地鐵盾構(gòu)區(qū)間孤石處理方法探討

摘要：地鐵施工中最常見的問題就是盾構(gòu)區(qū)間孤石的開挖處理，現(xiàn)在多數(shù)的地鐵施工的過程中會(huì)遇到盾構(gòu)穿越孤石地層等復(fù)雜地質(zhì)的情況，只有研究這個(gè)施工難點(diǎn)，找到孤石處理方法以及相關(guān)的施工技術(shù)這樣才能夠保證施工的順利進(jìn)行。

關(guān)鍵詞：地鐵施工技術(shù)；盾構(gòu)區(qū)間；孤石處理；開挖處理；盾構(gòu)掘進(jìn)過程 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：U455 文章編號(hào)：1009-2374（2015）08- DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.

1 孤石的危害

1.1 工期

在實(shí)際的施工過程中遇見孤石、孤石群及基巖突起，由于掘進(jìn)的難度非常大，降低勞動(dòng)效率，從而嚴(yán)重影響工期，也使安全管理的難度進(jìn)一步增大。

1.2 效益

在實(shí)際的施工過程中遇見孤石不僅僅影響開挖的速度，而且對(duì)于施工中人、材、機(jī)等費(fèi)用的增加也是非常大的。在盾構(gòu)掘進(jìn)的過程中遇見孤石可能會(huì)出現(xiàn)刀座變形、刀盤變形、刀盤受力不均勻?qū)е轮鬏S承受損或主軸承密封被破壞、刀具磨損嚴(yán)重等需更換刀盤、刀具，刀盤磨耗導(dǎo)致刀盤強(qiáng)度和剛度降低。從而增加成本，減少效益，使好多項(xiàng)目面臨虧損的境地。

2 方法的探討與研究

2.1 廈門地鐵1號(hào)線的地質(zhì)、水文概況

本工程的位于廈門市，工程地質(zhì)情況是自上而下情況為粉質(zhì)粘土、粗砂、全風(fēng)化花崗巖。水文地質(zhì)情況：砂土富水性好，為強(qiáng)透水層，含水量較大。

2.2 孤石探測(cè)方法

為探明孤石的分布情況，采用以鉆探為主，孤石探測(cè)分為出現(xiàn)可能性最大、很大、較大及一般等四個(gè)區(qū)域，其劃分的方法采用地質(zhì)分析法、工程調(diào)查法和物探方法，再結(jié)合鉆孔進(jìn)行驗(yàn)證的綜合探測(cè)方案。

2.3 孤石爆破試驗(yàn)

經(jīng)過實(shí)際的地質(zhì)勘查結(jié)果顯示如果遇見孤石或孤石群，我們要確定孤石的大小以及分布情況，通過勘察孤石的大小與分布來確定爆破的數(shù)量、分布以及炮眼的大小。首先我們進(jìn)行孤石爆破試驗(yàn)，進(jìn)行爆破炮眼的布置以及炮眼深度的確定，在進(jìn)行地勘報(bào)告的分析后確定裝藥量，通過試驗(yàn)來確定孤石爆破的技術(shù)參數(shù)。

3 孤石處理方法

3.1 爆破處理

在經(jīng)過地勘勘察之后對(duì)于出現(xiàn)大面積孤石的地區(qū)采取靜態(tài)爆破，在進(jìn)行炮眼布置時(shí)應(yīng)該依據(jù)地勘報(bào)告的孤石面積來設(shè)置炮眼的間距和裝藥的數(shù)量以及爆破的形式，考慮到實(shí)際施工中盾構(gòu)機(jī)的實(shí)際出土能力，應(yīng)該將孤石爆破的粒徑越小越好，這樣有利于盾構(gòu)機(jī)的開挖與出土。為了達(dá)到這一效果，我們?cè)谶M(jìn)行炮眼設(shè)置和藥量計(jì)算時(shí)都要充分地考慮到這個(gè)問題，在實(shí)際的爆破過程中要精準(zhǔn)地計(jì)算出炮眼的位置和深度以及裝藥量。

