盾构孤石处理施工方案(密集钻孔、套管钻)
盾构穿越孤石、漂石地层中密打孔施工技术
盾构穿越孤石、漂石地层中密打孔施工技术摘要：由于卵石混合土地层中存在的大孤石、漂石具有不连续性，大小不一等特点，所以对地质中存在的孤石、漂石的查找并处理是难点，采用传统的地面钻探查找，并使用地面爆破处理会导致施工周期长，成本高等特点；采用“地震散射探测法+验证”查明孤石、漂石，结合密打孔施工技术破碎方法处理，对卵石混合土地层中存在的大孤石、漂石查找及处理技术、方案的可行性进行了探讨。
关键词：盾构施工；孤石、漂石地层；密打孔破碎技术。
1工程和地质情况1.1工程概况中部引黄北川河段由原矿山法暗挖施工改为明挖法+盾构法施工，其中，盾构始发井采用明挖法施工，隧道采用盾构法施工；隧道起终点里程为K160+569.400～K161+674.300，长链1.619m，隧道长度1106.519m，最小平面曲线半径R=1000m，纵向为0.4‰单向坡。
1.2地质情况隧道覆土厚度约为20.3~38.7m，主要穿越地层为卵石混合土层、含泥卵石混合土层、含砾低液限黏土层；隧道拱顶主要位于含泥卵石混合土层，局部位于卵石混合土层、含砾低液限黏土层；底板主要位于含泥卵石混合土层，局部位于卵石混合土层、含砾低液限黏土层。
盾构隧道结构采用复合式衬砌，外层为钢筋混凝土预制平板型单层管片衬砌，外径6.0m，内径5.4m，厚度300mm，环宽1.5m。
2设备概况本工程投入的盾构机由小松(中国)投资有限公司生产。
盾构机采用铰接式复合平衡盾构机。
盾构机长度为73.78m，刀盘直径为6280mm，盾尾直径为6240mm，刀盘型式为辐条面板复合式，刀盘开口率为42%，刀盘驱动功率为600kw，刀盘转速为0-2.2rpm，刀盘驱动额定扭矩为6000kN.m，刀盘驱动最大扭矩为7200kN.m，推进总推力为37730kN，推进速度为0-85mm/min，螺旋输送机输土能力为300m3/h，最大排渣粒径为300*300mm。
3盾构施工掘进简介3.1盾构始发段简介本区间与2017年12月31日始发，由于单竖井始发条件限制，始发后施工进度慢，当盾构掘进自95环开始，开挖土体中出现大粒径漂石，导致螺旋机卡死，随着盾构机继续向前推进，大粒径漂石含量有增大趋势，螺旋机卡顿卡死情况频繁出现，刀盘卡死跳停的情况时有发生，卵石粒径50*36*32cm。
盾构区间孤石爆破施工方案
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。
孤石处理
4.2.1.2孤石处理专项施工方案据招标文件及设计图纸描述，本区间隧道穿越地层下部为砂卵石混合土层结构松散，含漂石、砾卵石成分主要为片麻岩、角闪岩和混合花岗岩，根据花岗岩的特性，在其残积土层中可能存在球状风化体。
根据该区域的地质特征及以往的施工经验，需要充分考虑球状风化侵入隧道的影响，由于球状风化岩与周围土体强度存在较大差别，盾构通过易造成刀具损伤，甚至造成刀盘变形，致使整个盾构机瘫痪。
对影响盾构掘进的孤石提前进行处理并做好在建筑物下、软弱地层中遇到孤石处理的风险预案。
孤石的存在，对盾构掘进产生的不利影响主要表现为以下两点：1) 若土质太软弱，固定不住孤石，不能产生足够的破碎反力，孤石就会随着土体的破坏而移动或被刀具弹开，或者会在刀盘前面循环，挡在刀盘前面并损坏刀具。
2)有时滚刀破碎不了孤石，孤石被刀盘的旋转推力弹开或被推向隧道旁边。
若孤石处在盾构的外侧，可能会挤压盾构使其偏离方向。
如果隧道左侧土壤软弱，而右侧是坚硬的孤石，盾构将被挤向阻力最小的左侧，如果这种情况过大，隧道的轴线将偏斜。
3）本工程孤石存在于混合片麻岩强风化带或混合片麻岩残积土层中，这类土层有遇水软化、易崩塌的特性，盾构机长时间扰动容易造成超挖，导致地面产生大的沉降。
由于孤石分布并无规律，现阶段地勘无法判断孤石数量及尺寸。
由于孤石的不确定性，对盾构施工的影响很大，存在使盾构机停滞不前的风险。
因此我们在前期的地质补勘工作要求深入、细致，要准确探明孤石的分布、数量、大小等。
补充勘察采取以下三个方案。
1）盾构掘进前对沿线孤石分布情况进行补勘调查，对于隧道开挖面地层处于风化岩地层的，沿着线路方向每隔10米补钻一个，当有钻孔发现孤石存在后，对其前后2米进行加密补钻，对左右2.5m 进行加密补钻，以探明孤石的分布情况。
2）在地面使用地质雷达对隧道范围的孤石进行探测。
3）利用盾构土仓内安装的超声波探测系统时刻监视掌子面前方的情况，提前发现前方的孤石。
土方开挖孤石处理施工方案(3篇)
第1篇随着城市化进程的加快，土地资源日益紧张，土地开发利用成为城市发展的重要课题。
在土地开发过程中，常常会遇到孤石问题，孤石的存在不仅影响土地的平整度，还可能对施工安全和质量造成严重影响。
因此，制定一套合理的土方开挖孤石处理施工方案至关重要。
二、施工方案1. 工程概况本项目位于某城市新区，占地面积约1000亩，主要进行住宅、商业、公共设施等项目建设。
土方开挖工程量约200万立方米，其中孤石分布较为密集，预计孤石数量约5000立方米。
