本发明属于建筑施工领域，涉及一种tbm隧洞综合地质预报方法。
背景技术：
1、tbm掘进施工有着施工速度快、工期得以缩短，特别是在稳定的围岩中长距离施工时，此特征尤其明显；无爆破作业围岩的损伤小，减轻支护的工作量；振动、噪声小，对周围的居民和结构物的影响小；因机械化施工，安全，作业人员少的诸多优点。因此tbm掘进施工对地质条件也有着极端苛刻的要求，也是tbm掘进施工的劣势所在。
2、目前行业内应对tbm法穿浅埋不良地质段的解决办法主要有：
3、（1）采取在浅埋不良地质段开展大开挖施工，形成深基坑，tbm空推通过不良地质段到达围岩稳定区段后继续掘进的方法；该种方式一方面增加的开挖施工工程量、深基坑施工作业存在诸多危险因素，另一方面深基坑施工有较大环水保压力，对施工场地面积、污水处理配套设施和渣料堆存、处置和后期恢复方面均有要求，不适宜在对生态保护和场地有限的区域实施。
4、（2）在tbm主隧洞一侧设置交通洞作为施工通道采取人工暗挖法解决不良地质对tbm掘进的阻碍或在主洞正顶增加工作井作为施工通道同样采取暗挖法消除不良地质段对tbm掘进的阻碍，同样有方法（1）的诸多缺陷。
技术实现思路
1、本发明的目的是基于上述tbm掘进施工遇到浅埋库区不良地质段时，通过多种地质预报探测方法，洞内外开展对浅埋不良地质段的正确探测，保障采取正确的洞内支护，洞外加固的方案，保障tbm顺利通过过程中的不良地质段。
2、本发明的技术方案为：
3、一种tbm隧洞综合地质预报方法，包括如下步骤：
4、步骤（1）开展地面地质钻探；
5、回转岩芯钻进，过程如下：
6、1.1钻进过程连续进行，成孔困难或需间歇作业时，采用护壁措施；
7、1.2对于钻进回次进尺长度，厚层软土不宜大于2.0m，中厚层软土不宜大于1.0m，地质含粉质成分较多时，不宜超过0.5m，并保证分层清楚，提土率大于80%；在夹有大量砂土互层，取土率不能满足要求时，辅以标准贯入器做土层鉴别；
8、步骤（2）开展洞内超前钻探；
9、结合隧洞内开展的管棚超前支护施工进行，包括：大管棚定位放样→管棚钻孔→收集记录管棚返渣样品→陈列确定刀盘正前方围岩分部；
10、步骤（3）开展激发极化法探测；
11、包括：确定需要开展地质预报的区段位置→系统检查→tbm设备就位→刀盘传感器就位→设备仪器连接→数据收集分析；
12、步骤（4）开展地震波法探测；
13、采用的地震波法超前地质预报工艺，包括：确定地质预报区段位置→确定传感器安装位置→测量提取坐标→安装传感器→锤击岩壁→数据收集分析；
14、步骤（5）根据得到的探测报告综合研判；
15、通过以上几种地质预报方法的综合应用，在正常掘进情况下或遇围岩出现局部变化时，在tbm停机维保时开展三维地震波法及激发极化法地质预报，即可大致判定前方围岩裂隙分部情况和地层含水情况。
16、进一步地，步骤（1）中，取样控制孔钻进采用泥浆护壁，过程中部分采用套管护壁，保持取样位置低于套管底部约1.0m，且保持孔内水位等于或稍高于地下水位；
17、下放取土器之前仔细清孔，孔底残渣厚度不大于10cm，下放取土器时严禁冲击孔底；
18、在地下水位以上、遇水易于浸润而影响土试样质量的土层钻进，采用无水干钻；
19、流塑至可塑状粘性土类，采用薄壁取土器，借助钻机自重，用快速静力连续压入法提取未扰动样，或用重锤少击的方式取样；硬塑至坚硬类粘性土，可采用厚壁式取土器，用快速静力连续压入或重锤少击的方式取样；如强调采取未扰动试样，应改用回转式取土器。砂类、砂砾石类取样，采用厚壁式取土器，采用重锤少击的方式取样；
20、采用重锤少击的方式取样，钻杆应直立，必要时应设置导向固定装置，避免锤击时摇晃。
21、进一步地，步骤（2）中，超前钻探具体按以下进行：
22、钻孔间隔进行，先钻单号孔，套管跟进，钻一孔，注一孔，待全部完成后，再钻双号孔，钻进孔深大于管棚设计长度0.3米以上，以保证顺利安装φ108×6mm钢花管，钻孔孔径比钢管直径大2～3cm；
23、钻机开孔时的钻速宜采用低速，钻进20cm后转入正常钻速；钻进过程中风压根据钻进情况随时调整，基本维持在0.8mpa，转速为40r/min，钻压为30mpa左右；打孔角度为7°，钻进过程中随时对方位角进行复核，发现偏差及时纠正，保证管棚就位于设计位置；
24、钻孔水平容许偏距沿相邻钢管方向不应大于100mm，垂直偏距沿隧道内侧方向不大于200mm。
25、进一步地，步骤（3）中，激发极化搭载装置中，刀盘上通过开孔安装14个测量电极，通过液压驱动实现电极的伸缩，tbm设备提供液压动力并引至主梁内；2圈供电电极安装到护盾上，无穷远b电极、n电极通过打孔安装；2条多芯电缆，其中1条连接14个测量电极，1条连接8个供电电极，同时，通过2根单芯电缆连接电极b与n，探测仪器安装在tbm主控室，电缆连接到主控室的仪器，刀盘前方的液压油与测量电极检测信号通过回转接头传输到tbm后方。
