盾构机过孤石处置措施

盾构区间孤石探测及处理方案1 编制依据1、东莞市轨道交通R2线地质详勘报告；2、东莞市轨道交通R2线隧道施工设计图；3、中华人民共和国《爆破安全规程》（GB 6722—2003）；4、《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；5、我单位对地质补充勘察资料.2 工程概况本标段盾构区间线路起于陈屋站,沿S256国道进入商业区及厂房，沿线依次穿越港宝鞋材厂、易光钢材厂、距意家具厂，然后空推至盾构吊出井，见下图.其中左线盾构掘进段546。

324m；右线盾构掘进段496.324m。

陈屋站始发井口至吊出井段左线隧道顶板埋深7。

0～19。

0米，右线隧道顶板埋深7.9～18。

7米。

3 工程地质及水文地质3。

1 工程地质概况本标段盾构区间影响范围内地层从上到下为杂填土<1—4>、软塑状粉质粘土<3-1>、冲洪积中砂〈3—10>、硬塑状砂质粘性土<6-6〉、全风化花岗闪长岩<9—1>、强风化花岗闪长岩〈9—2〉、中等风化花岗闪长岩〈9—3>、微等风化花岗闪长岩〈9—4>.区间内勘探孔揭示有球状风化体发育，其中有数处侵入隧道范围内，对施工有影响.花岗岩风化土中存在的球状风化核，俗称“孤石”，在广东地区是普遍存在的一种地质现象，花岗岩风化土中的球状风化核,其成因是岩浆中的石英富集部分不容易风化所致。

由于其埋藏分布及大小是随机的，很难通过地质钻探探明其分布情况。

孤石形状各异，大小从几十公分到几米，岩石单轴抗压强度可以达到100MPa以上。

相对于孤石的强度,周边风化土层强度小很多。

3。

2 水文地质地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。

第四系孔隙潜水主要赋存于冲洪积砂层及沿线砂质粘性土层中。

地下水位埋深3.0~8.0m，以孔隙潜水为主，人工填土层中存在上层滞水。

基岩裂隙水主要赋存于岩石强、中等风化带中.基岩的含水性、透水性受岩体的结构、构造、裂隙发育程度等的控制，由于岩体的各向异性，加之局部岩体破碎、节理裂隙发育，导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。

盾构过上浮基岩与孤石的处理摘要：本文结合案例探讨盾构过上浮基岩、孤石的处理方式。

首先简单分析了工程的难点，接着详细阐述工程方案及具体方法。

文章思路全面，可供同行人员参考。

关键词：上浮基岩；调坡；袖阀管注浆；土仓压力控制；气压换刀针对盾构机过上浮基岩，采取预处理，盾构机直接通过的方法。

对于基岩隆起区和孤石，先进行设计纵断面调坡处理，尽量避开一些基岩和孤石，再采用先加固地层，通过加固降低地层的透气性。

盾构机到达加固区后，可在气压模式条件下对刀具进行检查并更换，盾构机直接破岩通过，节约工期，降低风险。

1工程概况深圳地铁5号线，宝翻盾构区间，左线长550.646m，右线长550.484m，区间原设计为“人”字形坡度，最大坡度为25‰。

隧道顶部覆土9.1m-17.8m，左右线中心间距13.2m。

左右线各设曲线1处，曲线半径分别为800m和1000m。

根据详勘图纸和后续补勘资料，区间存在较多的孤石和一段上浮基岩，并侵入到隧道开挖范围。

左线隧道开挖断面以砾质粘土为主，局部存在孤石，在里程3+783～3+834段存在上浮基岩。

隧道上覆地层以淤泥和地面杂填层为主，其中杂填层夹杂大量石块。

右线隧道开挖断面以砾质粘土为主，局部存在孤石，在里程3+765～3+814段存在上浮基岩。

隧道上覆地层以淤泥和地面杂填层为主，其中杂填层夹杂大量石块。

为降低盾构施工风险，通过后期补充勘测，左右线按照每10米一个点进行勘测，提供出详细的断面，通过设计对线路坡度进行了适当调整，调整如下：左线里程3+440～3+750范围为调整为25‰上坡，坡长310m；3+750～3+950范围调整为11.195‰下坡，坡长204.116m.右线里程3+430～3+750范围调整为25‰上坡，坡长323.510m；3+750～3+950范围调整为13.015‰下坡，坡长200m。