2. 施工目标（1）确保土方开挖工程进度和质量；（2）确保施工安全，防止安全事故发生；（3）降低施工成本，提高施工效益。
3. 施工方法（1）孤石探测采用地质雷达、钻探等手段对孤石进行探测，确定孤石的位置、形状、大小等信息。
（2）孤石破碎根据孤石的大小和分布情况，采用以下方法进行破碎：① 小型孤石：采用人工破碎，使用风镐、锤子等工具进行破碎。
② 中型孤石：采用液压破碎锤、液压镐等机械设备进行破碎。
③ 大型孤石：采用爆破法进行破碎。
（3）土方开挖① 爆破法开挖：针对大型孤石，采用爆破法进行破碎后，再进行土方开挖。
② 机械开挖：针对中小型孤石，采用挖掘机、推土机等机械设备进行开挖。
③ 人工开挖：针对小型孤石，采用人工开挖。
（4）土方运输采用自卸汽车、装载机等机械设备进行土方运输。
4. 施工工艺（1）孤石探测① 地质雷达探测：在土方开挖区域进行地质雷达探测，确定孤石的位置和形状。
② 钻探：在地质雷达探测的基础上，对可疑区域进行钻探，进一步确定孤石的大小和深度。
（2）孤石破碎① 小型孤石：人工破碎。
首先，对孤石周围进行开挖，露出孤石表面；然后，使用风镐、锤子等工具对孤石进行破碎。
② 中型孤石：液压破碎锤破碎。
首先，对孤石周围进行开挖，露出孤石表面；然后，使用液压破碎锤对孤石进行破碎。
③ 大型孤石：爆破法破碎。
首先，对孤石周围进行开挖，露出孤石表面；然后，根据孤石的大小和形状，设计爆破方案，进行爆破。
地下隧道工程施工孤石处理施工工法
地下隧道工程施工孤石处理施工工法地下隧道工程施工孤石处理施工工法一、前言地下隧道工程施工中，孤石是一个常见问题，会对施工过程和隧道的稳定性产生重大影响。
针对这一问题，地下隧道施工中的孤石处理施工工法成为一种重要的解决方法。
本文将介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施以及经济技术分析，以及一些工程实例。
二、工法特点地下隧道工程施工孤石处理施工工法具有以下特点：1. 高效性：采用机械化方法进行孤石处理，可以实现高效快速的施工，大大缩短了施工周期。
2. 灵活性：可以根据实际工程情况和孤石的大小、形状等特点，选择合适的处理方法，提高处理效果。
3. 精准性：采用精准的定位和定向技术，能够精确处理孤石，降低对隧道结构和设备的影响。
4. 安全性：施工过程中采用一系列安全措施，保障施工人员和设备的安全。
5. 经济性：相比传统的孤石处理方法，该工法节约了人力和材料资源，减少了施工成本。
三、适应范围地下隧道工程施工孤石处理施工工法适用于岩石隧道和软土隧道等各类地质条件下的地下隧道施工。
四、工艺原理施工工法与实际工程之间的联系在于采取的技术措施。
在地下隧道工程施工孤石处理中，采取的技术措施主要包括爆破、钻孔爆破和断爆等方法，将孤石分割或爆破，使其满足隧道结构的要求。
通过分析孤石的大小、形状、固结程度等特点，选择合适的处理方法，并配以相应的支护措施，保证施工的顺利进行。
五、施工工艺地下隧道工程施工孤石处理施工工法的施工工艺包括以下阶段：1. 监测和分析：对孤石进行监测和分析，确定其位置、大小、形状等特点。
2. 方案设计：根据分析结果，制定适当的处理方案，包括选择处理方法、确定处理顺序等。
3. 机具设备准备：准备所需的机械设备，包括钻孔机、爆破设备、爆破器材等。
4. 施工准备：进行现场准备工作，包括搭建工地、清理施工区域、布置安全措施等。
5. 施工操作：根据方案进行钻孔、爆破或断爆操作，将孤石分割或破碎。
盾构区间孤石处理方案
盾构区间孤石处理方案一、前言。
盾构机在盾构区间掘进的时候啊，要是遇到孤石，那就像开车在路上突然遇到个大石头墩子，可麻烦了。
所以呢，咱们得有个妥善的处理方案。
二、孤石的探查。
1. 地质勘探。
首先啊，在盾构施工前，就得把地质勘探工作做细致喽。
不能像走马观花似的，得像侦探找线索一样。
多采用钻探、物探等各种方法，尽量把孤石的位置、大小、形状还有硬度这些情况都摸个大概。
就好比相亲之前，先把对方的基本情况了解清楚嘛。
2. 盾构机实时监测。
盾构机掘进的时候也不能放松警惕。
盾构机上的各种监测设备就像是它的眼睛和耳朵，一旦发现掘进参数不正常，比如推力突然增大，速度明显减慢，那很可能就是碰到孤石这个“调皮鬼”了。
这时候就得赶紧停下来好好研究研究。
三、孤石处理的方法。
1. 地面预处理。
（1）爆破法。
要是孤石离地面比较近，而且周围环境允许的话，爆破法就像个大力士，能把孤石炸个粉碎。
不过呢，这可得小心再小心，就像放鞭炮得远离易燃物一样。
要做好防护措施，控制好爆破的药量和方向，不能让它到处乱飞，伤到周围的建筑或者居民。
（2）冲孔桩法。
这个方法就比较温和一点，像用小锤子慢慢敲碎孤石。
通过冲孔桩把孤石一点点地破碎或者挤到旁边去。
但是这个过程也得盯着点，就像熬粥得看着火候，不然要是没处理好，盾构机掘进的时候还是会碰到麻烦。
2. 盾构机内处理。
（1）直接破碎。
