一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法技術

本發明專利技術公開了一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，包括以下步驟：步驟一、超前探測孔鉆取：通過盾構機刀盤上布設的多個鉆孔通道，由后向前在盾構機刀盤前方鉆取多個探測孔；步驟二、孤石探測：采用超聲波檢測儀且利用多個探測孔進行孤石探測，過程如下：201、超聲波發射器及超聲波接收器安裝；202、超聲波檢測：將所安裝超聲波發射器和超聲波接收器由后向前或者由前向后同步移動，且移動過程中對各移動位置處的地層強度分別進行超聲波檢測；步驟三、孤石處理：對盾構機刀盤前方所存在孤石進行爆破。本發明專利技術方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能解決現有盾構法施工中所采用孤石探測方法存在的多種缺陷和不足。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于盾構施工
，尤其是涉及一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法。
技術介紹
21世紀是隧道及地下空間大發展的時代，盾構法施工在地下空間的開發中越來越多的被采用，而我國的地質區域差異很大，在盾構法施工中常常遇到單軸飽和抗壓強度極高的孤石，嚴重危害盾構正常掘進施工。常用的孤石探測方法是：在地表采用鉆探或物探的方法對孤石進行探測，然后有針對性地進行深孔爆破。現有孤石探測手段的探測針對性不強，鉆孔數量多，并且在隧道正上方有建（構）筑物或其他地形條件受到限制時，無法實現探測與處理。如圖1、圖2及圖3所示，盾構法施工過程中，采用現有孤石探測方法對前方孤石進行探測時，主要依托地質鉆探或地質雷達進行探測，具體是沿著所施工盾構隧道1的軸線，從地表由上至下鉆取多個鉆探孔2進行垂直、加密探測，并根據探測對盾構機刀盤3前方所存在孤石的強度與尺寸進行確定后，再進行地下深孔預裂爆破。實際施工時，現有孤石探測方法主要存在以下缺陷和不足：①探測孔（即鉆探孔2）的數量多，且難以實現掘進范圍內的全斷面探測；②如果盾構隧道正上方有建(構)筑物，將無法實現洞外垂直探測；③所打設的大探測孔后期還需填塞，以防止盾構掘進時漿液冒出；④在大江、大河或海中施工時，垂直鉆探孔施工需要大型水面設備，成本高，施工工藝復雜；⑤一旦發現孤石，如需精確爆破，則需從地面進行垂直鉆孔，測量定位難度大，并且影響爆破效果。專利技術內容本專利技術所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中的不足，提供一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其方法步驟簡單、設計合理且實現方便、使用效果好，能有效解決現有盾構法施工中所采用孤石探測方法存在的多種缺陷和不足。為解決上述技術問題，本專利技術采用的技術方案是：一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟：步驟一、超前探測孔鉆取：通過盾構機刀盤上布設的多個鉆孔通道，由后向前在盾構機刀盤前方鉆取多個探測孔；多個所述探測孔均沿所施工盾構隧道的軸線方向進行布設；所述盾構機刀盤為圓形刀盤，多個所述鉆孔通道均為沿所述圓形刀盤的中心軸線進行布設的圓形通孔，多個所述探測孔分別與多個所述鉆孔通道呈同軸布設；多個所述鉆孔通道包括布設在圓周線c1上的多個鉆孔通道一和布設在圓周線c2上的多個鉆孔通道二，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；多個所述鉆孔通道一沿圓周方向進行布設，多個所述鉆孔通道二沿圓周方向進行布設；其中，圓周線c1的直徑大于圓周線c2的直徑；多個所述鉆孔通道二中包括一個發射器安裝通道，多個所述探測孔中與所述發射器安裝通道呈同軸布設的探測孔為發射器安裝孔，多個所述探測孔中除所述發射器安裝孔之外的探測孔均為接收器安裝孔；步驟二、孤石探測：采用超聲波檢測儀且利用步驟一中所鉆取的多個探測孔進行孤石探測，過程如下：步驟201、超聲波發射器及超聲波接收器安裝：將超聲波檢測儀的超聲波發射器裝入所述發射器安裝孔內，并向多個所述接收器安裝孔內均安裝有一個超聲波檢測儀的超聲波接收器，且裝入多個所述探測孔內的超聲波發射器和多個所述超聲波接收器均布設在與盾構機刀盤相平行的同一平面上；多個所述探測孔的數量為M+1個，多個所述超聲波接收器的數量為M個；所述超聲波發射器與M個所述超聲波接收器組成M個超聲波檢測單元；步驟202、超聲波檢測：將步驟201中所安裝的超聲波發射器和M個所述超聲波接收器，從多個所述探測孔的后端由后向前同步移動至前端或者從多個所述探測孔的前端由前向后同步移動至后端；且由后向前同步移動或由前向后同步移動過程中，通過M個所述超聲波檢測單元分別對各移動位置處的地層強度進行超聲波檢測；對各移動位置處的地層強度進行超聲波檢測時，通過M個所述超聲波檢測單元分別對當前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的超聲波波速c進行檢測，并根據檢測得出的超聲波波速c，對當前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度大小進行判斷；并且，檢測得出的超聲波波速c越快，地層強度越大；步驟202中進行超聲波檢測過程中，根據各移動位置處判斷得出的所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度大小變化情況，對盾構機刀盤前方是否存在孤石以及所存在孤石的位置、大小和強度進行確定；步驟三、孤石處理：根據步驟二中所確定孤石的位置、大小和強度，對盾構機刀盤前方所存在孤石進行爆破。