[實用新型]用于盾構隧道施工的地質超前預報系統

有效

• 申請號: 201922104103.3
• 申請日: 2019-11-29
• 公開（公告）號: CN211123299U
• 公開（公告）日: 2020-07-28
• 發明（設計）人: 王偉;章龍管;段文軍;高星;馮赟杰;李開富
• 申請（專利權）人: 中鐵工程服務有限公司;中國科學院地理科學與資源研究所
• 主分類號: G01V1/30
• 分類號: G01V1/30;G01V1/147;G01V1/18;G01S19/42
• 代理公司: 北京金咨知識產權代理有限公司 11612
• 代理人: 宋教花

本實用新型提供一種用于盾構隧道施工的地質超前預報系統，該系統包括：鉆孔裝置，鉆孔裝置用于經密封球閥穿過盾構機的支撐環盤周的預留孔，在盾構施工隧道邊壁上鉆出多個沿隧道徑向且環形分布的孔；激振裝置，激振裝置用于安裝在鉆孔裝置鉆出的一個孔中；檢波裝置，檢波裝置包括多個安裝在鉆孔裝置鉆出的其余孔中且用于接收反射波的檢波器；數據處理終端，數據處理終端與所述檢波裝置通訊連接，數據處理終端用于接收檢波裝置傳輸的反射波信號，并對反射波信號進行分析，判斷前方地質情況，以實現地質超前預報。本實用新型的地質超前預報系統設有獨立的激振裝置作為震源，其振動信號比較集中，識別率高，地質超前預報結構準確。

技術領域

本實用新型涉及土木工程施工技術領域，尤其涉及一種用于盾構隧道施工的地質超前預報系統。

背景技術

隨著我國經濟的不斷發展，隧道工程建設也得到了快速發展，而其中最重要的就是隧道施工過程中的安全問題。我國很多隧道地質環境較為復雜，突泥突水等地質災害時有發生，因而需要采用隧道超前預報技術提前發現隧道開挖過程中的不利地質條件、預報掌子面前方的風險，從而保障施工進度和施工人員安全。采用先進的、科學的隧道超前預報方法來準確預報隧道所通過范圍內的不良地質體的性質、規模和狀態顯得很重要，尤其是在地質條件復雜地段和采用盾構現代施工技術的情況下，為隧道施工的方法、支護形式的變更提供了重要依據，從而減少了施工的盲目性，因而超前預報在隧道施工中具有重大意義。

我國在建的隧道中盾構施工的隧道占比很大，由于盾構法隧道施工對不良地質條件的適應性較差，因盾構機龐大結構及施工特點，很多常規地質預報方法在盾構施工隧道內都無法使用或受到很大限制，致使比較成熟的專門針對或適合于盾構施工的地質超前預報系統較少，或不成熟。

目前盾構隧道施工地質超前預報的方法主要包括BEAM法及聲波反射法等。BEAM探測系統的主要部件由可以放置在盾構機操作室里的測量單元和作為測量電極的盾構機刀盤組成。測量單元連接盾構機的制導系統和可編程控制器(PLC)，接收盾構機的位置和掘進狀況信號，從而充分數據自動采集和實時顯示。聲波反射法是中鐵西南科學院在“HSP水平聲波剖面法”基礎上的地質超前預報技術改進，其原理和地震波探測原理相同，利用盾構機掘進時刀盤切割巖石所產生的聲波信號作為聲波反射法的激發信號。

這些方法中存在的問題包括：1.背景電磁躁聲干擾過大，影響預報效果。2.該方法的震源采用的是盾構機刀盤，整個刀盤所產生的振動信號比較發散，利用這種振動信號分辨率低。3.信號采集傳感器需要放置在預制混凝土管片后的圍巖內，有可能破壞隧道防水。

因此，業界一般認為在盾構法隧道施工中無法應用彈性波法進行地質超前地質預報。

實用新型內容

鑒于此，本實用新型實施例提供了一種用于盾構隧道施工的地質超前預報系統，以消除或改善現有技術中存在的一個或更多個缺陷。

本實用新型的技術方案如下：

一種用于盾構隧道施工的地質超前預報系統，該系統包括：鉆孔裝置，所述鉆孔裝置用于經密封球閥穿過盾構機的支撐環盤周的預留孔，在盾構施工隧道邊壁上鉆出多個沿隧道徑向且環形分布的孔；激振裝置，所述激振裝置用于安裝在所述鉆孔裝置鉆出的一個孔中；檢波裝置，所述檢波裝置包括多個安裝在所述鉆孔裝置鉆出的其余孔中且用于接收反射波的檢波器；數據處理終端，所述數據處理終端與所述檢波裝置通訊連接，所述數據處理終端用于接收所述檢波裝置傳輸的反射波信號，并對反射波信號進行分析，判斷前方地質情況，以實現地質超前預報。

在一些實施例中，所述檢波器為三分量檢波器，用于接收X、Y、Z三個方向上的地震波。

在一些實施例中，所述檢波器的頂端或中部的外周面一側設有推靠彈簧，所述推靠彈簧將檢波器推靠在另一側的孔壁上，以使得所述檢波器與周圍巖體可靠耦合。