地铁盾构区间孤石处理方法探讨

摘要：地铁施工中最常见的问题就是盾构区间孤石的开挖处理，现在多数的地铁施工的过程中会遇到盾构穿越孤石地层等复杂地质的情况，只有研究这个施工难点，找到孤石处理方法以及相关的施工技术这样才能够保证施工的顺利进行。

关键词：地铁施工技术；盾构区间；孤石处理；开挖处理；盾构掘进过程 文献标识码：A

中图分类号：U455 文章编号：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 孤石的危害

1.1 工期

在实际的施工过程中遇见孤石、孤石群及基岩突起，由于掘进的难度非常大，降低劳动效率，从而严重影响工期，也使安全管理的难度进一步增大。

1.2 效益

在实际的施工过程中遇见孤石不仅仅影响开挖的速度，而且对于施工中人、材、机等费用的增加也是非常大的。在盾构掘进的过程中遇见孤石可能会出现刀座变形、刀盘变形、刀盘受力不均匀导致主轴承受损或主轴承密封被破坏、刀具磨损严重等需更换刀盘、刀具，刀盘磨耗导致刀盘强度和刚度降低。从而增加成本，减少效益，使好多项目面临亏损的境地。

2 方法的探讨与研究

2.1 厦门地铁1号线的地质、水文概况

本工程的位于厦门市，工程地质情况是自上而下情况为粉质粘土、粗砂、全风化花岗岩。水文地质情况：砂土富水性好，为强透水层，含水量较大。

2.2 孤石探测方法

为探明孤石的分布情况，采用以钻探为主，孤石探测分为出现可能性最大、很大、较大及一般等四个区域，其划分的方法采用地质分析法、工程调查法和物探方法，再结合钻孔进行验证的综合探测方案。

2.3 孤石爆破试验

经过实际的地质勘查结果显示如果遇见孤石或孤石群，我们要确定孤石的大小以及分布情况，通过勘察孤石的大小与分布来确定爆破的数量、分布以及炮眼的大小。首先我们进行孤石爆破试验，进行爆破炮眼的布置以及炮眼深度的确定，在进行地勘报告的分析后确定装药量，通过试验来确定孤石爆破的技术参数。

3 孤石处理方法

3.1 爆破处理

在经过地勘勘察之后对于出现大面积孤石的地区采取静态爆破，在进行炮眼布置时应该依据地勘报告的孤石面积来设置炮眼的间距和装药的数量以及爆破的形式，考虑到实际施工中盾构机的实际出土能力，应该将孤石爆破的粒径越小越好，这样有利于盾构机的开挖与出土。为了达到这一效果，我们在进行炮眼设置和药量计算时都要充分地考虑到这个问题，在实际的爆破过程中要精准地计算出炮眼的位置和深度以及装药量。

3.1.1 孤石爆破参数。对于探测到的孤石，具备地面处理条件的优先选用爆破法处理，并利用原探测孔。

R≤1.0米，设爆破孔1个，炸药单耗：5kg/立方米

1.0

2.0

3.0

R>5.0米，设爆破孔8个以上，装药量按4.2kg/立方米

3.1.2 基岩突起处理。对于探测到的基岩突起，采用爆破法处理，并利用原探测孔。爆破孔布置如下：

图1 炮眼布置网络图

炸药单耗5kg/立方米。

3.2 全回旋钻机清除孤石

采用全回旋套管钻机清除孤石主要工艺为：地质钻探明孤石→全回旋套管钻机定位→同步进行全套管设备场地布置与机械、电力系统、后台作业指挥系统定位→作业平台就位→吊装设备就位→套管回旋压入→回旋偏心切削→全断面回旋切断→清除障碍物→障碍物装卸处理→分段清除至作业深度→起拔套管→同步回填砼作业→主机台定位销撤除→转场施工重复上述步骤循环至全部施工完毕→端头加固→盾构机推进。

3.2.1 钻机定位。在进行开钻前应该准确的定位钻机并把逐级安装在桩芯位置。将钻机的设备安装和检查完毕能够进行工作的状态在开始钻机的定位。钻机定位的准确程度直接影响到全回旋钻机的质量。

3.2.2 清理上层土体。在开钻前应该对上层土体清理干净，可以采用反复旋转套管，用冲抓斗对套管内进行挖掘，这样就可以很好的清理的上层土体，使得钻进的工作更加的顺利。

3.2.3 孤石砸碎及清理。在钻进的过程中遇见孤石时，在前端的钻头上安装更加坚硬的钻头一边回旋切削，一边用落锤砸碎，然后可以采用机械开挖的方式将碎石清理干净。

3.2.4 回填C15砼。为了保证轻度对于钻进的孔道应该采用C15砼进行灌注知道灌满为止。在进行灌注时应该注意灌注的饱满程度，一定要灌注饱满否则将会出现质量问题。

3.3 冲孔桩破碎法

这种方法也是一种比较常见的破碎孤石的办法，首先我们要知道什么是冲孔桩破碎法。所谓的冲孔桩破碎法是指确定孤石的位置、大小和形状后，在地表采用十字冲击锤冲击破碎孤石的施工方法。在采用这种方法时我们应该准确地判断出孤石的大小和面积，只有我们知道这些关键的数据对于我们采用钻机的钻头的大小以及钻孔数量和间距的设置都有很大的决定作用。在进行施工前应该仔细地阅读图纸，看看是否有地下管道影响钻进施工，如果有市政管道影响钻进应该及时地更改钻进的位置，钻进施工完成后应该及时地回填并且夯实，在回填夯实结束后应该注浆密实，直到整个孤石区域施工结束后。

3.4 盾构机直接掘进

在地勘报告中硬度比较小的全风化花岗岩、强风化花岗岩或者较好的地质条件，我们在掘进的过程中遇见这样的孤石，我们可以采用盾构机掘进的方式进行孤石的处理。

4 结语

在厦门地铁施工中遇见孤石区域，根据勘察现场实际的工程地质情况，对于孤石的大小和面积做出准确的判断，采用了最适合于这种地质处理孤石的方式和方法，使劳动成本下降30%/处，造价降低至少20万/处左右。孤石80处，创造价值1600万。例如：孤石的工程量是66.3立方米，采用孤石爆破可以在2～3天完成掘进工作，而盾构机直接掘进则需要25天左右，因此采用了最适合于这种地质处理孤石的方法保证工期能够按时完成，从而提高了效益，加快了进度，保证了地铁施工的质量和安全。

参考文献

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作者简介：范验曾（1973-），男，山东单县人，中铁十二局集团第二有限公司工程师，研究方向：地铁盾构区间孤石处理方法。

（责任编辑：陈 倩）