地鐵盾構(gòu)區(qū)間孤石探測及處理技術(shù)研究

呂鵬程

摘要：文章針對地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)中的孤石問題，首先分析了孤石對于盾構(gòu)法施工作業(yè)的影響，進(jìn)而以龍洞站～柯木塱站地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工為例，詳細(xì)介紹了孤石的探測以及施工處理技術(shù)，可以為相關(guān)工程施工作業(yè)的開展提供合理的技術(shù)方案支持。

關(guān)鍵詞：孤石探測；地鐵盾構(gòu)；爆破技術(shù)

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0146-02

在地鐵隧道工程施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到球狀風(fēng)化體，也就是孤石，屬于巖體風(fēng)化過程中所特有的地質(zhì)現(xiàn)象。在采用盾構(gòu)法進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工作業(yè)的項(xiàng)目中，由于孤石的形狀以及強(qiáng)度不一，盾構(gòu)機(jī)難以將孤石破碎，不僅會(huì)造成掘進(jìn)的困難，而且會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)刀具的嚴(yán)重磨損，同時(shí)對施工作業(yè)區(qū)域的地層也會(huì)造成擾動(dòng)，影響隧道工程施工安全性以及施工進(jìn)度。因此，必須針對隧道盾構(gòu)施工中的孤石進(jìn)行探測，同時(shí)采取合理的措施對孤石進(jìn)行破碎處理，以確保盾構(gòu)施工作業(yè)的順利進(jìn)行。

1 孤石對盾構(gòu)施工作業(yè)的影響以及處理原則

（1）孤石對于盾構(gòu)掘進(jìn)的影響。由于孤石一般位于砂層及殘積土層中，孤石難以固定，地層也不能產(chǎn)生足夠的破碎反力，在掘進(jìn)過程中孤石就會(huì)隨著土體的破壞而移動(dòng)或被刀具彈開，或者是在刀盤前面循環(huán)，擋在刀盤前面并損壞刀具。如果孤石處在盾構(gòu)的外側(cè)，可能會(huì)擠壓盾構(gòu)使其偏離方向，特別是如果盾構(gòu)機(jī)的一側(cè)是孤石，另一側(cè)是軟弱土層，極易造成隧道軸線的偏斜。

（2）盾構(gòu)掘進(jìn)中孤石的處理方案。對于孤石的處理，應(yīng)當(dāng)首先選擇在地面處理的方式進(jìn)行處理，地面處理?xiàng)l件不具備時(shí)再考慮洞內(nèi)處理。對已探明基巖突起及孤石采用地面處理方案時(shí)，應(yīng)該采用地面跟管鉆機(jī)及地質(zhì)鉆機(jī)垂直打孔裝入炸藥爆破破碎隧道斷面范圍內(nèi)的孤石，將孤石爆破破碎為塊徑小于30cm的塊體。

2 工程項(xiàng)目實(shí)例概況

龍洞站～柯木塱站區(qū)間西起省農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)校處的龍洞站，基本沿廣汕一路向東行進(jìn)到柯木塱小學(xué)處的柯木塱站，途經(jīng)廣汕路熱帶植物所人行天橋，跨廣汕一路高架橋?？履緣i站～高塘石站盾構(gòu)區(qū)間起于柯木塱站，東至高塘石公園，線路基本沿廣汕二路向東行進(jìn)，兩側(cè)主要為臨街商鋪、廠房、民居等。在前期地質(zhì)勘察中，發(fā)現(xiàn)施工段盾構(gòu)隧道內(nèi)存在孤石群，為保證盾構(gòu)機(jī)能安全順利通過，需要對孤石群進(jìn)行預(yù)先爆破破碎

處理。

3 孤石的探測

在本項(xiàng)目中根據(jù)地質(zhì)詳堪資料，由于盾構(gòu)區(qū)間存在孤石發(fā)育現(xiàn)象，為詳細(xì)了解區(qū)間的孤石發(fā)育情況，采取以下兩種措施對孤石進(jìn)行探測：

（1）根據(jù)地質(zhì)詳細(xì)勘測資料組織地質(zhì)補(bǔ)勘工作，沿隧道方向10m間距進(jìn)行鉆孔補(bǔ)勘，對于地質(zhì)資料揭示的孤石發(fā)育地段，進(jìn)行加密鉆孔，加密鉆孔沿隧道方向間距3m，每個(gè)隧道斷面2個(gè)鉆孔進(jìn)行探測。