如果孤石不是特别大特别硬，盾构机上的刀具就可以像牙齿咬坚果一样，直接把孤石破碎掉。
不过呢，这对盾构机的刀具要求可高了，就像让拳击手赤手空拳去打硬石头，得确保刀具够锋利、够结实才行。
而且在破碎的时候，要合理调整盾构机的掘进参数，不能太猛也不能太弱，得刚刚好。
（2）开仓处理。
当孤石比较难搞的时候，就得开仓处理了。
这就像给盾构机做个小手术一样。
不过开仓可是个技术活，得先确保仓内的安全，像把空气、压力这些都调整好，然后工人进去，拿着各种工具，像冲击钻之类的，对着孤石一顿操作，把它处理掉。
盾构穿越微风化孤石地质施工工法
盾构穿越微风化孤石地质施工工法中铁四局集团有限公司1.前言花岗岩地层由于其物质组成特点，在风化过程中很容易发育出未风化或者微风化的坚硬球状体，即“孤石”。
孤石的存在对地下工程尤其是盾构隧道工程施工影响极大，容易导致地面沉降、设备损坏、隧道质量事故等风险，是盾构施工的“天敌”之一。
在广州北部和东部部分地区，广泛分布有燕山期花岗岩，由于风化不均产生了大量孤石，孤石的分布在部分区域较为零散而部分区域则密集成群。
为保证盾构机顺利通过，必须预先探明孤石并进行地面预处理施工。
2.工法特点2.1 对孤石提前处理，避免盾构穿越时，滚刀无法破岩，造成刀具损坏。
2.2 采用地下隐蔽岩体爆破技术对孤石进行爆破，破碎后能降低盾构掘进风险，。
2.3 采用压密注浆改良刀盘周边地层，盾尾止水和仓内制作泥膜措施辅助带压进仓，能提高开仓成功率，解决后期刀具需更换的问题。
2.4 地层压密注浆能有效地解决孤石爆破后，盾构掘进时爆破孔漏气、喷涌、冒泥浆的问题。
3.适用范围本工法适用于盾构法施工穿越微风化孤石地层施工。
4.工艺原理传统的孤石预处理方式有盾构直接切削孤石、液压劈裂机预处理孤石、洞内火工爆破处理孤石、冲孔预处理孤石、人工挖孔挖除孤石及地下深孔爆破孤石。
在孤石群地层中，盾构无法直接掘进通过，冲孔法在应对垂直方向上密集交叉重叠的孤石时容易偏孔、卡锤，基本难以实施; 人工挖孔挖除孤石法在处理水平方向上密集分布的孤石时布孔间距缩小，开挖风险增大且孤石难以彻底挖除干净，施工工效也较低; 采用洞内火工爆破和液压劈裂机处理孤石的方法更是时刻伴随着开仓的安全风险且效率低下。
相对而言，本区间孤石处理采用地下深孔爆破方式处理孤石群比较彻底，爆破破碎孤石后盾构掘进难度降低，有利于控制地面沉降、姿态跑偏、刀具损坏等风险，其施工工效高而且环保。
爆破结束后，对爆破孔进行压密注浆，从而保证盾构穿越时不产生漏气、冒浆等问题。
5.工艺流程及操作特点5.1 施工工艺流程盾构掘进穿越微风化孤石施工工艺流程见图5.1-1。
1、盾构掘进遇孤石建议处理方案
孤石段掘进、处理建议方案一、施工概况2021年10月9日掘进1431环时刀盘贯入度5～25r/min，波动较大，螺旋机出渣有较小石块排出，盾体有轻微抖动。
在掘进1436环行程推进至1200mm时螺机突然排不出渣，现场初步判断土仓内起拱，导致螺旋机出不了渣。
通过螺旋机伸缩正、反转，内卷等措施，依旧没能得到有效解决。
盾构掘进1436环渣土取样结合本段地勘资料，及渣样情况综合分析，故采取了常压开仓的方式清理土仓。
停机处地勘资料显示为全断面含砾残积粉质黏土，实际开挖掌子面地层左上角为中风化岩层、靠近刀盘中心位置有一中风化孤石，长*宽约2200*1650mm，其余断面为黏土夹杂石块，地勘报告与实际开挖地质明显不符。
区间纵断面地质图刀盘中心位置地层刀盘左上角地层刀盘右上角地层清理土仓底部取出部分孤石孤石强度值50～65MPa（现场实测）二、盾体翻转事故2021年9月2日盾构掘进至1402环时，正常掘进过程中刀盘瞬间卡停，导致刀盘扭矩骤增至2346KNm为盾体提供一个反向扭矩造成盾体旋转120°。
通过后期检修井开挖清理刀盘上部开口发现刀盘前方出现孤石，该孤石长80cm、宽68cm、高43cm且硬度极高。
地勘资料表明该段掘进地层上部为含砾残积粉质黏土、下部为全风化砾岩，地层描述含砾残积粉质黏土为硬塑状，局部有可塑状态，具网纹状结构；全风化砾岩岩石已风化为土状，岩芯不完整，呈碎屑状或土块状，砾石含量50%~70%，粒径最大达4cm，地勘中地层描述与实际地层中出现的孤石严重不符。
且整个区间地勘报告中未提到地层中可能出现孤石，该孤石是造成盾体顺时针旋转120°直接原因。
刀盘前方开挖出孤石孤石尺寸大小三、推进施工措施目前土仓已清理完成，螺旋机可以正常工作。
为确保工期需求，经项目领导开会协商，予以关仓推进，推进要求如下：1、推进前，刀盘先以0.2～1.2rmp/min空转2min，启动刀盘转速缓慢上升，指派专人观察盾体周边情况，转动过程中注入分散性泡沫剂改良渣土；2、采用气压辅助模式1/3仓掘进，掘进主要以控制贯入度为准，控制在10mm以内；3、推进过程中每环进行渣土取样分析，判断掌子面地质情况；根据岩石切削块状、以及大小，判断刀具磨损情况。
