止盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)漿液冒出；④在大江、大河或海中施工時(shí)，垂直鉆探孔施工需要大型水面設(shè)備，成本高，施工工藝復(fù)雜；⑤一旦發(fā)現(xiàn)孤石，如需精確爆破，則需從地面進(jìn)行垂直鉆孔，測(cè)量定位難度大，并且影響爆破效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種盾構(gòu)法施工用前方孤石洞內(nèi)探測(cè)及處理方法，其方法步驟簡單、設(shè)計(jì)合理且實(shí)現(xiàn)方便、使用效果好，能有效解決現(xiàn)有盾構(gòu)法施工中所采用孤石探測(cè)方法存在的多種缺陷和不足。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種盾構(gòu)法施工用前方孤石洞內(nèi)探測(cè)及處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟：

步驟一、超前探測(cè)孔鉆?。和ㄟ^盾構(gòu)機(jī)刀盤上布設(shè)的多個(gè)鉆孔通道，由后向前在盾構(gòu)機(jī)刀盤前方鉆取多個(gè)探測(cè)孔；

多個(gè)所述探測(cè)孔均沿所施工盾構(gòu)隧道的軸線方向進(jìn)行布設(shè)；所述盾構(gòu)機(jī)刀盤為圓形刀盤，多個(gè)所述鉆孔通道均為沿所述圓形刀盤的中心軸線進(jìn)行布設(shè)的圓形通孔，多個(gè)所述探測(cè)孔分別與多個(gè)所述鉆孔通道呈同軸布設(shè)；多個(gè)所述鉆孔通道包括布設(shè)在圓周線c1上的多個(gè)鉆孔通道一和布設(shè)在圓周線c2上的多個(gè)鉆孔通道二，圓周線c1和圓周線c2的圓心均位于所述圓形刀盤的中心軸線上；多個(gè)所述鉆孔通道一沿圓周方向進(jìn)行布設(shè)，多個(gè)所述鉆孔通道二沿圓周方向進(jìn)行布設(shè)；其中，圓周線c1的直徑大于圓周線c2的直徑；

多個(gè)所述鉆孔通道二中包括一個(gè)發(fā)射器安裝通道，多個(gè)所述探測(cè)孔中與所述發(fā)射器安裝通道呈同軸布設(shè)的探測(cè)孔為發(fā)射器安裝孔，多個(gè)所述探測(cè)孔中除所述發(fā)射器安裝孔之外的探測(cè)孔均為接收器安裝孔；

步驟二、孤石探測(cè)：采用超聲波檢測(cè)儀且利用步驟一中所鉆取的多個(gè)探測(cè)孔進(jìn)行孤石探測(cè)，過程如下：

步驟201、超聲波發(fā)射器及超聲波接收器安裝：將超聲波檢測(cè)儀的超聲波發(fā)射器裝入所述發(fā)射器安裝孔內(nèi)，并向多個(gè)所述接收器安裝孔內(nèi)均安裝有一個(gè)超聲波檢測(cè)儀的超聲波接收器，且裝入多個(gè)所述探測(cè)孔內(nèi)的超聲波發(fā)射器和多個(gè)所述超聲波接收器均布設(shè)在與盾構(gòu)機(jī)刀盤相平行的同一平面上；

多個(gè)所述探測(cè)孔的數(shù)量為M+1個(gè)，多個(gè)所述超聲波接收器的數(shù)量為M個(gè)；所述超聲波發(fā)射器與M個(gè)所述超聲波接收器組成M個(gè)超聲波檢測(cè)單元；

步驟202、超聲波檢測(cè)：將步驟201中所安裝的超聲波發(fā)射器和M個(gè)所述超聲波接收器，從多個(gè)所述探測(cè)孔的后端由后向前同步移動(dòng)至前端或者從多個(gè)所述探測(cè)孔的前端由前向后同步移動(dòng)至后端；且由后向前同步移動(dòng)或由前向后同步移動(dòng)過程中，通過M個(gè)所述超聲波檢測(cè)單元分別對(duì)各移動(dòng)位置處的地層強(qiáng)度進(jìn)行超聲波檢測(cè)；

對(duì)各移動(dòng)位置處的地層強(qiáng)度進(jìn)行超聲波檢測(cè)時(shí)，通過M個(gè)所述超聲波檢測(cè)單元分別對(duì)當(dāng)前移動(dòng)位置處所述發(fā)射器安裝孔與M個(gè)所述接收器安裝孔之間的超聲波波速c進(jìn)行檢測(cè)，并根據(jù)檢測(cè)得出的超聲波波速c，對(duì)當(dāng)前移動(dòng)位置處所述發(fā)射器安裝孔與M個(gè)所述接收器安裝孔之間的地層強(qiáng)度大小進(jìn)行判斷；并且，檢測(cè)得出的超聲波波速c越快，地層強(qiáng)度越大；

步驟202中進(jìn)行超聲波檢測(cè)過程中，根據(jù)各移動(dòng)位置處判斷得出的所述發(fā)射器安裝孔與M個(gè)所述接收器安裝孔之間的地層強(qiáng)度大小變化情況，對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤前方是否存在孤石以及所存在孤石的位置、大小和強(qiáng)度進(jìn)行確定；

步驟三、孤石處理：根據(jù)步驟二中所確定孤石的位置、大小和強(qiáng)度，對(duì)盾構(gòu)機(jī)刀盤前方所存在孤石進(jìn)行爆破。