（2）對于由于地面房屋、交通、征地等原因不能加密鉆孔時(shí)，則采用跨孔CT法進(jìn)行初勘，CT鉆孔間距10～20m。

通過兩種探測方式相結(jié)合，準(zhǔn)確的掌握孤石的位置以及體積等一系列的情況，為施工方案的制定提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

4 孤石處理方案

4.1 爆破施工技術(shù)準(zhǔn)備工作

（1）爆破參數(shù)的確定。爆破參數(shù)主要是對炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)以及孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)等參數(shù)進(jìn)行確定。炸藥單耗計(jì)算公式如下所示：q=k·q0；公式中：q0為水下鉆孔爆破單耗，q0=0.45+（0.05～0.15）H，其中H為水深（m）；K為地下巖體校正系數(shù)（與巖性、埋深及周邊介質(zhì)有關(guān)的系數(shù)），一般取值1.0～2.0。

對于裝藥結(jié)構(gòu)，則是根據(jù)巖體的厚度變化及地表建筑物、管線保護(hù)的要求，分別采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或分段間隔裝藥。在爆破作業(yè)過程可參照上述數(shù)據(jù)試爆后，針對爆破振動(dòng)情況和爆破效果進(jìn)行爆破參數(shù)調(diào)整。

（2）布孔形式、起爆順序及裝藥結(jié)構(gòu)的確定。在項(xiàng)目施工中由于孤石埋深較深，體積和厚度不等，為了便于施工及爆破破碎效果，炮孔間孔距、排距均按0.5m控制。爆破順序?yàn)槭紫葘吘壙走M(jìn)行爆破，然后利用邊緣孔爆破擠壓周圍土層產(chǎn)生的自由面，再對中間孔進(jìn)行逐個(gè)起爆。裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)孤石的厚度確定。

4.2 鉆孔施工

由于工程需要爆破處理的巖石位于地表以下約20m的位置，結(jié)合工程的特殊性以及現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)力量，采用跟管鉆機(jī)及地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔（如存在填石層情況，需采用跟管鉆機(jī)引孔，穿越填石層，地質(zhì)鉆機(jī)在跟管鉆機(jī)的套管內(nèi)繼續(xù)往下鉆孔），跟管鉆機(jī)也可直接成孔。對于鉆孔直徑的確定，土層鉆孔孔徑、巖石鉆孔孔徑均為110mm，如跟管鉆機(jī)引孔穿越填石層，則孔徑應(yīng)大于110mm，確保地質(zhì)鉆機(jī)在跟管鉆機(jī)套管內(nèi)能繼續(xù)往下鉆，成孔后下直徑90mm的PVC套管。鉆孔形式一般選擇垂直鉆孔形式，以便于準(zhǔn)確控制鉆孔方向。

4.3 孤石爆破作業(yè)

（1）火工器材選型。雷管選用瞬發(fā)電雷管和導(dǎo)爆管雷管，炸藥選用防水乳化炸藥，標(biāo)準(zhǔn)直徑為Φ60mm，具體根據(jù)現(xiàn)場的需要加工。

（2）起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)。藥包裝在特制的PVC管體內(nèi)，該起爆體須具有較好的防水性能。炮孔采用正向裝藥起爆，起爆雷管選用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管，且分別屬于兩個(gè)非電起爆網(wǎng)路，兩套網(wǎng)路并聯(lián)后起爆。

（3）爆破安全距離計(jì)算。由于項(xiàng)目兩側(cè)主要為臨街商鋪、廠房、民居，根據(jù)國家《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋所能承受的最大允許安全震動(dòng)速度為3.0～5.0cm/s。為了保證爆破震動(dòng)不影響周圍建筑物的安全及居民生活，按2.0cm/s以下進(jìn)行裝藥設(shè)計(jì)施工。經(jīng)計(jì)算，各種距離條件下的最大一段裝藥量如下表所示：