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厦门市轨道交通1号线一期工程土建施工高崎站～集美学村站区间盾构工程孤石探测及处理施工方案编制：复核：审批：中国交通建设股份有限公司TJ03-2项目部2015年7月目录§1 编制依据.......................................................................................................................... - 1 -§2 工程概况.......................................................................................................................... - 1 -§3 工程、水文地质.............................................................................................................. - 1 -§4 周边建筑物及管线分布情况 ......................................................................................... - 3 -4.1 建筑物情况................................................................................................................. - 3 -4.2 管线情况..................................................................................................................... - 3 -§5 地质勘探情况.................................................................................................................. - 3 -5.1 勘察单位提供资料..................................................................................................... - 4 -5.2 补勘资料..................................................................................................................... - 4 -§6 孤石探测成果.................................................................................................................. - 5 -6.1 孤石探测方法............................................................................................................. - 6 -6.2 孤石探测成果............................................................................................................. - 9 -§7 孤石处理方案................................................................................................................ - 10 -7.1 原拟定孤石爆破处理方案....................................................................................... - 10 -7.2 全套管钻地面钻取孤石处理方案........................................................................... - 12 -7.3 Φ2000原水管下方孤石挖孔桩处理方案 ............................................................... - 14 -7.4 盾构机通过“孤石”处理方案............................................................................... - 15 -7.5 