盾构遇孤石监理控制要点.doc

盾构遇“孤石”监理控制要点
一、“孤石”的基本概念
在花岗岩<6><7>地层中经常遇到球状风化体——中风化或微风化花岗岩残留体俗称孤石，是花岗岩岩体风化过程中特有的一种地质现象。
二、盾构遇“孤石”存在的风险
2.1由于孤石形状大小各异、强度不一，整体性好，盾构难以将其破碎，施工过程中由于瞬间荷载突然加大，导致掘进非常困难并频繁卡刀盘。
2.2盾构机姿态难以控制。
2.3刀具磨损非常严重，刀座、刀盘变形严重。
2.4更换刀具困难，特别是当隧道周边围岩不稳定，且通过建（构）筑物下或地面埋深太大时，地面不具备加固条件的情况下问题更严重。
2.5对地层扰动大，对保护地面建筑物不利。
2.6处理速度慢，严重影响施工进度，花费成本较高。
三、“孤石”处理注意要点
目前常使用的处理办法主要有提前预处理及洞内后处理两种方式，提前预处理包括：地面钻探地下爆破破岩、人工挖孔桩破岩及冲孔桩破岩等；洞内后处理包括：人工破岩、盾构机破岩等。
根据孤石体量大小，可采用不同的处理方法：
1）当孤石较多，但体积不大，强度较低时，可提前对孤石群进行加固固结为整体，然后盾构机破除通过。
2）对于单个或多个大体积孤石，且强度较高时，应提前进行预处理。
3.1、提前预处理
1）应根据详勘资料，对于既有勘察已揭示到孤石的部位，采用加密钻探的方式摸查孤石，尽量探明孤石存在的位置、范围、数量、大小及其强度。
2）针对已探明孤石大小和位置，需结合实际工作环境制订有针对性的处理方案。
3）地面钻探地下爆破破岩，通过钻探放炮将坚硬完整的花岗岩球状风化体崩碎，即通过人为的方法改变开挖面的岩土性质，从而便于盾构破岩。该处理方式效果难以确认，如岩块体积较大依然产生“孤石”同样的危害。
4）人工挖孔桩破，在人工挖孔前，沿孤石处理范围周边先进行双重管帷幕注浆，以切断开挖范围与外界的水力联系，为人工挖孔桩安全施工创造有利条件。把孤石周边的土层或岩层挖除后，将影响盾构掘进施工的孤石用膨胀剂或静力破碎机破成小块后取出，然后回填C10低标号混凝土。优点：对孤石破除效果有保障，对周边环境影响小。缺点：作业较复杂，孔内施工作业条件差，施工安全性差，而且桩与桩之间的残留孤石难以处理。
5）冲孔桩破岩，对环境影响大，易塌孔、卡钻。
3.2、洞内后处理
在盾构掘进过程中遇到未探明的孤石，应加强科学判断，在掘进过程中通过观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化（如推力、扭矩突然增大，盾构机有异响声等），来判断是否碰上球状风化岩体。并勤检查、勤更换刀具，确保盾构机良好状态。
如遇到孤石，应根据地层情况判定采用常压还是气压进行处理。
1）对RQD值小于25%的孤石或孤石周围地层较好能够使其在盾构机刀盘转动时不随之发生转动的孤石，则现有的复合式盾构机可以克服；但掘进过程中应严格控制盾构机掘进参数，刀盘低转速，慢速掘进。
2）对强度较高，RQD值大于25%的不能通过盾构机直接破除的孤石，应停止推进并锁定千斤顶，防止盾构后退，然后采取措施进行处理。
3）若前方土体自稳性好，则先清空土仓泥土并建立气压平衡，然后组织作业人员通过人闸进入土仓内，采用破岩机械或静态爆破等方法对孤石进行破碎。
4）压气作业条件下人工破除孤石，监理工程师应严格按照气压作业流程，确保作业人员安全。
5）若前方土体自稳性较差时，则采取先超前注浆、地面土体加固等方法进行处理后，然后进入土仓进行处理。