各種距離條件下的最大一段裝藥量列表如下（v≤2.0cm/s）

爆破中心至建筑物距離m 20 30 40 50

最大一段裝藥量Q 2.44 8.23 19.52 38.12

（4）安全防護(hù)措施。地下深孔爆破不會(huì)有飛石產(chǎn)生，只有在爆破后產(chǎn)生的高壓氣體會(huì)將炮孔內(nèi)的泥漿壓出孔外，為了防止涌出的泥漿飛濺，爆破作業(yè)時(shí)，采取沙包+鐵板的聯(lián)合防護(hù)體系。

（5）爆破質(zhì)量檢驗(yàn)?；鶐r處理后的爆破質(zhì)量通過地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔取芯進(jìn)行驗(yàn)證，以抽取出的完整巖芯單向長度≤30cm為合格。隧道縱向每5延長米抽檢一個(gè)孔，驗(yàn)證抽芯孔應(yīng)在爆破處理范圍內(nèi)隨機(jī)指定。如果抽檢區(qū)域不合格，則補(bǔ)孔進(jìn)行二次爆破。在本項(xiàng)目中，通過對爆破區(qū)域前后鉆孔取芯檢查，發(fā)現(xiàn)爆破效果非常明顯，孤石已經(jīng)得到徹底破碎，爆破前后同一區(qū)域取芯結(jié)果如下圖所示：

爆破前探測發(fā)現(xiàn)孤石 爆破后孤石破碎效果

4.4 地層加固注漿施工

為確保安全，在爆破處理后對隧道周邊松動(dòng)圍巖采用注漿方式充填加固，以提高盾構(gòu)在掘進(jìn)時(shí)周邊圍巖密實(shí)度和自穩(wěn)力。注漿方式一般選擇袖閥管注漿的方式，注漿漿液一般選用水泥-水玻璃雙液漿加固地層。注漿加固范圍主要是對加固深度從地面至隧道結(jié)構(gòu)底板下1m，加固寬度隧道中線左右開挖輪廓線外各1m范圍全部進(jìn)行注漿加固。

5 結(jié)語

在地鐵隧道施工作業(yè)過程中，極易遇到孤石等不良地質(zhì)條件，導(dǎo)致盾構(gòu)施工作業(yè)無法順利的推進(jìn)。因此，在地鐵隧道施工作業(yè)過程中，應(yīng)該做好故事的他探測分析，針對孤石的體積、風(fēng)化程度等詳細(xì)參數(shù)，合理的確定破碎方案，確保盾構(gòu)施工作業(yè)的順利，提高地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 張新金，劉維寧，路美麗，劉衛(wèi)豐，許世偉，李海

鋒.盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合建造地鐵車站技術(shù)的

結(jié)構(gòu)方案初步研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，

（6）.

[2] 謝狀.花崗巖球狀風(fēng)化體地段地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)分

析與控制[D].中南大學(xué)，2010.endprint

摘要：文章針對地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)中的孤石問題，首先分析了孤石對于盾構(gòu)法施工作業(yè)的影響，進(jìn)而以龍洞站～柯木塱站地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工為例，詳細(xì)介紹了孤石的探測以及施工處理技術(shù)，可以為相關(guān)工程施工作業(yè)的開展提供合理的技術(shù)方案支持。

關(guān)鍵詞：孤石探測；地鐵盾構(gòu)；爆破技術(shù)

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0146-02

在地鐵隧道工程施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到球狀風(fēng)化體，也就是孤石，屬于巖體風(fēng)化過程中所特有的地質(zhì)現(xiàn)象。在采用盾構(gòu)法進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工作業(yè)的項(xiàng)目中，由于孤石的形狀以及強(qiáng)度不一，盾構(gòu)機(jī)難以將孤石破碎，不僅會(huì)造成掘進(jìn)的困難，而且會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)刀具的嚴(yán)重磨損，同時(shí)對施工作業(yè)區(qū)域的地層也會(huì)造成擾動(dòng)，影響隧道工程施工安全性以及施工進(jìn)度。因此，必須針對隧道盾構(gòu)施工中的孤石進(jìn)行探測，同時(shí)采取合理的措施對孤石進(jìn)行破碎處理，以確保盾構(gòu)施工作業(yè)的順利進(jìn)行。

