[发明专利]一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法

说明书

本发明公开了一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法，其步骤包括双模隧道掘进机始发段地质环境识别判断、始发阶段模式判别、掘进过程模式选择判别，在掘进过程中进行模式选择时，以装备关键岩机地质感知参数为切入点，通过隧道掘进机关键参数智能分析判别，辅以地勘资料及渣样分析来实现TBM和EPB模式转换的精确判断。本发明解决了双模隧道掘进机最佳模式转换位置判别难题，通过精确的模式转换时机判别，使双模隧道掘进机不同模式的应用更具规范性，提高了双模隧道掘进机在频变地层中的掘进效率，避免了因模式选择不当、判断不准确影响施工效率和引发工程风险。

技术领域

本发明涉及隧道施工技术领域，具体涉及一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法。

背景技术

由于地质环境的多样性及地下工程开发的不可预见性，隧道建设的复杂程度越来越高，当隧道区间地层频繁变化，软土硬岩交互出现时，一种解决方案是针对软土、硬岩地质分别选择相应的盾构、TBM进行施工。但当软土隧道区间或硬岩隧道区间相对较短时该方案造价成本十分高昂。另外一种解决方案是开发集合盾构、TBM功能于一体的新型装备，通过盾构、TBM功能的模式切换来应对这种频变地层隧道区间施工。在此背景下，集合土压盾构和TBM功能于一体的双模式隧道掘进机应运而生，双模式隧道掘进机有两种掘进模式可以切换使用，一种是适用于硬岩地层的TBM掘进模式(硬岩掘进模式)，一种是适用于软岩地层的EPB掘进模式(土压平衡掘进模式)。

针对双模式隧道掘进机相关专利进行比对分析，中铁二局股份有限公司的“TBM-EPB双模式盾构在复合地层中的施工方法，申请号：201410823688.3”、“TBM-EPB双模式盾构机模式转换方法，申请号：201510247576.2”、“TBM-EPB双模式盾构机，申请号：CN201510247612.5”。中铁工程装备集团有限公司的“一种螺旋出渣的双模盾构机及其应用方法，申请号：01811643784.4”、“一种双模盾构螺旋机模式切换装置及使用方法，申请号：201910913491.1”、“一种土压/敞开双模盾构模式转换工法，申请号：201910573483.7”通过这些专利的比对发现，现阶段针对TBM和EPB模式的转换仅仅凭借施工经验进行判断，通常界定软岩地层和硬岩地层交界面10～15米位置作为参考判断标准。

但在实际工程中一方面由于隧道线路区间长，埋深大、地质复杂多变等客观因素，部分隧道区间地质不能够做到详细勘查；一方面也不可能做到对整体线路的地质情况做到精准掌握，这就导致以下问题：

(1)因地质勘查资料的问题，软硬地质交界面难以判断，把软岩地层和硬岩地层交界面10～15米位置作为模式转换位置的参考标准很难把握，模式转换时机判别不准。

(2)模式转换位置判断不准不仅影响施工效率，而且会因模式选择不当引发工程风险。如本应采用TBM模式掘进而采用EPB模式掘进，会引发掘进效率低，刀盘、刀具、螺旋输送机磨损、常压掘进出碴不畅等难题；本应采用EPB模式掘进而采用TBM模式，在突遇富水软土等工况时极容易引发喷涌、喷砂等问题，从而引发工程风险。

为了解决上述难题，本发明旨在通过双模隧道掘进机关键参数分析智能判别，辅以地勘资料及渣样分析的手段，提供一种双模隧道掘进机在频变地层掘进模式选择判别方法。

发明内容

本发明提供一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法，双模隧道掘进机在频变地层掘进模式选择及判别难题，解决了双模隧道掘进机最佳模式转换位置判别难题，通过精确的模式转换时机判别，使双模隧道掘进机不同模式的应用更具规范性，提高了双模隧道掘进机在频变地层中的掘进效率，避免了因模式选择不当、判断不准确影响施工效率和引发工程风险。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

设计一种双模隧道掘进机在频变地层的掘进模式选择判别方法，包括下列步骤：