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：步驟202中進行超聲波檢測之前，先利用超聲波檢測儀對不同地層分別進行超聲波檢測，并根據檢測結果得出地層強度隨超聲波波速c變化的變化曲線；步驟202中進行超聲波檢測時，根據檢測得出的超聲波波速c，并結合所得出的地層強度隨超聲波波速c變化的變化曲線，判斷得出當前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度大小。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：步驟202中所述地層強度以及步驟202中和步驟三中所述孤石的強度均為抗壓強度。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：步驟三中對盾構機刀盤前方所存在孤石進行爆破時，通過盾構機刀盤上所布設的鉆孔通道，由后向前鉆取對需處理孤石進行爆破的爆破孔。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：步驟一中多個所述探測孔的孔徑均相同，步驟一中多個所述鉆孔通道的孔徑均相同；所述探測孔的孔徑為Φ70mm～Φ80mm，所述探測孔的孔徑小于鉆孔通道的孔徑。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：所述鉆孔通道的孔徑為Φ80mm～Φ120mm。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：步驟一中多個所述探測孔的長度均相同且其長度均為20m～30m。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：步驟一中進行超前探測孔鉆取時，采用套管跟進成孔方法鉆取多個所述探測孔。上述一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征是：對所施工盾構隧道進行掘進施工之前，先根據所施工盾構隧道所處施工區域的地質圖對存在孤石的區段進行確定，再對所施工盾構隧道進行掘進施工，且掘進施工過程中，通過封堵元件對盾構機刀盤上所開的多個所述鉆孔通道分別進行封堵；待掘進施工至存在孤石的區段時，去除所述封堵元件，并按照步本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征在于該方法包括以下步驟：步驟一、超前探測孔鉆取：通過盾構機刀盤（3）上布設的多個鉆孔通道（4），由后向前在盾構機刀盤（3）前方鉆取多個探測孔（5）；多個所述探測孔（5）均沿所施工盾構隧道（1）的軸線方向進行布設；所述盾構機刀盤（3）為圓形刀盤，多個所述鉆孔通道（4）均為沿所述圓形刀盤的中心軸線進行布設的圓形通孔，多個所述探測孔（5）分別與多個所述鉆孔通道（4）呈同軸布設；多個所述鉆孔通道（4）包括布設在圓周線c1上的多個鉆孔通道一和布設在圓周線c2上的多個鉆孔通道二，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；多個所述鉆孔通道一沿圓周方向進行布設，多個所述鉆孔通道二沿圓周方向進行布設；其中，圓周線c1的直徑大于圓周線c2的直徑；多個所述鉆孔通道二中包括一個發射器安裝通道，多個所述探測孔（5）中與所述發射器安裝通道呈同軸布設的探測孔（5）為發射器安裝孔，多個所述探測孔（5）中除所述發射器安裝孔之外的探測孔（5）均為接收器安裝孔；步驟二、孤石探測：采用超聲波檢測儀（6）且利用步驟一中所鉆取的多個探測孔（5）進行孤石探測，過程如下：步驟201、超聲波發射器及超聲波接收器安裝：將超聲波檢測儀（6）的超聲波發射器（6?1）裝入所述發射器安裝孔內，并向多個所述接收器安裝孔內均安裝一個超聲波檢測儀（6）的超聲波接收器（6?2），且裝入多個所述探測孔（5）內的超聲波發射器（6?1）和多個所述超聲波接收器（6?2）均布設在與盾構機刀盤（3）相平行的同一平面上；多個所述探測孔（5）的數量為M+1個，多個所述超聲波接收器（6?2）的數量為M個；所述超聲波發射器（6?1）與M個所述超聲波接收器（6?2）組成M個超聲波檢測單元；步驟202、超聲波檢測：將步驟201中所安裝的超聲波發射器（6?1）和M個所述超聲波接收器（6?2），從多個所述探測孔（5）的后端由后向前同步移動至前端或者從多個所述探測孔（5）的前端由前向后同步移動至后端；且由后向前同步移動或由前向后同步移動過程中，通過M個所述超聲波檢測單元分別對各移動位置處的地層強度進行超聲波檢測；對各移動位置處的地層強度進行超聲波檢測時，通過M個所述超聲波檢測單元分別對當前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的超聲波波速c進行檢測，并根據檢測得出的超聲波波速c，對當前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度大小進行判斷；并且，檢測得出的超聲波波速c越快，地層強度越大；步驟202中進行超聲波檢測過程中，根據各移動位置處判斷得出的所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度大小變化情況，對盾構機刀盤（3）前方是否存在孤石以及所存在孤石的位置、大小和強度進行確定；步驟三、孤石處理：根據步驟二中所確定孤石的位置、大小和強度，對盾構機刀盤（3）前方所存在孤石進行爆破。...