1 孤石對盾構(gòu)施工作業(yè)的影響以及處理原則

（1）孤石對于盾構(gòu)掘進(jìn)的影響。由于孤石一般位于砂層及殘積土層中，孤石難以固定，地層也不能產(chǎn)生足夠的破碎反力，在掘進(jìn)過程中孤石就會(huì)隨著土體的破壞而移動(dòng)或被刀具彈開，或者是在刀盤前面循環(huán)，擋在刀盤前面并損壞刀具。如果孤石處在盾構(gòu)的外側(cè)，可能會(huì)擠壓盾構(gòu)使其偏離方向，特別是如果盾構(gòu)機(jī)的一側(cè)是孤石，另一側(cè)是軟弱土層，極易造成隧道軸線的偏斜。

（2）盾構(gòu)掘進(jìn)中孤石的處理方案。對于孤石的處理，應(yīng)當(dāng)首先選擇在地面處理的方式進(jìn)行處理，地面處理?xiàng)l件不具備時(shí)再考慮洞內(nèi)處理。對已探明基巖突起及孤石采用地面處理方案時(shí)，應(yīng)該采用地面跟管鉆機(jī)及地質(zhì)鉆機(jī)垂直打孔裝入炸藥爆破破碎隧道斷面范圍內(nèi)的孤石，將孤石爆破破碎為塊徑小于30cm的塊體。

2 工程項(xiàng)目實(shí)例概況

龍洞站～柯木塱站區(qū)間西起省農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)校處的龍洞站，基本沿廣汕一路向東行進(jìn)到柯木塱小學(xué)處的柯木塱站，途經(jīng)廣汕路熱帶植物所人行天橋，跨廣汕一路高架橋。柯木塱站～高塘石站盾構(gòu)區(qū)間起于柯木塱站，東至高塘石公園，線路基本沿廣汕二路向東行進(jìn)，兩側(cè)主要為臨街商鋪、廠房、民居等。在前期地質(zhì)勘察中，發(fā)現(xiàn)施工段盾構(gòu)隧道內(nèi)存在孤石群，為保證盾構(gòu)機(jī)能安全順利通過，需要對孤石群進(jìn)行預(yù)先爆破破碎

處理。

3 孤石的探測

在本項(xiàng)目中根據(jù)地質(zhì)詳堪資料，由于盾構(gòu)區(qū)間存在孤石發(fā)育現(xiàn)象，為詳細(xì)了解區(qū)間的孤石發(fā)育情況，采取以下兩種措施對孤石進(jìn)行探測：

（1）根據(jù)地質(zhì)詳細(xì)勘測資料組織地質(zhì)補(bǔ)勘工作，沿隧道方向10m間距進(jìn)行鉆孔補(bǔ)勘，對于地質(zhì)資料揭示的孤石發(fā)育地段，進(jìn)行加密鉆孔，加密鉆孔沿隧道方向間距3m，每個(gè)隧道斷面2個(gè)鉆孔進(jìn)行探測。

（2）對于由于地面房屋、交通、征地等原因不能加密鉆孔時(shí)，則采用跨孔CT法進(jìn)行初勘，CT鉆孔間距10～20m。

通過兩種探測方式相結(jié)合，準(zhǔn)確的掌握孤石的位置以及體積等一系列的情況，為施工方案的制定提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

4 孤石處理方案

4.1 爆破施工技術(shù)準(zhǔn)備工作

（1）爆破參數(shù)的確定。爆破參數(shù)主要是對炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)以及孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)等參數(shù)進(jìn)行確定。炸藥單耗計(jì)算公式如下所示：q=k·q0；公式中：q0為水下鉆孔爆破單耗，q0=0.45+（0.05～0.15）H，其中H為水深（m）；K為地下巖體校正系數(shù)（與巖性、埋深及周邊介質(zhì)有關(guān)的系數(shù)），一般取值1.0～2.0。

對于裝藥結(jié)構(gòu)，則是根據(jù)巖體的厚度變化及地表建筑物、管線保護(hù)的要求，分別采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或分段間隔裝藥。在爆破作業(yè)過程可參照上述數(shù)據(jù)試爆后，針對爆破振動(dòng)情況和爆破效果進(jìn)行爆破參數(shù)調(diào)整。