其余线路坡度保持不变。

2盾构掘进难点根据广州、深圳地区盾构施工过孤石和上浮基岩情况，该地层很容易造成以下问题：1）盾构机掘进速度慢，刀盘扭矩变化大。

大盾构加固段孤石处理摘要：文章以汕头市苏埃通道工程为例，针对大盾构加固段孤石处理展开了探讨，首先分析了孤石形成原因、分布规律、危害以及探测方法，最后则介绍了5种孤石处理方法，旨在高效处理施工中遇到的孤石，提高盾构隧道工程质量。

关键词：大盾构加固段；孤石处理；盾构施工；苏埃通道由于孤石的影响，盾构施工过程中可能出现的主要问题有:刀具磨损严重、刀座变形、更换困难；刀盘磨耗导致刀盘强度和刚度降低，刀盘变形；刀盘受力不均匀导致主轴承受损或主轴承密封被破坏、刀盘堵塞、盾构负载加大；被刀盘推向隧道侧面的大漂石甚至导致盾构转向，偏离隧道轴线等。

针对盾构过孤石时的施工问题，尽管采取了许多措施，在一些问题上有所突破，但总体效果仍不理想，依然需要继续探索。

1工程概况汕头市苏埃通道位于海湾大桥与礐石大桥之间，工程全长6680m，隧道长5300m，其中盾构段为双线隧道，东线3047.5m、西线3045.7m的，于南岸围堰内始发井始发，抵达北岸华侨公园内接收井接收。

工程采用一级公路技术标准，设计速度为60公里/小时，双向六车道。

盾构段设计为2条单洞隧道，隧道内径为13.3m，外径为14.5m，内设安全通道、应急通道、电缆管廊、管沟及烟道。

盾构隧道管片环宽2m，厚600mm，通用双面楔形环，楔形量48mm。

分十块，采用“7+2+1”分块模式，错缝拼装。

图1项目施工总平面图2孤石形成原因及分布规律2.1形成原因孤石形成主要有两方面原因:①由人工回填造成的存在于回填土层中的大孤石；②由于岩石岩性不均匀、抗风化能力差异大，加之断裂造发育及岩体的次生裂隙导致岩体破碎，抗风化能力减弱，在深度风化情况下所形成的[1]。

当花岗岩中发育有几组交叉的节理时节理把岩石分割成棱角形块，风化特别集中在3组节理相交的棱角部位，风化速度快，久而久之，棱角逐渐被圆化。

风化作用不断进行时，渐趋于使岩块变圆，形成球状花岗岩孤石。

2.2分布规律虽然花岗岩球状风化体的分布具有离散性大、埋藏深度大、空间赋存特征不规则的特点，但仍具有一定规律:（1）主要分布于全风化带和强风化带。

盾构过孤石段掘进工艺总结资料盾构过孤石段掘进工艺总结资料一、区间孤石概况某城市地铁TA04标盾构区间隧道自DK18+238到DK18+829大部分在玄武湖下部中密～密实的③-4e2混合土中穿越，该层主要为角砾混砾砂、风化岩屑及少量粘性土，局部含有较大的孤石（主要分布在左线，勘探揭示的孤石具体分布情况见表1），单轴抗压强度最高46.35MPa，胶结性差，易坍塌，自稳性差，且含较丰富的弱承压水，因此隧道施工易产生围岩失稳问题，特别是孤石的分布对盾构推进影响较大。

对于孤石的分布，由于尺寸相对较小，且分布有随机性，靠加密勘探无法有效的揭示其具体位置。

另外，由于该段主要位于玄武湖底部，物探方法也无法有效使用。

1，已勘明隧道开挖范围内孤石分布点位表（表1）：揭露孤石地勘孔号里程/掘进环号孤石埋深（米）D4Q7G29 DK18+252/468.7环21～22.7孤石（5#孤石点）D4Q7Z17 DK18+309/421.2环25～25.2孤石（4#孤石点）D4Q7Z35DK18+367/372.8环19～19.6孤石（3#孤石点）D4Q7G67DK18+396/348.7环22.4～24.8孤石(隧道底板埋深23.5)（2#孤石点）D4Q7Z36DK18+426/323.7环15.2～16孤石（1#孤石点）勘测点布孔图：24-28m)D4Q7Z35(16-20m)2，部分未勘明但根据掘进参数判断当盾构掘进过程中刀盘扭矩参数变化较大、波动频繁，掘进速度跳动较大，且土压变化对推力、掘进速度、刀盘扭矩影响较小，四组刀盘伸缩油缸压力出现不均匀顺序变化，结合渣样分析，判别是否是掘进遇孤石。

