[发明专利]盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理施工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种盾构在地下及地面施工环境复杂的施工方法，尤其是一种盾构掘 进复杂地层孤石的探测及处理方法。

背景技术

随着城市地铁建设的发展，在硬土地区进行盾构施工遇到孤石的情况越来越多， 其难以预判、遇到后难以处理的特点对盾构法施工造成了极大影响，处理工期和成本往往 大大超出预期。因此，研究分析出一套处理孤石最合理、最经济的方法，成为一个亟待解决 的难题。

本发明针对盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理的施工特点，对在复杂地层中孤 石探测工技术、孤石处理技术进行研究，发展出一套盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理 的新型盾构法施工技术，减少了盾构施工对周边环境的影响，且为隧道线路规划提供了更 多的选择，从宏观上缩短了地下盾构隧道工程的施工周期。通过一整套施工控制技术的推 广与运用，可为全社会节约资源，提高经济效率。

发明内容

本发明是要提供一种盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理施工方法，来达到完善 的孤石处理的目的。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种盾构掘进复杂地层孤石的探测及处 理施工方法，具体步骤是：

（1）采用地震波跨孔扫描探测孤石，并以地质钻探进行辅助施工；

（2）对探测到的孤石采用全回旋钻机、爆破及盾构换刀措施进行处理；

所述采用全回旋钻机处理孤石的方法：将全回旋钻机套管深入隧道以下，使用落锤破 碎孤石，并用夹具取出孤石碎块，最好在障碍物清除后，采用挖机搅拌水泥土并填充回套管 内。

所述采用爆破处理孤石的方法：地面打孔，孔内埋设炸药，利用炸药爆炸将孤石破 碎成小块，通过螺旋机排出小块。

所述盾构换刀的方法：利用土体自身的自立性或在周边环境条件允许的情况下进 行土体加固，保证盾构机前方开挖面稳定，进行开仓换刀施工。

本发明的有益效果是：

本发明能够实现盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理的施工，应用盾构在复杂地层中 孤石探测技术、孤石处理技术进行研究，发展出一套盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理 的新型盾构法施工技术，减少了盾构施工对周边环境的影响，且为隧道线路规划提供了更 多的选择，从宏观上缩短了地下盾构隧道工程的施工周期。通过一整套施工控制技术的推 广与运用，可为全社会节约资源，提高经济效率。

附图说明

图1为跨孔CT射线网络示意图；

图2为地层介质网格化示意图；

图3为全回旋钻机孤石处理示意图；

图4为爆破装药结构示意图；

图5为常压开仓流程示意图；

图6为带压开仓流程示意图。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本发明作进一步说明。

一种盾构掘进复杂地层孤石的探测及处理施工方法，其具体施工步骤如下：

1）采用地震波跨孔扫描探测孤石

地震波跨孔层析成像(CT)是一种地下物探方法，在井下进行地震波的激发和接收，如 图1所示，通过对观测到的弹性波各种震相的运动学（走时、射线路径）和动力学（波形、振 幅、相位、频率）资料的分析，进而反演地下介质的结构、速度分布及其弹性参数等重要信 息，该方法通常可用于探测规模小，要求精度高的地下介质细结构。

地震波在地质体中传播时，岩土体纵波传播速度如下式：

式中，VP为纵波速度；E为介质的杨氏弹性模量；ρ为介质密度；μ为介质的泊松比。

如图2所示，不同的岩体弹性参量不相同，传播速度也就不同。当某条射线通过目 标地质体时，将产生旅行时差。但仅仅根据一条波射线所产生的速度差异难以判别异常体 的位置，因为它可能位于射线路径的任何一处；假如再利用另一条与该射线在异常体部位 相交的射线走时，就可以对前一条射线在异常位置上进行必要的约束。当采用相互交叉的 致密射线网络时，就会对异常地质体在空间上产生强有力的约束。地震波跨孔层析成像采 用一发多收的扇形穿透，经过逐点激发，在被测区域内形成密集的射线交叉网络。

资料处理时，根据射线的稀疏程度及成像精度，将被测区域划分成若干规则的成 像单元，这时可认为每个成像单元的地质介质是均匀的，波速是单一的，再运用适当的反演 算法即可精确地获得异常体的展布形态。