（2）布孔形式、起爆順序及裝藥結(jié)構(gòu)的確定。在項(xiàng)目施工中由于孤石埋深較深，體積和厚度不等，為了便于施工及爆破破碎效果，炮孔間孔距、排距均按0.5m控制。爆破順序?yàn)槭紫葘吘壙走M(jìn)行爆破，然后利用邊緣孔爆破擠壓周圍土層產(chǎn)生的自由面，再對中間孔進(jìn)行逐個(gè)起爆。裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)孤石的厚度確定。

4.2 鉆孔施工

由于工程需要爆破處理的巖石位于地表以下約20m的位置，結(jié)合工程的特殊性以及現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)力量，采用跟管鉆機(jī)及地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔（如存在填石層情況，需采用跟管鉆機(jī)引孔，穿越填石層，地質(zhì)鉆機(jī)在跟管鉆機(jī)的套管內(nèi)繼續(xù)往下鉆孔），跟管鉆機(jī)也可直接成孔。對于鉆孔直徑的確定，土層鉆孔孔徑、巖石鉆孔孔徑均為110mm，如跟管鉆機(jī)引孔穿越填石層，則孔徑應(yīng)大于110mm，確保地質(zhì)鉆機(jī)在跟管鉆機(jī)套管內(nèi)能繼續(xù)往下鉆，成孔后下直徑90mm的PVC套管。鉆孔形式一般選擇垂直鉆孔形式，以便于準(zhǔn)確控制鉆孔方向。

4.3 孤石爆破作業(yè)

（1）火工器材選型。雷管選用瞬發(fā)電雷管和導(dǎo)爆管雷管，炸藥選用防水乳化炸藥，標(biāo)準(zhǔn)直徑為Φ60mm，具體根據(jù)現(xiàn)場的需要加工。

（2）起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)。藥包裝在特制的PVC管體內(nèi)，該起爆體須具有較好的防水性能。炮孔采用正向裝藥起爆，起爆雷管選用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管，且分別屬于兩個(gè)非電起爆網(wǎng)路，兩套網(wǎng)路并聯(lián)后起爆。

（3）爆破安全距離計(jì)算。由于項(xiàng)目兩側(cè)主要為臨街商鋪、廠房、民居，根據(jù)國家《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋所能承受的最大允許安全震動(dòng)速度為3.0～5.0cm/s。為了保證爆破震動(dòng)不影響周圍建筑物的安全及居民生活，按2.0cm/s以下進(jìn)行裝藥設(shè)計(jì)施工。經(jīng)計(jì)算，各種距離條件下的最大一段裝藥量如下表所示：

各種距離條件下的最大一段裝藥量列表如下（v≤2.0cm/s）

爆破中心至建筑物距離m 20 30 40 50

最大一段裝藥量Q 2.44 8.23 19.52 38.12

（4）安全防護(hù)措施。地下深孔爆破不會(huì)有飛石產(chǎn)生，只有在爆破后產(chǎn)生的高壓氣體會(huì)將炮孔內(nèi)的泥漿壓出孔外，為了防止涌出的泥漿飛濺，爆破作業(yè)時(shí)，采取沙包+鐵板的聯(lián)合防護(hù)體系。

（5）爆破質(zhì)量檢驗(yàn)?；鶐r處理后的爆破質(zhì)量通過地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔取芯進(jìn)行驗(yàn)證，以抽取出的完整巖芯單向長度≤30cm為合格。隧道縱向每5延長米抽檢一個(gè)孔，驗(yàn)證抽芯孔應(yīng)在爆破處理范圍內(nèi)隨機(jī)指定。如果抽檢區(qū)域不合格，則補(bǔ)孔進(jìn)行二次爆破。在本項(xiàng)目中，通過對爆破區(qū)域前后鉆孔取芯檢查，發(fā)現(xiàn)爆破效果非常明顯，孤石已經(jīng)得到徹底破碎，爆破前后同一區(qū)域取芯結(jié)果如下圖所示：

爆破前探測發(fā)現(xiàn)孤石 爆破后孤石破碎效果

4.4 地層加固注漿施工

為確保安全，在爆破處理后對隧道周邊松動(dòng)圍巖采用注漿方式充填加固，以提高盾構(gòu)在掘進(jìn)時(shí)周邊圍巖密實(shí)度和自穩(wěn)力。注漿方式一般選擇袖閥管注漿的方式，注漿漿液一般選用水泥-水玻璃雙液漿加固地層。注漿加固范圍主要是對加固深度從地面至隧道結(jié)構(gòu)底板下1m，加固寬度隧道中線左右開挖輪廓線外各1m范圍全部進(jìn)行注漿加固。

