[发明专利]一种地铁盾构穿越超大直径孤石的预处理方法

说明书

本发明提供一种地铁盾构穿越超大直径孤石的预处理方法，属于地铁盾构隧道孤石预处理施工技术领域，利用多种地球物理探测方法综合探测技术，进行综合解译，实现对掘进面前方沿线空洞和孤石准确识别与成像，采用旋挖钻+潜孔锤接力法对孤石进行提前预处理，上部全、强风化闪长岩地层采用旋挖钻机成孔，下部极硬岩（强度达到260MPa以上），采用潜孔锤钻机进行孤石置换作业，有效提高了成孔效率，同时，可提前发现盾构掘进范围内空洞，采用低强度砼进行填筑，有效降低了掘进过程中对刀盘及刀具的损耗。实现了盾构掘进与孤石置换同步施工，互不影响，整个施工过程无需进行土体注浆加固，最大化的减少盾构隧道施工对周边生态环境造成影响。

技术领域

本发明属于地铁盾构孤石置换技术领域，具体涉及一种地铁盾构穿越超大直径孤石的预处理方法。

背景技术

盾构掘进中孤石的存在对盾构掘进造成极大的影响，是盾构掘进中面临的重大技术难题，在实际施工过程中，如果遇到超大直径孤石及大规模孤石群，硬岩岩石强度极高，导致施工难度大，盾构在孤石群中掘进时，孤石在地层内会发生随机滚动，极易造成刀盘偏载，盾构姿态难以控制，在此条件下掘进，刀盘贯入度极低，掘进过程对周边土体扰动大，容易造成底层沉降超标，甚至危及周边建（构）物安全，同时在掘进过程中刀具容易发生崩刃、断轴及螺栓易松动等现象，对盾构掘进施工影响极大。

盾构工法孤石处理主要有以下几种方法：

1、地面钻孔预爆破处理：根据勘察情况，采用钻爆法处理孤石，利用炸药对岩石的破坏，结合需求爆破破碎的粒径要求，进行适当的补孔、装药。一次爆破完毕后，清除孔内岩块继续进行下一次爆破，进而达到分裂、瓦解孤石的目的。

此方法存在以下问题：1）爆破审批周期长，炮眼钻孔作业，施工效率低，同时爆破孔的数量、分布和装药量对孤石破碎效果影响极大，施工过程控制难度大；2）本区间周边为居民楼、商铺及河道，爆破施工对隧道周边土体造成扰动，对周边建（构）物安全产生极大影响，需要对周边土体进行注浆加固。

2、盾构超前注浆孔注浆后盾构掘进：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，注浆加固后，靠刀盘的冲击破碎能力通过孤石区域。

此方法存在以下问题：1）全断面注浆对周边环境影响较大，特别是对济南地区泉脉发育地层影响极大；2）仅将孤石通过注浆固定牢固，但掘进过程中对刀盘及刀具的损耗较大，无形中增加了施工成本。

3、岩石分裂机破碎孤石：盾构机开仓，对掌子面孤石用岩石分裂机破碎。

此方法存在以下问题：1）需要开仓后进行孤石处理，空间小，工人操作难度大，风险高；2）地质条件不好的区域，需要对周边土体提前进行加固。

4、静态爆破孤石：刀盘达到孤石表面后，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。

此方法存在以下问题：1）需要开仓后进行孤石处理，空间小，工人操作难度大，风险高；2）刀盘达到孤石表面后，才能对孤石进行处理，处理过程中，盾构无法掘进施工。

在泉脉发育区域这种特殊地质条件下，注浆加固施工会对周边泉脉产生污染，同时会使泉脉造成永久性堵塞，严重影响了生态环境。

发明内容

本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种地铁盾构穿越超大直径孤石及孤石群软弱不均地层孤石预处理方法，避免采用现有技术中使用注浆和爆破的常规手段，保证孤石处理与盾构掘进施工同步进行，互不影响，同时最大化的减少盾构隧道施工对周边生态环境造成影响，提高富水软硬不均超大直径孤石群、空洞地层盾构隧道施工效率。

为实现上述目的，提出一种地铁盾构穿越超大直径孤石的预处理方法，包括：