孤石处理费用预估................................................................................................... - 16 -§8 交通组织........................................................................................................................ - 16 -§9 安全保障措施................................................................................................................ - 16 -9.1 机械操作安全技术措施........................................................................................... - 16 -9.2 安全用电技术措施................................................................................................... - 16 -§10 文明施工措施.............................................................................................................. - 17 -§11 附件.............................................................................................................................. - 17 -§1 编制依据（1）厦门地铁一号线一期工程TJ03-2标合同、投标文件。
（2）厦门地铁工程建设管理办法汇编。
（3）厦门地铁一号线一期工程TJ03-2标【高崎站～集美学村站】盾构区间设计图纸。
（4）厦门地铁一号线一期工程TJ03-2标【高崎站～集美学村站】区间详堪、补堪报告。
（5）中华人民共和国《爆破安全规程》（GB 6722-2003）；（6）《盾构法隧道施工与验收规范》（GB50446-2008）；（7）《民用爆炸物品安全管理条例》；（8）其他国家现行技术规范、标准及厦门市现行相关规范、标准及文件。
§2 工程概况区间盾构段起讫里程为YHK14+067.122～YDK14+628.776，右线长度为561.654m，左线长度为560.156m。
区间盾构隧道段范围内现状地面标高9m~12m，区间纵断面出高崎站后先以2.00‰的下坡进入去区间最低点，然后以4‰和28‰的坡度上坡，直至盾构工作井，区间隧道覆土厚度5.4m~9.6m。
区间盾构隧道采用钢筋砼管片衬砌，管片宽度为1.2m，管片外径6.2m，厚度为0.35m；§3 工程、水文地质3.1.1 工程地质本区间地形较平坦，属海岛和填海地貌，地面高程4～13m。
隧道地表自上而下依次为：<1-1>杂填土、<1-2-1>黏土质素填土、<1-2-3>砂质素填土、<1-2-4>碎石素填土、<4-2>淤泥质土、<8-1-2>黏土、<8-1-3>黏土、<11-1-2>残积砂质黏性土、<11-1-3>残积砂质黏性土、<17-1>全风化花岗岩、<17-2>散体状强风化花岗岩、<17-3>碎裂状强风化花岗岩、<17-4-1>中等风化花岗岩。
盾构隧道穿越地层组成及特征描述见表1，地层物理力学性质指标见表2。
表1 地层组成与特征描述一览表表2 地层物理力学性质指标3.1.2 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中。
以孔隙潜水为主，人工填土层中存在上层滞水，地下水位埋深0～1.5m。
基岩裂隙水主要赋存于基岩强、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。
岩体的节理、裂隙发育地带，地下水相对富集，透水性也相对较好，反之不然。
总体上，基岩裂隙水发育具非均一性。
区间范围内冲洪积砂层分布规律性差，主要呈透镜状分布，局部层状分布，级配较好，分选较差，砂层总厚度大体在0.9～1.8m，埋深6.4～7.4m，粘粒含量较大，富水性及透水性一般，含水量一般；黏土、残积土及全化层富水性及透水性较差，含水量较小，为相对隔水层。
局部地段含水层与相对隔水层交错分布。
地下水主要受大气降水补给，其次受地表水补给，径流途径较好，局部较差。
地下水的渗流方向由相对较高水头处向相对较低水头处渗流，流速低，流量小。
从地下水位反映的形态看，地势高则地下水水位高，反之则地下水位低。
场地范围内地下水动态变化较大，年变幅一般2～4m。