【技術特征摘要】
1.一種盾構法施工用前方孤石洞內探測及處理方法，其特征在于該方
法包括以下步驟：
步驟一、超前探測孔鉆取：通過盾構機刀盤（3）上布設的多個鉆孔
通道（4），由后向前在盾構機刀盤（3）前方鉆取多個探測孔（5）；
多個所述探測孔（5）均沿所施工盾構隧道（1）的軸線方向進行布設；
所述盾構機刀盤（3）為圓形刀盤，多個所述鉆孔通道（4）均為沿所述圓
形刀盤的中心軸線進行布設的圓形通孔，多個所述探測孔（5）分別與多
個所述鉆孔通道（4）呈同軸布設；多個所述鉆孔通道（4）包括布設在圓
周線c1上的多個鉆孔通道一和布設在圓周線c2上的多個鉆孔通道二，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；多個所述
鉆孔通道一沿圓周方向進行布設，多個所述鉆孔通道二沿圓周方向進行布
設；其中，圓周線c1的直徑大于圓周線c2的直徑；
多個所述鉆孔通道二中包括一個發射器安裝通道，多個所述探測孔
（5）中與所述發射器安裝通道呈同軸布設的探測孔（5）為發射器安裝孔，
多個所述探測孔（5）中除所述發射器安裝孔之外的探測孔（5）均為接收
器安裝孔；
步驟二、孤石探測：采用超聲波檢測儀（6）且利用步驟一中所鉆取
的多個探測孔（5）進行孤石探測，過程如下：
步驟201、超聲波發射器及超聲波接收器安裝：將超聲波檢測儀（6）
的超聲波發射器（6-1）裝入所述發射器安裝孔內，并向多個所述接收器
安裝孔內均安裝一個超聲波檢測儀（6）的超聲波接收器（6-2），且裝入
多個所述探測孔（5）內的超聲波發射器（6-1）和多個所述超聲波接收器
（6-2）均布設在與盾構機刀盤（3）相平行的同一平面上；
多個所述探測孔（5）的數量為M+1個，多個所述超聲波接收器（6-2）
的數量為M個；所述超聲波發射器（6-1）與M個所述超聲波接收器（6-2）
組成M個超聲波檢測單元；
步驟202、超聲波檢測：將步驟201中所安裝的超聲波發射器（6-1）
和M個所述超聲波接收器（6-2），從多個所述探測孔（5）的后端由后向
前同步移動至前端或者從多個所述探測孔（5）的前端由前向后同步移動
至后端；且由后向前同步移動或由前向后同步移動過程中，通過M個所述
超聲波檢測單元分別對各移動位置處的地層強度進行超聲波檢測；
對各移動位置處的地層強度進行超聲波檢測時，通過M個所述超聲波
檢測單元分別對當前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝
孔之間的超聲波波速c進行檢測，并根據檢測得出的超聲波波速c，對當
前移動位置處所述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度
大小進行判斷；并且，檢測得出的超聲波波速c越快，地層強度越大；
步驟202中進行超聲波檢測過程中，根據各移動位置處判斷得出的所
述發射器安裝孔與M個所述接收器安裝孔之間的地層強度大小變化情況，
對盾構機刀盤（3）前方是否存在孤石以及所存在孤石的位置、大小和強
度進行確定；
步驟三、孤石處理：根據步驟二中所確定孤石的位置、大小和強度，
對盾構機刀盤（3）前方所...

【專利技術屬性】
技術研發人員：孔凡強，楊育僧，張劍，朱汝威，鄒超，石銀生，李海生，劉仲寧，
申請(專利權)人：中鐵一局集團有限公司，
類型：發明
國別省市：陜西;61