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[分享]孤石和基岩凸起地层隧道施工技术要点分析
1引言孤石和基岩凸起地层是盾构法施工的难点，处置孤石首选是在地表停止处置，其次才思索在洞内处置。而基岩凸起地层普通处在岩土接壤面，隧道上部是软塑状土层，下部为岩层，地层特性是上软下硬。在这种地层施工，隧道容易发作塌方，刀具偏磨、损坏、线路偏移等问题。近年来，随着对孤石和基岩凸起地层盾构隧道施工的认识，构成了许多此类工程施工经历总结。孤石和基岩凸起施工技术在勘探、空中预处置、洞内处置等方面有了长足的进步。
2孤石和基岩凸起地层成因及特性
2.1孤石和基岩凸起地层成因孤石和基岩凸起地层的构成主要有两方面缘由：
(1)孤石主要存在于花岗岩地层中，因受矿物风化不均而构成的残留体，是一种常见的风化残积现象;(2)人工回填形成的孤石;
(3)基岩凸起是由于线路选择时，综合思索线路走型、隧道埋深、施工工法、空中建筑物等，使隧道经过岩土接壤层面，其下伏基岩成因多种多样，隧道断面基岩上部通常为黏土、砂层等;
2.2孤石和基岩凸起地层特性孤石大局部为花岗岩球状风化体，强度高特性，其散布具有离散性大有一定规律：
(1)主要散布于全风化带和强风化带，偶然在填土层中呈现;
(2)在垂直风化剖面上，随着高程的增加，球状风化体越来越密集，而体积越来越小;
(3)基岩凸起地层具有以下特性：
①基岩凸起地层处必存在岩土接壤面，下伏岩体因不同地域多种多样;
②除断裂带外，基岩凸起地层连续起伏，占隧道断面比例有一定趋向上升或降落;
③地层上伏土层和下伏基岩岩土力学性能差别明显。
3孤石和基岩凸起勘探施工办法要降低或消弭盾构施工面对孤石和基岩凸起地层的风险，隧道施工前应探明孤石的散布状况和基岩凸起状况：
(1)隧道传统超前地质预告勘探多采用钻探为主，取芯实验考证的勘探办法;
(2)孤石和基岩勘探普通采取钻孔勘探，后因物探技术的开展，随着瞬变电磁法、地震波反射法、地质雷达勘探、程度声波反射法、红外探水法、跨孔电阻率层析成像勘探在隧道超前地质勘探的应用，孤石和基岩勘探经常采用互相印证的综合计划。
4孤石和基岩凸起隧道施工空中预处置技术剖析
孤石和基岩凸起地层隧道采用盾构施工难度大，风险系数高，严重可招致整个工程失败，随着施工技术的开展，隧道施工越来越多的采用空中预处置技术。目前业界对孤石和基岩凸起地处置准绳是能停止空中预处置的提早停止空中预处置，空中不具备处置作业条件的，停止洞内处置。空中预处置的办法有：
①对孤石和基岩凸起隧道中的脆弱地层加固，改动其工程地质力学性能，与孤石和基岩性能接近构成均质地层隧道;
②、对孤石和基岩停止破碎或肃清处置，采用的办法有人工挖孔桩废除孤石和基岩、钻孔桩冲击破碎孤石和基岩、空中密集钻孔法破碎孤石和基岩、空中钻孔爆破法破碎孤石和基岩，特性都是破碎孤石和基岩，降低岩石RQD值，使盾构能顺利掘进经过。详细采取办法需求依据地层状况、空中环境、盾构机参数等选取适宜的办法。珠海城际铁路盾构工程经屡次研讨剖析及实验，对孤石采取空中注浆加固和基岩空中深孔爆碎预处置施工：
4.1空中注浆加固要点剖析
(1)加固范围：加固范围为沿线路纵向加固长度刀盘前后各3m，横向加固宽度为隧道范围及隧道两侧各2m，竖向加固高度为隧道范围及拱顶以上1.5m;且加固土层能将孤石包含在内。
(2)注浆孔布置计划要点：①采用梅花型布孔;②孔与孔之间的间距为1.2m;③注浆孔向外扩散的半径设定为0.75m。
(3)注浆次第：先外围后中间，从下向上。即：施工周边孔→内部孔，在各序孔内跳孔停止注浆，以避免注浆时串孔。
(4)注浆施工：注浆采用劈裂注浆工艺，注水泥水玻璃双液浆。
(5)注浆参数：依据地层状况浆液采用水泥水玻璃双液浆作为注浆资料。
(6)配制浆液：依据拌浆桶体积及水灰比计算出每桶需加水及水泥用量，搅拌至少5min，待缓凝剂充沛溶解后，参加水泥继续搅拌。