在九锁区间左线里程DK18+孤石处理措施：盾构掘进孤石处理措施均需根据孤石的大小、位置、形状、周边环境等因素确定处理方法，目前孤石处理措施如下：1，地面提前预处理①、物探法确定孤石大小范围，采取地面冲孔、挖孔处理孤石；②、孤石区域注浆加固，是孤石与周围围岩土体固成一体，便于盾构机掘进通过。

浅谈地铁盾构的孤石处理策略1 孤石的危害1.1 工期在实际的施工过程中遇见孤石、孤石群及基岩突起，由于掘进的难度非常大，降低劳动效率，从而严重影响工期，也使安全管理的难度进一步增大。

1.2 效益在实际的施工过程中遇见孤石不仅仅影响开挖的速度，而且对于施工中人、材、机等费用的增加也是非常大的。

在盾构掘进的过程中遇见孤石可能会出现刀座变形、刀盘变形、刀盘受力不均匀导致主轴承受损或主轴承密封被破坏、刀具磨损严重等需更换刀盘、刀具，刀盘磨耗导致刀盘强度和刚度降低。

从而增加成本，减少效益，使好多项目面临亏损的境地。

2 方法的探讨与研究2.1 厦门地铁1号线的地质、水文概况本工程的位于厦门市，工程地质情况是自上而下情况为粉质粘土、粗砂、全风化花岗岩。

水文地质情况：砂土富水性好，为强透水层，含水量较大。

2.2 孤石探测方法为探明孤石的分布情况，采用以钻探为主，孤石探测分为出现可能性最大、很大、较大及一般等四个区域，其划分的方法采用地质分析法、工程调查法和物探方法，再结合钻孔进行验证的综合探测方案。

2.3 孤石爆破试验经过实际的地质勘查结果显示如果遇见孤石或孤石群，我们要确定孤石的大小以及分布情况，通过勘察孤石的大小与分布来确定爆破的数量、分布以及炮眼的大小。

首先我们进行孤石爆破试验，进行爆破炮眼的布置以及炮眼深度的确定，在进行地勘报告的分析后确定装药量，通过试验来确定孤石爆破的技术参数。

3 孤石处理方法3.1 爆破处理在经过地勘勘察之后对于出现大面积孤石的地区采取静态爆破，在进行炮眼布置时应该依据地勘报告的孤石面积来设置炮眼的间距和装药的数量以及爆破的形式，考虑到实际施工中盾构机的实际出土能力，应该将孤石爆破的粒径越小越好，这样有利于盾构机的开挖与出土。

为了达到这一效果，我们在进行炮眼设置和药量计算时都要充分地考虑到这个问题，在实际的爆破过程中要精准地计算出炮眼的位置和深度以及装药量。

3.1.1 孤石爆破参数。

盾构法隧道球状风化孤⽯处理关键技术1、概论根据深圳地铁⼯程地质情况调查, 深圳地铁1 号线多处通过花岗岩球状风化地层, 俗称“孤⽯”层, 花岗岩球岩单轴抗压强度在200MPa 以上。

在深圳地区, 盾构多次穿越上软下硬的残积⼟复合地层。

以深圳地铁⼀期⼯程为例，深圳⼀期⼯程包括东西1号线和4号线,全长21. 4 km ，其中约有19 km 分布燕⼭期花岗岩风化残积⼟。

国内在如此复杂地层采⽤盾构法施⼯较少，在⼴州地铁⼀号线、三号线遇到过类似情况，在采⽤⼟压或泥⽔盾构施⼯时，遇到部分强度差异⼤的不稳定软硬不均地层，盾构法隧道球状风化孤⽯处理关键技术李⽟春中铁⼗⼋局　３００２２２均进度缓慢，且多次发⽣地层坍塌甚⾄楼房倒塌事故。

