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盾构掘进中遇到孤石的几种处理方法

盾构TBM专家交流网 2018-02-13 03:00:32

盾构掘进中遇到孤石的八种处理方法


1.地层注浆加固后盾构推进

   在确认孤石区域后,从地面对孤石周边一定范围的地层采用袖阀管进行加固,待浆液凝固后,浆液将孤石紧紧包裹住,待盾构掘进时,孤石受到刀盘正面的切削作用而破碎,不会被挤压至土体产生较大的扰动,盾构姿态也比较容易控制。


2.钻孔爆破孤石

   地质勘探过程中遇到孤石时,查明孤石的产状、大小、形状并依此来制定爆破孔的数量、分布和装药量,利用小口径钻头从地面下钻,在孤石上钻出爆破眼,然后在小孔内安放适量的静爆炸药对孤石进行爆破,一次爆破完毕后,清除孔内岩块继续进行下一次静爆,进而达到分裂、瓦解孤石的目的。对于垂直高度特别大的巨石可以进行多次爆破直到钻孔穿过巨石。


3.人工挖孔破碎孤石

   在确认孤石所处区域位置后,定出孔位,即可进行开挖。人工挖孔至风化球处,即可对风化球处理采用风钻对风化球进行打眼,间距300mm× 300mm,梅花状布置,孔径40mm,钻孔结束使用劈裂机对风化球进行破碎,破碎后清理吊出,清除至盾构通过此风化球处时的周边各15cm 范围。风化球破碎后,对孔洞进行黏土回填,随填随夯,保证密实度,并在孔中埋设注浆管,在回填完毕后对其进行注浆加固。


4.冲孔桩破碎法

   冲击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。根据孤石大小确定冲击钻机锤头大小、钻孔间距及数量,钻孔前首先探明有无地下管线或其他建()筑物,若钻孔位置地下有管线等市政管道,则需要将钻孔位置旁移一段距离,待钻孔后及时采用原土对钻孔分层回填夯实,并进行土体压密注浆,直至将整个孤石区域处理完毕。


5.盾构超前注浆孔注浆,盾构掘进

 当地面没有注浆加固地层的场地或者在地质条件稍好的地层中盾构掘进,当确认孤石区域之后,把准备好的钢花管从盾构机预留超前注浆孔插入刀盘前方的土体(超前注浆孔的延伸方向与盾构的中轴线存在一个夹角),注浆浆液水灰比采用1 1水泥浆,注浆压力控制在0. 2MPa 以内,注浆压力超过0. 2MPa 时停止注浆。注浆加固范围为隧道周边各3m,球体前方3m,球体后方1m,注浆完成后,调整掘进参数,直接掘进通过孤石,施工时,采用低贯入度、高转速的方式对孤石掌子面进行切削,靠刀盘的冲击破碎能力通过孤石区域。


6.静态爆破

   对孤石进行静态爆破,大石化小,再把小石块从刀盘前方移进土仓由螺旋输送机排出土仓。此方法不进行地面加固,等刀盘抵达孤石表面后,采用盾构机的预留超前注浆孔进行超前注浆,使刀盘前方拱顶形成稳固整体性良好的围岩,然后再开仓对孤石采取静态爆破,将碎石进一步粉碎后由螺旋输送机排出土仓。这种方法同样需要在静爆、处理1m孤石后,盾构机即刻要向前掘进1m,始终保证刀盘与孤石的距离 1m,防止土体坍塌造成地面塌陷。


7.岩石分裂机破碎孤石

   在地质条件较差的地层中,需要先对地层进行加固,若地层条件较好,则可直接开仓,对掌子面孤石用岩石分裂机破碎。岩石分裂机是一种手工操作的设备,利用液压原理,可以控制性地分裂岩石。特别是在对灰尘、飞屑、振动、噪声、废气排放有严格限制而大型拆除设备无法工作的地方,岩石分裂机有其无法替代的特殊优势。


8.盾构机直接掘进

   当工期较紧,没有时间对孤石进行辅助施工,同时孤石区段周围没有管线以及桩基建筑物等存在时,施工中对地层的变形影响要求较低,则可以不进行任何辅助工法,通过调整盾构掘进参数,直接通过。待盾构机刀盘接近孤石后,采用低贯入度,增加泡沫注入量,并以小推力、高转速、低扭矩为指导思想,使刀具对孤石的切削、冲击频率加大,靠刀盘的冲击破碎通过孤石区域。此方法适合处理较大型孤石,且孤石与刀盘的接触面较大。


结语

     孤石处理应本着当地面具有处理条件时,首先考虑地面处理,若不具备条件则采用洞内处理的原则。各种孤石处理方法具有各自的优势和劣势,应根据孤石的大小、位置、形状、周边环境和施工风险等因素确定具体处理方法。施工过程中,尝试了各种破除花岗岩球状风化体的方法,采取了很多针对性措施,在参建各方的共同努力下,最终客服了困难,保证了盾构区间施工顺利进行。



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