5 結(jié)語

在地鐵隧道施工作業(yè)過程中，極易遇到孤石等不良地質(zhì)條件，導(dǎo)致盾構(gòu)施工作業(yè)無法順利的推進(jìn)。因此，在地鐵隧道施工作業(yè)過程中，應(yīng)該做好故事的他探測分析，針對孤石的體積、風(fēng)化程度等詳細(xì)參數(shù)，合理的確定破碎方案，確保盾構(gòu)施工作業(yè)的順利，提高地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 張新金，劉維寧，路美麗，劉衛(wèi)豐，許世偉，李海

鋒.盾構(gòu)法與淺埋暗挖法結(jié)合建造地鐵車站技術(shù)的

結(jié)構(gòu)方案初步研究[J].現(xiàn)代隧道技術(shù)，2009，

（6）.

[2] 謝狀.花崗巖球狀風(fēng)化體地段地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)分

析與控制[D].中南大學(xué)，2010.endprint

摘要：文章針對地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)中的孤石問題，首先分析了孤石對于盾構(gòu)法施工作業(yè)的影響，進(jìn)而以龍洞站～柯木塱站地鐵區(qū)間盾構(gòu)施工為例，詳細(xì)介紹了孤石的探測以及施工處理技術(shù)，可以為相關(guān)工程施工作業(yè)的開展提供合理的技術(shù)方案支持。

關(guān)鍵詞：孤石探測；地鐵盾構(gòu)；爆破技術(shù)

中圖分類號：U455 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2014）06-0146-02

在地鐵隧道工程施工過程中，經(jīng)常會(huì)遇到球狀風(fēng)化體，也就是孤石，屬于巖體風(fēng)化過程中所特有的地質(zhì)現(xiàn)象。在采用盾構(gòu)法進(jìn)行隧道掘進(jìn)施工作業(yè)的項(xiàng)目中，由于孤石的形狀以及強(qiáng)度不一，盾構(gòu)機(jī)難以將孤石破碎，不僅會(huì)造成掘進(jìn)的困難，而且會(huì)造成盾構(gòu)機(jī)刀具的嚴(yán)重磨損，同時(shí)對施工作業(yè)區(qū)域的地層也會(huì)造成擾動(dòng)，影響隧道工程施工安全性以及施工進(jìn)度。因此，必須針對隧道盾構(gòu)施工中的孤石進(jìn)行探測，同時(shí)采取合理的措施對孤石進(jìn)行破碎處理，以確保盾構(gòu)施工作業(yè)的順利進(jìn)行。

1 孤石對盾構(gòu)施工作業(yè)的影響以及處理原則

（1）孤石對于盾構(gòu)掘進(jìn)的影響。由于孤石一般位于砂層及殘積土層中，孤石難以固定，地層也不能產(chǎn)生足夠的破碎反力，在掘進(jìn)過程中孤石就會(huì)隨著土體的破壞而移動(dòng)或被刀具彈開，或者是在刀盤前面循環(huán)，擋在刀盤前面并損壞刀具。如果孤石處在盾構(gòu)的外側(cè)，可能會(huì)擠壓盾構(gòu)使其偏離方向，特別是如果盾構(gòu)機(jī)的一側(cè)是孤石，另一側(cè)是軟弱土層，極易造成隧道軸線的偏斜。

（2）盾構(gòu)掘進(jìn)中孤石的處理方案。對于孤石的處理，應(yīng)當(dāng)首先選擇在地面處理的方式進(jìn)行處理，地面處理?xiàng)l件不具備時(shí)再考慮洞內(nèi)處理。對已探明基巖突起及孤石采用地面處理方案時(shí)，應(yīng)該采用地面跟管鉆機(jī)及地質(zhì)鉆機(jī)垂直打孔裝入炸藥爆破破碎隧道斷面范圍內(nèi)的孤石，將孤石爆破破碎為塊徑小于30cm的塊體。

