复合地层盾构施工隐蔽岩体环保爆破新技术(竺维彬)

关键技术
展望
勘探技术 明确岩体的位置、体量、强度、形态、岩性和周边介质六要素；根据岩体的
特征制定合理的处理技术，减少盾构施工风险。
研究背景
关键技术
展望
勘探技术——物探技术
本课题提出的10种物探方法，通过试验、分析及结果验证，对各种物探方法进行 评价，并给出应用建议。
物探类型 地面物探技术 孔中物探技术
研究背景
关键技术
展望
研究历程——爆破技术
2004年遇 孤石
广州地铁3号线天河客运站~华师站区间 遇孤石，掘进速度慢，频繁卡刀盘，洞 内处理效果差，半年掘进100环。
爆破技术 提出阶段
提出爆破预 处理
受医学微创手术技术启发（体外微创冲 击波破碎胆肾结石），萌发了通过地面 打小孔到岩体，在岩体里埋炸药，处理 这些强度高、完整性好的岩体的想法.
水下物探技术
地震波法
适用于水下隐蔽岩体探测
最新物探技术
微动探测技术 三维电阻率
适用于复杂环境条件，适合用于隐蔽岩体普查
在场地条件满足要求的情况下，适合用于隐蔽岩 体平面位置探测，不能确定准确深度位置
研究背景
关键技术
展望
结论
孔中物探方法，受外界影响小，适应性强，是城市工程物探中的一个优选方 法；其中跨孔弹性波CT和跨孔电阻率CT探测效果好，推荐用于岩体探测。
提出问题
爆破能否将岩体破碎？ 爆破是否会损坏盾构机？ 岩体破碎到什么程度可以满足盾构掘
进？
研究背景
关键技术
展望
研究历程——爆破技术
2009年
应用与推广 阶段
2010年
至今
深圳地铁5号线5302标翻身站~灵芝站区间和2 号线东延线燕南站~大剧院站区间先后采用微差 挤压爆破技术处理孤石，达到预期效果。
关键技术
展望
盾构直接掘进，不仅盾构机自身损坏大，还有工程安 全、进度、质量重大风险，所以预处理是最好的选择。
洞内临时处理，工期风险（处理时间无法保证）以及安 全风险（开仓自身风险）大。
使用传统预处理，诸如人工挖孔桩、冲击桩、旋挖 机取芯等安全性、效果难以保证，且代价较大。
从岩体的勘察、环保爆破预处理及处理后盾构掘进方面进行研究，形成一套孤石与基 岩凸起复合地层中盾构工程技术，保证盾构安全、高效通过这种特殊的复合地层。
RQD值高
开挖面软硬不均
漏网之鱼
研究背景
关键技术
展望
进度风险
广州地铁3号线天河客运站~华师站区间盾构遇孤石，刀盘卡死，半年掘进100环； 广州地铁6号线苏元站~萝岗站遇孤石群，盾构掘进困难，因为建筑物业主干扰地面处理，1年
时间只掘进17环； 广州地铁21号线神舟路站～科学广场站遇孤石群和基岩凸起，刀盘、刀具严重损坏需要修复，
质量风险 广州地铁三号线北延段某区间孤石地层隧道管片错台、破损；
研究背景
关键技术
展望
机械风险
刀盘、刀具不正常损坏；深圳地铁2号线某区间遇孤石刀盘损坏，最终开挖竖井来修 复。 盾构机械损坏常常带来工期风险并加大安全风险，同时带来巨大的经济代价。
孤石
刀具、刀盘不正常损坏
刀箱、刀具 大量损坏
研究背景
勘探规范中初勘、详勘大多为地面钻探，而针对孤石、基岩这种特殊地质条件，采用物探 技术可为加密或进一步钻探提供方向，广州地铁在2008年3号线开始就致力于物探技术研究。
广州地铁3号线北延 段南方医院～同和区 间应用地面探测方法
2008年
广州地铁6号线二期萝岗 站应用孔内物探的方法
广州地铁21号线开 展业内最新的探测技 术，微动探测技术等
地表
隧道 顶部
盾构掘进方向
隧道
底部 土层或软岩 孤石 基岩
研究背景
关键技术
展望
地层特性
花岗岩地区的孤石、基岩：RQD值高；强度高，最大能达到200MPa以上； 孤石、基岩：体量小于隧道尺寸，造成开挖面地层软硬不均； 孤石：在地层中分布位置随机性大，直径大多在1~3m左右，按传统勘探布孔间
距，不易被发现。
复合地层盾构施工隐蔽岩体环保爆破新技术
汇报人：竺维彬
CONTENTS
1 研究背景 2 关键技术 3 展望
研究背景
关键技术
展望
特殊复合地层
复合地层，即在开挖断面范围内和开挖延伸三维方向上，由两种或两种以上不同地层组 成，且这些地层的岩土力学、工程地质和水文地质等特征相差悬殊。
中国东、南部沿海城市的花岗岩地层中，如青岛、福州、厦门、广州、深圳、香港等地， 海外如新加坡等，都不同程度地存在球状风化体（后面简称孤石或孤石群）和基岩凸起的情 况，这是一种特殊的复合地层。
台山核电站1号机取水隧洞工程采用微差挤压爆 破技术处理孤石和基岩。同年该技术申报国家专 利，于2012年通过授权取得专利证书。
爆破技术已经在7个城市、25个工程（不包括课 题组爆破公司以外的单位施工的工程）上应用。 目前已成为盾构隧道中处
关键技术
展望
研究历程——勘探技术
工程实践表明爆破后盾 构掘进仍有次生风险， 风险主要来源：1、爆破 不彻底，未达到预期效 果；2、爆破完后处理措 施不达标，即注浆封闭 不到位；３、掘进控制 不合理。
广州地铁14号线支线 、21号线又陆续碰到 大量孤石、孤石群。 提出辅助气压掘进技 术及应用广州地铁最 新成果“衡盾泥”辅 助技术。
研究背景
2009年
2017年
本课题提出一套有效 的隐蔽岩体勘探技术
2017年
研究背景
关键技术
展望
研究历程——爆破后盾构掘进技术
2013年以前
提出问题
2016至今
以广州地铁三号线、 六号线二期孤石基岩 地层为工程背景，从 爆破后封闭注浆、盾 构选型、刀具配置优 化、掘进参数控制等 角度进行研究，提出 合理的控制措施。
历时11个月掘进134环。
螺旋输送机卡死
刀盘卡死
研究背景
关键技术
展望
安全风险
厦门地铁盾构跨海工程遇基岩凸起，发生海底塌方； 东莞地铁R2线某区间盾构过基岩凸起段，多处沉陷，造成地表房屋墙体发生开裂； 某高铁大直径隧道基岩凸起地层，地面发生塌陷。
海底塌方
墙体开裂
地面塌方
研究背景
关键技术
展望
物探技术 超高密度电法 地质雷达和地震映像 法
瑞雷波法 跨孔弹性波CT 跨孔电磁波CT成像法 跨孔电阻率CT法
评价 在场地条件满足要求的情况下，可应用于隐蔽岩 体普查
探测深度浅，不适合用于隐蔽岩体探测
易受外界干扰，不适合孤石探测，可应用于基岩 凸起探测
孔中物探方法，受外界影响小，适应性强，是城 市工程物探中的一个优选方法。