【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及隧道盾構施工，尤其涉及一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統及方法。
技術介紹
1、隨著城市規模不斷擴大，地面宜建空間資源的緊張，極大加劇了人們對地質災害多發區的開發利用。在隧道施工過程中，常常會遇到孤石(沒有固定位置的石塊)等障礙物，孤石按成因可分為兩類：一、花崗巖風化程度不一致形成的孤石，即在地下水作用下，裂隙發育區的原巖風化程度較高，裂隙相對不發育區，原巖的風化程度較低，裂隙發育不均性、不規則性就導致風化程度不均勻，最終形成了孤石；二、古河道搬運孤石，因大自然形成的孤石在受到雨水沖刷、河流搬運，最終沉積至河道底部，基本都存在淤泥質土和淤泥夾砂地層中，強度都很高。孤石分布不均、大小位置難以準確確定，處理工序極其復雜、難度大。
2、盾構在孤石地層掘進給施工帶來很大的不確定性，不僅會對施工進度造成影響，還會對隧道的使用安全造成威脅，具體表現為：①掘進非常困難并頻繁卡刀盤；②盾構機姿態難以控制；③刀具磨損非常嚴重，刀圈崩斷，刀座、刀盤變形；④更換刀具困難，花崗巖殘積層不穩定，遇水膨脹崩解，泥化以致流淌，必須進行地面或洞內加固，加固后再進行氣壓換刀，耗用大量時間；⑤掘進震動大，對保護地面建筑物不利等。因此，對隧道范圍內的孤石進行有效處理技術是十分重要的。
3、傳統的孤石處理技術包括以下幾種：①爆破拆除：對于較大塊的孤石，采用爆破拆除的方式進行處理，但需要合理確定爆破參數和方向，合理設置爆破裝置，確保拆除的效果和安全；②機械清理：對于較小的碎石和雜物，可以采用機械清理的方式進行處理，即使用挖掘機等專
4、然而，傳統爆破拆除孤石技術對較大孤石進行爆破拆除時，炸藥用量過少處理孤石效果不佳，炸藥用量過多將嚴重威脅施工安全問題。
技術實現思路
1、本專利技術的目的在于提供一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統及方法，旨在解決現有爆破拆除方法孤石拆除時，炸藥量不合理會對施工安全的威脅的問題。
2、為實現上述目的，第一方面，本專利技術提供了一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，包括以下步驟：
3、通過掘進模塊掘進隧道，并通過孤石探測模塊探測孤石位置、大小和形狀；
4、孤石壓裂模塊基于所述孤石位置進行預處理、鉆孔和壓裂操作，分裂孤石形成孤石碎塊；
5、布置鐵網包裹孤石碎塊，并開槽取出所述孤石碎塊。
6、其中，所述孤石周圍位置進行預處理為鉆孔注漿。
7、其中，所述孤石壓裂模塊基于所述孤石位置進行預處理、鉆孔和壓裂操作，分裂孤石形成孤石碎塊還包括：
8、通過所述掘進模塊擴大隧道直徑。
9、第二方面，本專利技術還提供了一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統，包括掘進模塊、孤石探測模塊、孤石壓裂模塊和鐵網，所述掘進模塊分別與所述孤石探測模塊和所述孤石壓裂模塊連接；
10、所述掘進模塊，用于掘進隧道，并在壓裂孤石后擴大隧道直徑；
11、所述孤石探測模塊，用于探測掘進隧道中的孤石位置、大小及形狀；
12、所述孤石壓裂模塊，用于對探測的孤石周圍進行注漿、并對孤石進行鉆孔和壓裂操作，將孤石分裂為孤石碎塊；
13、所述鐵網，用于包裹孤石碎塊，從排石槽取出孤石碎塊后恢復所述掘進模塊的掘進工作。
14、其中，所述掘進模塊包括主體、信號采集單元、控制單元、刀盤、切削刀、壓力接收器、擴徑刀和信號傳輸線，所述主體分別與所述信號采集單元、所述控制單元和所述刀盤連接，所述切削刀、所述壓力接收器和所述擴徑刀分別與所述刀盤連接，所述信號傳輸線分別與所述信號采集單元、所述控制單元和所述壓力接收器連接；
15、所述主體，對所述信號采集單元、所述控制單元、所述刀盤、所述切削刀、所述壓力接收器、所述擴徑刀、所述信號發射板和所述信號傳輸線提供安裝場所；
16、所述信號采集單元，用于采集掘進過程中所述壓力接收器接收的壓力信號；
17、所述控制單元，基于所述信號采集單元采集的壓力信號控制掘進狀態；
18、所述刀盤，用于隧道施工掘進，開挖掌子面巖土、穩定掌子面和攪拌土體；
19、所述切削刀，用于將巖土切割成較小的顆粒；
20、所述壓力接收器，用于采集所述切削刀所承受的壓力；
21、所述擴徑刀，用于擴大隧道直徑；
22、所述信號傳輸線，用于所述信號采集單元、所述控制單元、所述壓力接收器和所述信號發射板之間的數據傳輸。
23、其中，所述孤石探測模塊包括信號發射板和信號采集桿，所述信號發射板與所述刀盤連接，所述信號采集桿埋設在隧道工作面的斜前方的未開挖區域；
24、所述信號發射板，用于發射信號探索孤石的位置、大小和形狀；
25、所述信號采集桿，用于采集所述信號發射板發射探測孤石的信號。
26、其中，所述孤石壓裂模塊包括壓裂單元和鉆桿，所述壓裂單元和所述鉆桿分別與所述信號傳輸線連接；
27、所述鉆桿，用于向孤石進行鉆孔；
28、所述壓裂單元，用于對孤石在鉆孔內進行壓裂，將孤石壓裂成孤石碎塊。
29、本專利技術的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，通過掘進模塊掘進隧道，并通過孤石探測模塊探測孤石位置、大小和形狀；孤石壓裂模塊基于所述孤石位置進行預處理、鉆孔和壓裂操作，分裂孤石形成孤石碎塊；布置鐵網包裹孤石碎塊，并開槽取出所述孤石碎塊，該方法可以有效處理孤石，提高掘進效率，減少施工成本，無需使用炸藥拆除孤石，避免了爆破拆除方法炸藥量不合理對施工安全的威脅，解決現有爆破拆除方法孤石拆除時，炸藥量不合理會對施工安全的威脅的問題。
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1.一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，
3.如權利要求1所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，
4.一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統，如權利要求1-2中任一項所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，
5.如權利要求4所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統，其特征在于，
6.如權利要求5所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統，其特征在于，
7.如權利要求5所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統，其特征在于，
【技術特征摘要】
1.一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.如權利要求1所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，
3.如權利要求1所述的一種隧道掘進一體式處理較大孤石的方法，其特征在于，
4.一種隧道掘進一體式處理較大孤石的系統，如權利要求1-2中任一...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李佳明，張樹光，來小旭，劉軼品，劉文博，黃翔，高磊，
申請(專利權)人：桂林理工大學，
類型：發明
國別省市：
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