2 工程項(xiàng)目實(shí)例概況

龍洞站～柯木塱站區(qū)間西起省農(nóng)林職業(yè)技術(shù)學(xué)校處的龍洞站，基本沿廣汕一路向東行進(jìn)到柯木塱小學(xué)處的柯木塱站，途經(jīng)廣汕路熱帶植物所人行天橋，跨廣汕一路高架橋?？履緣i站～高塘石站盾構(gòu)區(qū)間起于柯木塱站，東至高塘石公園，線路基本沿廣汕二路向東行進(jìn)，兩側(cè)主要為臨街商鋪、廠房、民居等。在前期地質(zhì)勘察中，發(fā)現(xiàn)施工段盾構(gòu)隧道內(nèi)存在孤石群，為保證盾構(gòu)機(jī)能安全順利通過，需要對孤石群進(jìn)行預(yù)先爆破破碎

處理。

3 孤石的探測

在本項(xiàng)目中根據(jù)地質(zhì)詳堪資料，由于盾構(gòu)區(qū)間存在孤石發(fā)育現(xiàn)象，為詳細(xì)了解區(qū)間的孤石發(fā)育情況，采取以下兩種措施對孤石進(jìn)行探測：

（1）根據(jù)地質(zhì)詳細(xì)勘測資料組織地質(zhì)補(bǔ)勘工作，沿隧道方向10m間距進(jìn)行鉆孔補(bǔ)勘，對于地質(zhì)資料揭示的孤石發(fā)育地段，進(jìn)行加密鉆孔，加密鉆孔沿隧道方向間距3m，每個(gè)隧道斷面2個(gè)鉆孔進(jìn)行探測。

（2）對于由于地面房屋、交通、征地等原因不能加密鉆孔時(shí)，則采用跨孔CT法進(jìn)行初勘，CT鉆孔間距10～20m。

通過兩種探測方式相結(jié)合，準(zhǔn)確的掌握孤石的位置以及體積等一系列的情況，為施工方案的制定提供準(zhǔn)確的依據(jù)。

4 孤石處理方案

4.1 爆破施工技術(shù)準(zhǔn)備工作

（1）爆破參數(shù)的確定。爆破參數(shù)主要是對炸藥單耗、孔網(wǎng)參數(shù)以及孔網(wǎng)結(jié)構(gòu)等參數(shù)進(jìn)行確定。炸藥單耗計(jì)算公式如下所示：q=k·q0；公式中：q0為水下鉆孔爆破單耗，q0=0.45+（0.05～0.15）H，其中H為水深（m）；K為地下巖體校正系數(shù)（與巖性、埋深及周邊介質(zhì)有關(guān)的系數(shù)），一般取值1.0～2.0。

對于裝藥結(jié)構(gòu)，則是根據(jù)巖體的厚度變化及地表建筑物、管線保護(hù)的要求，分別采用連續(xù)裝藥結(jié)構(gòu)或分段間隔裝藥。在爆破作業(yè)過程可參照上述數(shù)據(jù)試爆后，針對爆破振動(dòng)情況和爆破效果進(jìn)行爆破參數(shù)調(diào)整。

（2）布孔形式、起爆順序及裝藥結(jié)構(gòu)的確定。在項(xiàng)目施工中由于孤石埋深較深，體積和厚度不等，為了便于施工及爆破破碎效果，炮孔間孔距、排距均按0.5m控制。爆破順序?yàn)槭紫葘吘壙走M(jìn)行爆破，然后利用邊緣孔爆破擠壓周圍土層產(chǎn)生的自由面，再對中間孔進(jìn)行逐個(gè)起爆。裝藥結(jié)構(gòu)應(yīng)該根據(jù)孤石的厚度確定。

4.2 鉆孔施工

由于工程需要爆破處理的巖石位于地表以下約20m的位置，結(jié)合工程的特殊性以及現(xiàn)有的機(jī)械設(shè)備和技術(shù)力量，采用跟管鉆機(jī)及地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行鉆孔（如存在填石層情況，需采用跟管鉆機(jī)引孔，穿越填石層，地質(zhì)鉆機(jī)在跟管鉆機(jī)的套管內(nèi)繼續(xù)往下鉆孔），跟管鉆機(jī)也可直接成孔。對于鉆孔直徑的確定，土層鉆孔孔徑、巖石鉆孔孔徑均為110mm，如跟管鉆機(jī)引孔穿越填石層，則孔徑應(yīng)大于110mm，確保地質(zhì)鉆機(jī)在跟管鉆機(jī)套管內(nèi)能繼續(xù)往下鉆，成孔后下直徑90mm的PVC套管。鉆孔形式一般選擇垂直鉆孔形式，以便于準(zhǔn)確控制鉆孔方向。