26、进一步地，步骤（3）中，探测时，供电电极供入直流电，测量电极测量两个电极间的电势差，从而计算出视电阻率剖面。通过反演计算，得到探测区域围岩电阻率剖面，对含水构造表现为低阻，对完整围岩表现为高阻，同时结合激发极化半衰时之差与反演低阻体体积估算水量，从而对探测区域地质情况探测；根据三维电阻率图像中电阻率值整体情况，推断该区域围岩地下水情况以及漏水情况；
27、三维电阻率图像中电阻率值局部偏低，推断该区域围岩局部可能出现滴渗水；三维电阻率图像中电阻率值整体较高，推断该区域围岩地下水不发育。
28、进一步地，步骤（4）中，地震的震源和检波器采用分布式的立体布置方式，在震源点上锤击，在锤击岩体产生地震波的同时，触发器产生一个触发信号给基站 然后基站给无线远程模块下达采集地震波指令，并把远程模块传回的地震波数据传输到采集主机，完成地震波数据采集；
29、根据地震波成像、俯视图，结合探测区域的地震波反射成像图和地质分析，推断解释如下：
30、在反射图像上出现零星的正负反射，推断该段落围岩完整性与掌子面基本一致，局部可能发生掉块；
31、在反射图像上出现明显正负强反射，推断该段落围岩完整性差、局部较破碎，局部易发生掉块；
32、在反射图像上出现零星的正负反射，推断该段落围岩完整性差，可能发生掉块完整性差，可能发生掉块；
33、在反射图像上出现 较明显的正负反射结合地质初勘资料及现场开挖条件，推断该段落 围岩与掌子面基本一致、完整性差，可能发生掉块。
34、进一步地，步骤（1）至步骤（4）实际实施前提均建立在tbm隧洞同一桩号段内，在该段桩号内分别实施步骤（1），根据钻探情况确定地层围岩情况；步骤（2）是从隧洞内垂直于掌子面施作探孔，在步骤（1）基础上的进一步验证和深入；步骤（3）针对掘进前方围岩中含水情况的预测；步骤（4）探测前方围岩完整性，裂隙发展，是否存在孤石的情况。
35、本发明中，tbm进入不良地质段之前通过地面地质钻探、洞内地震波法、激发极化法和超前钻探法相结合，对即将进入的不良地质段进行三维地质探测。
36、所采用的地面地质钻探方法能够提供不良地质段地层的岩芯样品，洞内地震波探测法及激发极化探测法控制系统及线路布置均已布置在tbm设备上，且该两种探测方法实施时共用控制硬件设备，超前钻探法实施时所用设备为机载钻孔设备，钻孔深度可达30m。
37、tbm隧洞内地震波法及激发极化法使用的控制系统为同一套机载硬件控制系统，避免了预报实施过程的来回安装，提高了实施效率，消除人员操作影响。
38、采用洞内超前钻探施工使用的钻孔机械为机载设备，在洞内对前方地层施作超前加强支护时对返渣及出情况进行研判，明确前方围岩类别，明确前方地层是否含水。
39、在地面采取的预报措施仅涉及地面钻探施工，对施工场地要求低，对周围纸杯破坏小，避免了环水保风险。
40、针对浅埋不良地质段需同时获得所述的四种探测预报结果进行综合研判，最终确定前方不良地质段地质预报结果。
41、本发明与现有技术比较具有以下优点：
42、本发明专门应用于可实现地面与洞内联合开展预报的浅埋层库区不良地质段地质探测。
43、本发明融合了在洞内利用机载激发极化法三维的地质探测系统，能够探测当前方地层含水量分布情况，形成三维图，形象地反映出前方30m范围地下水分布情况。
44、本发明融合了tbm机载地震波法地质探测系统，能够预测隧洞掌子面前方100m 范围内断层破碎带等不良地质分布情况，得到三维地震波成像图，能预测出对应桩号软弱带、破碎带、断层等地质情况。
45、本发明结合了地面地质钻探实施取出的围岩芯样分析结果，验证并且提高了洞内的地质预报探测结果，保障了tbm掘进施工的洞内防护措施和地面采取加固措施的正确选择。
46、本发明在不良地质段开展支护施工时同时进行对掌子面前方钻探返渣岩样的分析研判及探孔内出水情况，实时掌握隧洞前方的围岩类别及含水情况，有利于及时调整或采取更正确支护措施和掘进参数。
47、本发明能有效解决tbm穿越浅埋库区不良地质段单一方式形成的地质预报结果因其他不明因素影响造成预报结果准确率低的难题。适用于tbm穿越浅埋库区复杂地质情况，因对掘进方围岩类别、围岩节理裂、地层含水情况预报结果不准确造成采取的洞内支护措施不匹配、洞外采取的地层围岩加固措施效果不佳，施工过程中存在突涌水、塌方、卡钻和埋钻的不良地质状况，通过多种探测方法结果的相结合，保障了洞内施工措施和地面加固方案的正确性，可有效节约工程成本，提高施工效率，保证施工安全。