盾构穿越“孤⽯”地层是盾构隧道施⼯的重点与难点。

因此，仔细研究“孤⽯”形成成因及其处理关键技术对盾构法施⼯及其重要。

2、“孤⽯”形成原因花岗岩的主要矿物成分为⽯英、长⽯及少量的⿊云母、⾓闪⽯。

花岗岩残积⼟中的长⽯、云母、⾓闪⽯已完全风化,唯有⽯英矿物残留成⽯英⾓砾。

从残积⼟的颗粒组成来看,属于由细粒⼟和粗粒⼟混杂且缺乏中间颗粒的混合⼟,兼有砂⼟和粘性⼟的性质。

从深圳地铁⼀期⼯程沿线花岗岩残积⼟的分布来看,砾质粘性⼟⼤约占了80%～85% ,砂质粘性⼟约占15% ,粘性⼟只占不到3%。

“孤⽯”属于花岗岩残积⼟的不均匀风化，包括囊状风化和球状风化。

深圳地铁1期⼯程中“孤⽯”主要表现形式为球状风化,即残积⼟中存在球状中等风化、微风化岩体。

球状风化的成因主要是由于岩⽯岩性不均匀、抗风化能⼒差异⼤,加之断裂构造发育及岩体的次⽣裂隙导致岩体破碎,抗风化能⼒减弱, 在深程度风化情况下所形成的。

⼀般于地形平缓,风化带厚度较⼤的地区较发育。

风化球⼀般见于残积⼟的下部。

单个风化球的最⼤竖向尺⼨⼀般不超过风化带厚度的1/ 10 ,多呈⽔平椭球体。

主要是以花岗岩、⽚⿇岩为主的混合岩地层；岩⽯单轴抗压强度80～150MPa,⽯英含量⾼和脆性⼤,局部硅化⾓砾岩单轴抗压强度达180MPa 。

复合地层双模盾构隧道孤石及基岩处理措施摘要：深圳地铁八号线二期大梅沙站-小梅沙站区间穿越多处孤石及上软下硬地层，盾构施工存在较大的安全风险，为了保障盾构安全顺利施工，在盾构穿越前需对孤石及上软下硬地层进行预处理。

本文主要依托深圳地铁八号线二期大梅沙站-小梅沙站EPB/TBM双模盾构穿越孤石及上软下硬等不良地层进行分析，为后续类似情况提供参考。

关键词：复合地层双模盾构机孤石上软下硬预处理措施1引言随着隧道施工的逐年发展，EPB/TBM双模盾构机以其高适应性的特点在我国地铁和铁路隧道工程中得到了广泛的应用。

特别是在一些复合地层中，双模盾构机可以针对需求将泥水平衡盾构、土压平衡盾构及TBM等功能集中到同一台盾构机上，在施工过程中根据地质及水文情况进行模式的切换，以适应不同地层的施工。

本文根据施工经验，对双模盾构施工穿越孤石及上软下硬段施工预处理措施进行分析及总结，为类似盾构区间的不良地质预处理提供相关参考借鉴。

2正文2.1工程概况深圳地铁8号线小梅沙站~大梅沙站区间（以下简称大小区间）隧道出小梅沙站后下穿山体，先后侧穿既有建构筑物进入大梅沙站；区间全长3.7km，设置3座联络通道，曲线半径最小R=390m，隧道最小纵坡为15.197‰，最大纵坡为26.13‰。

主要穿越地质为：砂质粘性土、全风化花岗岩、砂土状强风化花岗岩、块状土状强风化花岗岩、中等风化花岗岩、微风化花岗岩。

2.2不良地质情况分布大小区间共存在6处基岩段（包含区间左线始发段1处孤石），针对该区间始发段的孤石及TBM模试转换后剩余的基岩段，为确保后期盾构施工功效及降低施工风险，对孤石及基岩段进行综合性摸排，对周边环境可进行预处理的基岩进行密集孔钻孔施工。