(7)注浆时采用先外围、后内部的注浆次第;有活动的公开水时，从水头高的一端开端注浆。(8)注浆完毕规范：外围孔注浆控制以限制注浆量为主，内部孔以注浆压力控制。
4.2深孔爆破预处置要点剖析
珠海城际铁路工程选择在空中采用钻孔控制爆破预处置基岩的计划，对已探明水中段基岩采用空中地质钻孔，装药爆破隧道范围内岩石，使岩石成为单边长度小于35cm的碎块。以防止和减小洞内处置受空间限制和平安风险。为保证盾构能顺利经过，对本工程在爆破处置停止实验考证。
4.2.1实验爆破参数设计
(1)单耗计算：q=k·q0;式中q0—水下钻孔爆破单耗，q0=0.45+(0.05-0.15)H，其中H为水深(m);k—公开岩体校正系数，取1.0-2.0;
(2)本工程取：H=25m，k=(1.0-1.4)，水深系数0.10，所以本工程炸药单耗：q=k·q0=(1.0-1.4)×(0.45+0.10×25)=(2.95-4.13)kg/m3;
(3)应依据岩体的厚度及地表建筑物、管线维护的请求，采用连续装药或分段装药计划。4.2.2布孔方式与装药构造
此次试爆分为两个区域，超深h(m)=1m;采用不同的参数停止试爆施工，各个区域均模仿基岩厚度为6~8.5m时的爆破施工，详细布孔方式参数见表1，装药构造见图1。
4.2.3试爆破施工监测试爆破期间，延聘第三方有资质单位对爆破振速停止监测，经过剖析测振构造总结爆破作业对周边建(构)筑物的影响，用以指导爆破施工。
爆破振速检测点设A、B两组，每组设置4个测点，每次爆破选取一组停止爆破振速丈量。A组测点设置在爆区临弱面前、前方各30m、50m处，B组测点设置在爆区临弱面左、右方各30m、50m处。
5孤石洞内处置技术要点剖析
(1)关于直径大于60cm的孤石，该类孤石不能经过刀盘启齿处，当空中不具备处置条件时，需思索从洞内土仓停止处置。在仓内主要采用静态爆破、人工爆破、以及岩石团结机对孤石停止处置。静态爆破造价高且进度慢，人工爆破平安保证难且对盾构机有影响，通常采用人工进入土仓应用岩石团结机停止硬处置。团结机如下图2所示。
(2)团结机设备运用优点：单机最大团结力可达413吨、静音、无粉尘工作、没有震动;重量轻、团结尺寸准确、可控性团结、在狭窄与难于进入的中央工作、操作烦琐。以上优点满足在刀盘前方狭窄的空间下停止破碎孤石的施工请求。
6处置后的孤石和基岩凸起地层盾构掘进施工要点
(1)在经过孤石和基岩凸起地层前，对盾构机停止全面检修，改换刀具使刀具配置合适软硬不均地层;
(2)掘进过程中严厉控制掘进推力和扭矩，留意察看盾构机掘进的异常状况以及掘进参数的异常变化;
(3)盾构掘进采用小推力、低扭矩、低转速掘进，并把掘进速度控制在8-20mm;
(4)依据地层的状况坚持一定的土仓压力，可采用半土压、半气压提供土仓压力的掘进形式;(5)掘进过程中适量添加泡沫和水，减小刀具扭矩，降低刀盘温度，减小刀具偏磨;
(6)依据掘进的速度匹配适宜的注浆速度，并确保同步注浆量;
(7)在掘进经过“孤石”的过程中增强空中监测，并做好注浆加固的应急准备。
7结语
本文主要从工程理论动身，分离珠海城际铁路工程实例，从原理、施工、实验论证等方面动身，对孤石和基岩凸起地层盾构法施工技术停止研讨、归结总结：
(1)孤石和基岩凸起地层是盾构隧道施工的难点，从降低工程风险的角度应采取地层预处置技术，预处置应遵照当空中具有处置条件时，首先思索空中处置，若不具备条件则采用洞内处置的准绳。
(2)各种孤石处置办法具有各自的优势和优势，应依据孤石的大小、位置、外形、周边环境和施工风险等要素肯定详细处置办法。鉴于工程地质条件的复杂性，在盾构施工过程中，可依据详细地质条件、工程经济选用一些传统的施工办法作为辅助手腕，防止和减少盾构施工风险。
(3)经过本文的剖析构成了一套完好的孤石和基岩凸起地层隧道施工技术，包括勘探施工办法、空中预处置技术、孤石洞内处置技术以及孤石和基岩凸起处置后的地层盾构掘进施工要点，能为后续相似项目提供参考自创作用。
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