[發明專利]一種地鐵盾構穿越超大直徑孤石的預處理方法

在審

• 申請號: 202011222404.7
• 申請日: 2020-11-05
• 公開（公告）號: CN112324443A
• 公開（公告）日: 2021-02-05
• 發明（設計）人: 方治綱;劉國杰;傅重陽;趙山杰;段久波;劉志如;鄭保才;寧軻;王小鵬;石林峰;楊體凱;韓斌;李學飛;陳海波;王浩;張濤;韓宏偉;王文明;劉俊
• 申請（專利權）人: 中鐵三局集團有限公司;中鐵三局集團第五工程有限公司
• 主分類號: E21D9/00
• 分類號: E21D9/00;E21D9/06
• 代理公司: 太原晉科知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 14110
• 代理人: 任林芳

本發明提供一種地鐵盾構穿越超大直徑孤石的預處理方法，屬于地鐵盾構隧道孤石預處理施工技術領域，利用多種地球物理探測方法綜合探測技術，進行綜合解譯，實現對掘進面前方沿線空洞和孤石準確識別與成像，采用旋挖鉆+潛孔錘接力法對孤石進行提前預處理，上部全、強風化閃長巖地層采用旋挖鉆機成孔，下部極硬巖（強度達到260MPa以上），采用潛孔錘鉆機進行孤石置換作業，有效提高了成孔效率，同時，可提前發現盾構掘進范圍內空洞，采用低強度砼進行填筑，有效降低了掘進過程中對刀盤及刀具的損耗。實現了盾構掘進與孤石置換同步施工，互不影響，整個施工過程無需進行土體注漿加固，最大化的減少盾構隧道施工對周邊生態環境造成影響。

技術領域

本發明屬于地鐵盾構孤石置換技術領域，具體涉及一種地鐵盾構穿越超大直徑孤石的預處理方法。

背景技術

盾構掘進中孤石的存在對盾構掘進造成極大的影響，是盾構掘進中面臨的重大技術難題，在實際施工過程中，如果遇到超大直徑孤石及大規模孤石群，硬巖巖石強度極高，導致施工難度大，盾構在孤石群中掘進時，孤石在地層內會發生隨機滾動，極易造成刀盤偏載，盾構姿態難以控制，在此條件下掘進，刀盤貫入度極低，掘進過程對周邊土體擾動大，容易造成底層沉降超標，甚至危及周邊建（構）物安全，同時在掘進過程中刀具容易發生崩刃、斷軸及螺栓易松動等現象，對盾構掘進施工影響極大。

盾構工法孤石處理主要有以下幾種方法：

1、地面鉆孔預爆破處理：根據勘察情況，采用鉆爆法處理孤石，利用炸藥對巖石的破壞，結合需求爆破破碎的粒徑要求，進行適當的補孔、裝藥。一次爆破完畢后，清除孔內巖塊繼續進行下一次爆破，進而達到分裂、瓦解孤石的目的。

此方法存在以下問題：1）爆破審批周期長，炮眼鉆孔作業，施工效率低，同時爆破孔的數量、分布和裝藥量對孤石破碎效果影響極大，施工過程控制難度大；2）本區間周邊為居民樓、商鋪及河道，爆破施工對隧道周邊土體造成擾動，對周邊建（構）物安全產生極大影響，需要對周邊土體進行注漿加固。

2、盾構超前注漿孔注漿后盾構掘進：把準備好的鋼花管從盾構機預留超前注漿孔插入刀盤前方的土體，注漿加固后，靠刀盤的沖擊破碎能力通過孤石區域。

此方法存在以下問題：1）全斷面注漿對周邊環境影響較大，特別是對濟南地區泉脈發育地層影響極大；2）僅將孤石通過注漿固定牢固，但掘進過程中對刀盤及刀具的損耗較大，無形中增加了施工成本。

3、巖石分裂機破碎孤石：盾構機開倉，對掌子面孤石用巖石分裂機破碎。

此方法存在以下問題：1）需要開倉后進行孤石處理，空間小，工人操作難度大，風險高；2）地質條件不好的區域，需要對周邊土體提前進行加固。

4、靜態爆破孤石：刀盤達到孤石表面后，采用盾構機的預留超前注漿孔進行超前注漿，使刀盤前方拱頂形成穩固整體良好的圍巖，然后再開倉對孤石采取靜態爆破，將碎石進一步粉碎后由螺旋輸送機排出土倉。

此方法存在以下問題：1）需要開倉后進行孤石處理，空間小，工人操作難度大，風險高；2）刀盤達到孤石表面后，才能對孤石進行處理，處理過程中，盾構無法掘進施工。

在泉脈發育區域這種特殊地質條件下，注漿加固施工會對周邊泉脈產生污染，同時會使泉脈造成永久性堵塞，嚴重影響了生態環境。

發明內容

本發明的目的是為克服上述現有技術的不足，提供一種地鐵盾構穿越超大直徑孤石及孤石群軟弱不均地層孤石預處理方法，避免采用現有技術中使用注漿和爆破的常規手段，保證孤石處理與盾構掘進施工同步進行，互不影響，同時最大化的減少盾構隧道施工對周邊生態環境造成影響，提高富水軟硬不均超大直徑孤石群、空洞地層盾構隧道施工效率。

為實現上述目的，提出一種地鐵盾構穿越超大直徑孤石的預處理方法，包括：