3.1.1 孤石爆破參數(shù)。對(duì)于探測(cè)到的孤石，具備地面處理?xiàng)l件的優(yōu)先選用爆破法處理，并利用原探測(cè)孔。

R≤1.0米，設(shè)爆破孔1個(gè)，炸藥單耗：5kg/立方米

1.0

2.0

3.0

R>5.0米，設(shè)爆破孔8個(gè)以上，裝藥量按4.2kg/立方米

3.1.2 基巖突起處理。對(duì)于探測(cè)到的基巖突起，采用爆破法處理，并利用原探測(cè)孔。爆破孔布置如下：

圖1 炮眼布置網(wǎng)絡(luò)圖

炸藥單耗5kg/立方米。

3.2 全回旋鉆機(jī)清除孤石

采用全回旋套管鉆機(jī)清除孤石主要工藝為：地質(zhì)鉆探明孤石→全回旋套管鉆機(jī)定位→同步進(jìn)行全套管設(shè)備場(chǎng)地布置與機(jī)械、電力系統(tǒng)、后臺(tái)作業(yè)指揮系統(tǒng)定位→作業(yè)平臺(tái)就位→吊裝設(shè)備就位→套管回旋壓入→回旋偏心切削→全斷面回旋切斷→清除障礙物→障礙物裝卸處理→分段清除至作業(yè)深度→起拔套管→同步回填砼作業(yè)→主機(jī)臺(tái)定位銷撤除→轉(zhuǎn)場(chǎng)施工重復(fù)上述步驟循環(huán)至全部施工完畢→端頭加固→盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)。

3.2.1 鉆機(jī)定位。在進(jìn)行開鉆前應(yīng)該準(zhǔn)確的定位鉆機(jī)并把逐級(jí)安裝在樁芯位置。將鉆機(jī)的設(shè)備安裝和檢查完畢能夠進(jìn)行工作的狀態(tài)在開始鉆機(jī)的定位。鉆機(jī)定位的準(zhǔn)確程度直接影響到全回旋鉆機(jī)的質(zhì)量。

3.2.2 清理上層土體。在開鉆前應(yīng)該對(duì)上層土體清理干凈，可以采用反復(fù)旋轉(zhuǎn)套管，用沖抓斗對(duì)套管內(nèi)進(jìn)行挖掘，這樣就可以很好的清理的上層土體，使得鉆進(jìn)的工作更加的順利。

3.2.3 孤石砸碎及清理。在鉆進(jìn)的過程中遇見孤石時(shí)，在前端的鉆頭上安裝更加堅(jiān)硬的鉆頭一邊回旋切削，一邊用落錘砸碎，然后可以采用機(jī)械開挖的方式將碎石清理干凈。

3.2.4 回填C15砼。為了保證輕度對(duì)于鉆進(jìn)的孔道應(yīng)該采用C15砼進(jìn)行灌注知道灌滿為止。在進(jìn)行灌注時(shí)應(yīng)該注意灌注的飽滿程度，一定要灌注飽滿否則將會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題。

3.3 沖孔樁破碎法

這種方法也是一種比較常見的破碎孤石的辦法，首先我們要知道什么是沖孔樁破碎法。所謂的沖孔樁破碎法是指確定孤石的位置、大小和形狀后，在地表采用十字沖擊錘沖擊破碎孤石的施工方法。在采用這種方法時(shí)我們應(yīng)該準(zhǔn)確地判斷出孤石的大小和面積，只有我們知道這些關(guān)鍵的數(shù)據(jù)對(duì)于我們采用鉆機(jī)的鉆頭的大小以及鉆孔數(shù)量和間距的設(shè)置都有很大的決定作用。在進(jìn)行施工前應(yīng)該仔細(xì)地閱讀圖紙，看看是否有地下管道影響鉆進(jìn)施工，如果有市政管道影響鉆進(jìn)應(yīng)該及時(shí)地更改鉆進(jìn)的位置，鉆進(jìn)施工完成后應(yīng)該及時(shí)地回填并且夯實(shí)，在回填夯實(shí)結(jié)束后應(yīng)該注漿密實(shí)，直到整個(gè)孤石區(qū)域施工結(jié)束后。

3.4 盾構(gòu)機(jī)直接掘進(jìn)

在地勘報(bào)告中硬度比較小的全風(fēng)化花崗巖、強(qiáng)風(fēng)化花崗巖或者較好的地質(zhì)條件，我們?cè)诰蜻M(jìn)的過程中遇見這樣的孤石，我們可以采用盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)的方式進(jìn)行孤石的處理。

4 結(jié)語

在廈門地鐵施工中遇見孤石區(qū)域，根據(jù)勘察現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際的工程地質(zhì)情況，對(duì)于孤石的大小和面積做出準(zhǔn)確的判斷，采用了最適合于這種地質(zhì)處理孤石的方式和方法，使勞動(dòng)成本下降30%/處，造價(jià)降低至少20萬/處左右。孤石80處，創(chuàng)造價(jià)值1600萬。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天完成掘進(jìn)工作，而盾構(gòu)機(jī)直接掘進(jìn)則需要25天左右，因此采用了最適合于這種地質(zhì)處理孤石的方法保證工期能夠按時(shí)完成，從而提高了效益，加快了進(jìn)度，保證了地鐵施工的質(zhì)量和安全。

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作者簡介：范驗(yàn)曾（1973-），男，山東單縣人，中鐵十二局集團(tuán)第二有限公司工程師，研究方向：地鐵盾構(gòu)區(qū)間孤石處理方法。

（責(zé)任編輯：陳 倩）