风化球地层的盾构施工关键技术.pdf

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1、安徽建筑2012年第6期(总188期)风化球地层的盾构施工关键技术ShieldTunnelKeyTechnologyonGraniteSphericityBodyStrata顾剑刚(中铁四局集团有限公司城市轨道交通工程分公司，安徽合肥230022)■_—lI摘要：盾构机在花岗岩球状风化体地层施工时，容易造成盾构刀具I『一===—一和刀盘的卡死或损坏。针对这一问题。文章探讨了挖孔破碎法、冲击破——■_碎法、直接切削法、开舱处理法等几种有效的风化球地层施工方法的施工技术和应用特点。关键词：风化球；盾构施工；不良地质；施工技术中图分类号：U4

2、55．43文献标识码：B图1挖孔破碎风化球工工艺流程图文章编号：1007—7359(2012)06—0113—03O引言花岗岩球状风化体(又称风化球)，对于盾构工程而言，是一种不良地质现象，它容易造成地层土质软硬相差大，并造成盾构刀具和刀盘的卡死或损坏，甚至造成盾构机无法掘进。针对这一问题，本文探讨了挖孑L破碎法、冲击破碎法、直接切削法、开舱处理法等几种有效的风化球地层超前处理方法、施工化体技术和施工特点。在实际施工应用中，可根据风化球强度、探地图2小导管加固图岩土雷达探测的位置，选用特定的施工方法对风化球进行超前处工理，从而确保盾构的

3、顺利掘进，保证盾构的施工安全，提高盾构程的施工效率。与基础1挖孔破碎法处理此方法采取从风化球(孤石)上方人工挖孔进入风化球区图3冲击破碎施工流程图域，利用岩石分裂机进行孤石处理，本方法宜用在孤石量较少、隧道埋深浅的地段。2．1施工流程挖孔破碎法指在地表采用人工挖孔至风化球位置、采用松隧道上、动爆破方式破碎风化球的施工方法。挖孔直径1．5m，护壁0．2下／凡化球厚钢筋混凝土，破碎后岩石块体小于30cm；球体破碎后采用粘土回填挖孔，并进行土体压密注浆。挖孔破碎法的施工流程如上隧道下界图1所示。2_2风化球的处理图4风化球处理示意图2．2．1

4、人工挖孔范围内打眼破碎打孔之前先对最接近风化球位置上部2m范围内进行42小导管注浆，保证下部风化球处理时上部护壁的稳定，小导管垂直孔壁，每圈6根，共2圈交替布置，然后压注水泥浆，小导管每根2m，分两次顶入，如图2所示。当遇到风化球时，可采用风钻对风化球进行打眼处理，孔径40mm。钻孔结束后，采用劈裂机对风化球进行破碎处理，破D图5土体抗剪强度包络线基金项目：花岗岩软硬交互地层盾构施工关键技术研究(编号：2009—16—02)。碎后的石渣进行清理。作翌者简介：顾剑I刚l17(1_9262一、)，男里，毕业b平于晶西t南毒t寿交诵通士大釜学

5、工I韶程翱机抽械毒专业北，本2．2．。2人八工上挖亿孔1范匕围田外川风化球川处理科。副教授高级工程师，研究方向：盾构法隧道掘进技术及顶管掘进技挖孔桩范围内风化球清理至盾构机通过底标高后，应对侧术。面风化球进行处理，处理方法依然为风钻打眼，劈裂机破碎，处2012年第6期(总188期)安徽建筑理范围控制超过盾构机通过时洞身外15cm，如风化球全部在内摩擦角。洞身范围内，对其进行全部虽破碎。土体破坏的计算中，任一点的的应力经过计算均可转化为2．2-3爆破处理主应力状态，如图5所示，为最大主应力，盯2=盯3，为最小主应遇到风化球较大、硬度较高，

6、用常规人工方法难以破碎处力。理时，可采用松动爆破方式进行破碎。在任一截面上的法向应力和剪应力公式采用下列公式(4)2．2．4人工挖孔桩回填和公式(5)来计算。风化球破碎后，对孔洞进行粘土回填，并随填随夯，保证密盯：+co820【(4)实度，为防止回填密实度不够，造成在盾构施工时地下水涌人工作面，回填过程中要在孔中埋设袖阀管，回填完毕后，对地层T：cos2仪(5)Z进行压密注浆，保证地层密实性。土体极限平衡条件：3冲击破碎法=。tan(45。一)(6)通过比较土体中该点的计算值与实际值盯厂，可以确定土冲击破碎法指在地表采用冲击锤冲击破碎风

7、化球的施工体的状态类型：方法。确定风化球(孤石)的方位、大小和形状后，从地面用冲击①叮<叮厂时，平衡状态；钻对隧道范围内风化球存在的区域进行满堂冲击，每个钻孔完⑦3=时，极限平衡状态；成后用原土对钻孔分层回填夯实，直至将整个风化球区域处理完毕。此方法采用冲击钻从地面对风化球(孤石)进行处理，对③盯>盯时，破坏状态。于孤石群的处理较有效。该方法操作简单，处理周期较短，不需盾构机是否能破碎风化球，需要盾构提供足够的切削力，要人工直接处理孤石，施工安全性高，不受孤石位置、深度限同时，在破碎过程中，孤石保持不动，即周边土体不能破坏。制，仅受地面

8、场地要求，一般要求场地比较平整，钻机设备易进孤石周边土体应力：入钻孑L设计位置。盯．=Kl／A(7)3．1施工流程cr，：=Kon~(8)风化球进行冲击破碎施工后，及时采用粘土回填钻孔，并进(7)、(8)式