2.3孤石处理措施2.3.1孤石风险描述本区间盾构穿越地层变化较大，洞身主要穿越粉质粘土、细沙、中砂、全、强风化花岗岩、中微风化花岗岩及孤石。

微风化花岗岩单轴饱和抗压强度值55.3~121.0Mpa，平均值84.11Mpa，RQD一般52%-92%，主要为坚硬岩，岩体较完整。

土压平衡盾构穿越孤石复合地层施工技术摘要：孤石复合地层中盾构掘进经常会导致刀盘前端瞬间压力猛然加大，易将刀盘“卡死”，刀具磨损、刀座变形严重，盾构机极易被困。

刀盘切削下来的孤石块大小不均，容易造成螺旋输送机“卡死”，影响盾构机正常掘进。

盾构机穿越孤石群复合地层时，因孤石同周边土体有较大强度差异，造成盾构机姿态控制困难，偏离设计轴线。

因孤石分布广泛，无法完全探明，盾构机在未探明孤石掘进中，孤石很容易随刀盘旋转移动，对地层有很大扰动，容易造成地面坍塌。

关键词：土压平衡；孤石掘进；复合地层；姿态控制；刀具磨损1.工程概况广州地铁21号线6标包括一站一区间，一站即智慧城站，一区间即智慧城站～神舟路站区间。

车站为地下两层11米岛式站台车站，全长236米，标准段宽为19.7米，车站基坑开挖深度为16.41～18.91米。

智慧城站～神舟路站区间左线隧道长3118.387m，右线隧道长2803.59m。

区间设置6座联络通道，其中3#联络通道与中间风井及废水泵房合建。

神中区间隧道右线全长1226.679米，其中有239，798米采用矿山法结合盾构空推施工。

区间左线全长1500.029米，其中有314.033米盾构空推过矿山法施工。

该区间地质情况及其复杂，左右线盾构机始发就是半断面及全断面砂层、隧道穿越孤石群、遇水软化崩解花岗岩残积土层、大埋深的上软下硬地层、全断面微风化花岗岩，该区间还下穿光宝电子厂1600立方米的蓄水池、左线通过约（402米）右线通过约（180米）长市政主干道路科学大道、风信路、侧穿广东岭南职业技术学院图书馆、体育馆及下穿学院篮球场。

图1-2 神中区间主要工程重难点2.盾构穿越孤石群2.1 孤石分布情况神中区间右线孤石处理里程为：YDK11+896.00～YDK11+776.00（120米），补勘发现孤石8处，神中区间左线孤石处理里程为：ZDK11+945.95～ZDK11+777.99（168米），补勘发现孤石11处。

盾构机处理孤石的方法我折腾了好久盾构机处理孤石的方法，总算找到点门道。

这孤石啊，就像硬骨头一样，难啃得很呢。

一开始我也是瞎摸索啊。

我就想啊，能不能直接用盾构机的刀盘硬切过去。

可这个孤石那硬度超乎我想象，这么做的结果就是刀盘磨损得特别厉害，这就好比拿把小刀去砍大石头，没砍动石头，刀先坏了。

这就是我第一次尝试的失败教训啊。

后来呢，我又想，能不能先把孤石周围的土给挖空，让孤石自己松动呢。

说干就干啊。

我就让盾构机小心翼翼地先把周围的土弄松动。

可是这过程中也遇到不少问题，比如说控制不好就容易让盾构机的姿态跑偏了。

而且有时候孤石太大，就算周围挖空了，孤石也没办法自己移位。

再之后，我又试过爆破的方法。

我心想在孤石周围放炸药，把孤石炸碎就好了。

可在地下环境实施爆破太危险了。

一是对盾构机本身可能有损害，二是这药量特别难控制，要是炸药放多了，可能把周围的地层都炸坏了，那整个工程都得受到严重影响。

最近啊，我发现了一个还算比较成功的办法。

就像是给孤石先做个软化一样。

我们采用注入药剂的方式。

这个药剂就像是一种能让石头变软的魔法药水。

我们通过专门的通道把药剂注入到孤石周围还有孤石里面。

然后呢，再等上一段时间，让药剂充分发挥作用。

这个时间的把握可重要了，我刚开始把握不好这个等待的时间，要么时间太短，孤石还不够软，要么时间太长，影响工程进度。

经过好几次尝试呢，等到合适的时间后，再用盾构机的刀盘去切割孤石就相对容易多了。

不过呢，这注入药剂也有点不确定的地方，就是不同的孤石对药剂的吸收和反应情况不太一样，还得根据具体情况去调整药剂的浓度和注入量之类的。

哎呀，这盾构机处理孤石啊，真是不容易，得一点点地摸索，走了不少弯路，不过好歹现在有点经验了。

希望我的这些摸索过程能给大家有点参考价值啊。

要是谁有更好的办法也可以告诉我，咱们一起把这难题解决得更完美。

还有啊，在监测方面也要特别注意。

不能只盯着孤石的处理进度，还得时刻观察周围地层的变化。