[發明專利]一種盾構隧道地質評價用氣動觸發裝置及方法

有效

• 申請號: 202011123012.5
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112363204B
• 公開（公告）日: 2021-11-19
• 發明（設計）人: 李利平;熊逸凡;薛志超;王旌;李術才;陳魯川;巴興之;房忠棟;陸由付;張益杰
• 申請（專利權）人: 山東大學;山東高速集團有限公司
• 主分類號: G01V1/133
• 分類號: G01V1/133;E21D9/06;E21D9/00
• 代理公司: 濟南圣達知識產權代理有限公司 37221
• 代理人: 趙敏玲

本公開提供一種盾構隧道地質評價用氣動觸發裝置及方法，涉及隧道施工探測領域，包括在盾尾沿環向布置的多個錘擊機構，每個錘擊機構均通過供氣機構接入氣源，錘擊機構包括氣錘、配合氣錘的動力氣室和復位彈簧，氣錘滑動安裝在盾尾殼體的開孔上，動力氣室連通供氣機構，配合復位彈簧改變驅動氣錘運動以改變氣錘與盾尾的相對位置，通過以盾構機內部的氣源作為激震機構的動力源，并配合供氣機構接通氣源與錘擊機構，氣壓觸發直接使用盾構內部的氣源進行補給，實現等壓操作，既保證了沖擊力度，又保證了其間斷瞬發，滿足隧道內超前探測的激發地震波的需求。

技術領域

本公開涉及隧道施工探測領域，特別涉及一種盾構隧道地質評價用氣動觸發裝置及方法。

背景技術

本部分的陳述僅僅是提供了與本公開相關的背景技術，并不必然構成現有技術。

地鐵線路的施工過程中，不可避免的會經過巖溶發育區、破碎帶、裂隙等不良地層，這些不良地層使得施工具有了更多未知性，帶來了很大的災害和風險。如不能提前預測評價，將會對給施工單位、沿線建筑和居民帶來不可估量的損失和傷害。

發明人發現，目前的勘察方式為地面勘察和隧道內的實時超前探查，由于盾構環境的封閉性，其洞內地質災害探查相較于鉆爆隧道體現出更為復雜的特點。基于此，針對城市地鐵修建地區巖層和土層中存在的孤石、突變地層、溶洞、淤泥質軟弱夾層、破碎帶等災害源，通過主動激震的方式實現地震波的激發，獲取地震波發射信號進行分析，完成實時超前探查的工作；但是傳統方式采用的液壓、電壓等動力源在驅動激震元件時，若保證間斷瞬發則難以保證其激震力量，難以達到瞬發點射效果，對于液壓源、電驅動激震的方式為了實現瞬發點射效果往往需要布置大量的輔助設備，而在盾構機內部，盾尾殼體內的施作空間狹窄，難以進行輔助設備的有效布置，因此，受限于激震元件的激發能力，難以滿足實時超前探查的激震地震波需求。

發明內容

本發明公開的目的是針對現有技術存在的缺陷，提供一種盾構隧道地質評價用氣動觸發裝置及方法，通過以盾構機內部的氣源作為激震機構的動力源，并配合供氣機構接通氣源與錘擊機構，氣壓觸發直接使用盾構內部的氣源進行補給，實現等壓操作，既保證了沖擊力度，又保證了其間斷瞬發，滿足隧道內超前探測的激發地震波的需求。

本公開的第一目的是提供一種盾構隧道地質評價用氣動觸發裝置，采用以下技術方案：

包括在盾尾沿環向布置的多個錘擊機構，每個錘擊機構均通過供氣機構接入氣源，錘擊機構包括氣錘、配合氣錘的動力氣室和復位彈簧，氣錘滑動安裝在盾尾殼體的開孔上，動力氣室連通供氣機構，配合復位彈簧改變驅動氣錘運動以改變氣錘與盾尾的相對位置。

進一步地，多個錘擊機構沿盾尾的同一周向截面均勻布置，形成一組觸發裝置，每個錘擊裝置對應的氣錘沿盾尾徑向分布，且沿盾尾徑向運動。

本公開的第二目的是提供一種盾構隧道地質評價探測方法，包括以下步驟：

在盾尾鉸接位置布置單組多個沿環向分布的錘擊機構，并將錘擊機構通過供氣機構接入盾構機氣源；

待盾構機一環掘進完成后，供氣機構獲取氣源壓力并輸出激發錘擊機構，通過氣錘穿過盾尾殼體進行瞬時點發沖擊圍巖產生地震波，采集地震波反射信號；

重復進行管片拼裝和下一次掘進，待下一次掘進完成后，重復進行激發錘擊機構沖擊圍巖產生地震波和采集地震波反射信號；

以單次掘進沖擊為一個循環，以兩個相鄰的循環作為一次探測單位，重復探測過程，獲取地質評價數據。

進一步地，所述錘擊機構有四個，沿盾尾鉸接位置的同一周向截面的環形軌跡線均勻間隔分布。

進一步地，所述錘擊機構的動力氣室通過儲氣倉室接入盾構機氣源，儲氣倉室與盾構機氣源等壓，在完成反射信號的采集后進行儲氣倉室的補充。