[实用新型]用于盾构隧道施工的地质超前预报系统

说明书

本实用新型提供一种用于盾构隧道施工的地质超前预报系统，该系统包括：钻孔装置，钻孔装置用于经密封球阀穿过盾构机的支撑环盘周的预留孔，在盾构施工隧道边壁上钻出多个沿隧道径向且环形分布的孔；激振装置，激振装置用于安装在钻孔装置钻出的一个孔中；检波装置，检波装置包括多个安装在钻孔装置钻出的其余孔中且用于接收反射波的检波器；数据处理终端，数据处理终端与所述检波装置通讯连接，数据处理终端用于接收检波装置传输的反射波信号，并对反射波信号进行分析，判断前方地质情况，以实现地质超前预报。本实用新型的地质超前预报系统设有独立的激振装置作为震源，其振动信号比较集中，识别率高，地质超前预报结构准确。

技术领域

本实用新型涉及土木工程施工技术领域，尤其涉及一种用于盾构隧道施工的地质超前预报系统。

背景技术

随着我国经济的不断发展，隧道工程建设也得到了快速发展，而其中最重要的就是隧道施工过程中的安全问题。我国很多隧道地质环境较为复杂，突泥突水等地质灾害时有发生，因而需要采用隧道超前预报技术提前发现隧道开挖过程中的不利地质条件、预报掌子面前方的风险，从而保障施工进度和施工人员安全。采用先进的、科学的隧道超前预报方法来准确预报隧道所通过范围内的不良地质体的性质、规模和状态显得很重要，尤其是在地质条件复杂地段和采用盾构现代施工技术的情况下，为隧道施工的方法、支护形式的变更提供了重要依据，从而减少了施工的盲目性，因而超前预报在隧道施工中具有重大意义。

我国在建的隧道中盾构施工的隧道占比很大，由于盾构法隧道施工对不良地质条件的适应性较差，因盾构机庞大结构及施工特点，很多常规地质预报方法在盾构施工隧道内都无法使用或受到很大限制，致使比较成熟的专门针对或适合于盾构施工的地质超前预报系统较少，或不成熟。

目前盾构隧道施工地质超前预报的方法主要包括BEAM法及声波反射法等。BEAM探测系统的主要部件由可以放置在盾构机操作室里的测量单元和作为测量电极的盾构机刀盘组成。测量单元连接盾构机的制导系统和可编程控制器(PLC)，接收盾构机的位置和掘进状况信号，从而充分数据自动采集和实时显示。声波反射法是中铁西南科学院在“HSP水平声波剖面法”基础上的地质超前预报技术改进，其原理和地震波探测原理相同，利用盾构机掘进时刀盘切割岩石所产生的声波信号作为声波反射法的激发信号。

这些方法中存在的问题包括：1.背景电磁躁声干扰过大，影响预报效果。2.该方法的震源采用的是盾构机刀盘，整个刀盘所产生的振动信号比较发散，利用这种振动信号分辨率低。3.信号采集传感器需要放置在预制混凝土管片后的围岩内，有可能破坏隧道防水。

因此，业界一般认为在盾构法隧道施工中无法应用弹性波法进行地质超前地质预报。

实用新型内容

鉴于此，本实用新型实施例提供了一种用于盾构隧道施工的地质超前预报系统，以消除或改善现有技术中存在的一个或更多个缺陷。

本实用新型的技术方案如下：

一种用于盾构隧道施工的地质超前预报系统，该系统包括：钻孔装置，所述钻孔装置用于经密封球阀穿过盾构机的支撑环盘周的预留孔，在盾构施工隧道边壁上钻出多个沿隧道径向且环形分布的孔；激振装置，所述激振装置用于安装在所述钻孔装置钻出的一个孔中；检波装置，所述检波装置包括多个安装在所述钻孔装置钻出的其余孔中且用于接收反射波的检波器；数据处理终端，所述数据处理终端与所述检波装置通讯连接，所述数据处理终端用于接收所述检波装置传输的反射波信号，并对反射波信号进行分析，判断前方地质情况，以实现地质超前预报。

在一些实施例中，所述检波器为三分量检波器，用于接收X、Y、Z三个方向上的地震波。

在一些实施例中，所述检波器的顶端或中部的外周面一侧设有推靠弹簧，所述推靠弹簧将检波器推靠在另一侧的孔壁上，以使得所述检波器与周围岩体可靠耦合。