4.3 孤石爆破作業(yè)

（1）火工器材選型。雷管選用瞬發(fā)電雷管和導(dǎo)爆管雷管，炸藥選用防水乳化炸藥，標(biāo)準(zhǔn)直徑為Φ60mm，具體根據(jù)現(xiàn)場的需要加工。

（2）起爆網(wǎng)路設(shè)計(jì)。藥包裝在特制的PVC管體內(nèi)，該起爆體須具有較好的防水性能。炮孔采用正向裝藥起爆，起爆雷管選用兩發(fā)瞬發(fā)電雷管，且分別屬于兩個(gè)非電起爆網(wǎng)路，兩套網(wǎng)路并聯(lián)后起爆。

（3）爆破安全距離計(jì)算。由于項(xiàng)目兩側(cè)主要為臨街商鋪、廠房、民居，根據(jù)國家《爆破安全規(guī)程》規(guī)定，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)房屋所能承受的最大允許安全震動(dòng)速度為3.0～5.0cm/s。為了保證爆破震動(dòng)不影響周圍建筑物的安全及居民生活，按2.0cm/s以下進(jìn)行裝藥設(shè)計(jì)施工。經(jīng)計(jì)算，各種距離條件下的最大一段裝藥量如下表所示：

各種距離條件下的最大一段裝藥量列表如下（v≤2.0cm/s）

爆破中心至建筑物距離m 20 30 40 50

最大一段裝藥量Q 2.44 8.23 19.52 38.12

（4）安全防護(hù)措施。地下深孔爆破不會(huì)有飛石產(chǎn)生，只有在爆破后產(chǎn)生的高壓氣體會(huì)將炮孔內(nèi)的泥漿壓出孔外，為了防止涌出的泥漿飛濺，爆破作業(yè)時(shí)，采取沙包+鐵板的聯(lián)合防護(hù)體系。

（5）爆破質(zhì)量檢驗(yàn)?；鶐r處理后的爆破質(zhì)量通過地質(zhì)鉆機(jī)鉆孔取芯進(jìn)行驗(yàn)證，以抽取出的完整巖芯單向長度≤30cm為合格。隧道縱向每5延長米抽檢一個(gè)孔，驗(yàn)證抽芯孔應(yīng)在爆破處理范圍內(nèi)隨機(jī)指定。如果抽檢區(qū)域不合格，則補(bǔ)孔進(jìn)行二次爆破。在本項(xiàng)目中，通過對爆破區(qū)域前后鉆孔取芯檢查，發(fā)現(xiàn)爆破效果非常明顯，孤石已經(jīng)得到徹底破碎，爆破前后同一區(qū)域取芯結(jié)果如下圖所示：

爆破前探測發(fā)現(xiàn)孤石 爆破后孤石破碎效果

4.4 地層加固注漿施工

為確保安全，在爆破處理后對隧道周邊松動(dòng)圍巖采用注漿方式充填加固，以提高盾構(gòu)在掘進(jìn)時(shí)周邊圍巖密實(shí)度和自穩(wěn)力。注漿方式一般選擇袖閥管注漿的方式，注漿漿液一般選用水泥-水玻璃雙液漿加固地層。注漿加固范圍主要是對加固深度從地面至隧道結(jié)構(gòu)底板下1m，加固寬度隧道中線左右開挖輪廓線外各1m范圍全部進(jìn)行注漿加固。

5 結(jié)語

在地鐵隧道施工作業(yè)過程中，極易遇到孤石等不良地質(zhì)條件，導(dǎo)致盾構(gòu)施工作業(yè)無法順利的推進(jìn)。因此，在地鐵隧道施工作業(yè)過程中，應(yīng)該做好故事的他探測分析，針對孤石的體積、風(fēng)化程度等詳細(xì)參數(shù)，合理的確定破碎方案，確保盾構(gòu)施工作業(yè)的順利，提高地鐵隧道盾構(gòu)施工作業(yè)效率。

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