浅析盾构孤石爆破施工技术

宋唯 刘涛

摘 要：结合厦门地铁1号线工程实例，介绍孤石的形成、特点及对盾构施工产生的难点及风险，通过施工总结相关处理经验，供类似工程开展提供合理技术支持与参考

关键词：孤石；探测；爆破；注浆

1 工程简述

厦门地铁一号线吕厝站～莲坂站位于厦门岛内，地层复杂著有”地质博物馆”之称，该段盾构区间总长1.5km，通过加密补勘后盾构穿越密集的孤石区约占整个区间1/5。盾构穿越地层主要以残积砂质黏性土、散体状强风化花岗岩、微风化花岗岩、全风化花岗岩，局部孤石。孤石存在风化残疾土层里或岩层裂隙交界面，在垂直风化剖面上具有“上多下少、上小下大”的特点，其强度140mpa～160mpa.

2 盾构施工穿越孤石区的难点及风险

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。

刀盘推向隧道侧面的大漂石甚至导致盾构转向，易偏离隧道轴线。

3 盾构孤石爆破施工技术

3.1 孤石探测

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，优化探孔布置方案。

根据上述原则确定各区间存在孤石的几率分为：可能性最大、很大、较大及一般等四个区域

3.1.1 孤石出现可能性最大区域探测钻孔布置

沿盾构线路平面位置，梅花形布置钻探孔，距盾构开挖平面边缘1.5米处纵向两排钻探孔，每排钻探孔沿线路纵向间距2米，钻孔到盾构管片底部。如图1所示。

3.1.2 孤石出现可能性很大的区域探测钻孔布置

沿盾构线路平面位置，梅花形布置钻探孔，距盾构开挖平面边缘1.5米处沿纵向两排钻探孔，每排钻探孔线路纵向间距2.5米，钻孔到盾构管片底部。如图2所示。

3.1.3 孤石出现可能性较大的区域探测钻孔布置

沿盾构线路平面位置，梅花形布置钻探孔，距盾构开挖平面边缘1.5米处沿纵向两排钻探孔，每排钻探孔线路纵向间距3.0米，钻孔到盾构管片底部。如图3所示。

3.1.4 孤石出现可能性一般区域探测钻孔布置

沿盾构线路平面位置，沿线路中线布置一排钻探孔，每排钻探孔线路纵向间距5.0米，钻孔到盾构管片底部。

3.2 孤石处理措施

3.2.1 材料孔眼選择

雷管选用瞬发电雷管和导爆管雷管，起爆器采用MFB-200型号。炸药选用防水乳化炸药，采用Φ75mmPVC管护孔，Φ50mmPVC管进行装药。炸药段与PVC管之间的空隙用米石进行填充

3.2.2 爆破布孔

孤石爆破点尽量利用探测地质钻孔，通过多次爆破实验分析总结，炮孔孔距a=0.8m、排距b=0.5m，共3排炮孔，炮孔深度超出盾构开挖边线1.0m；装药深度随石头大小而定。

3.2.3 爆破相关参数

R≤1.0米，设爆破孔1个，炸药单耗：5Kg/立方米

1.0

2.0

3.0

R>5.0米，设爆破孔8个以上，装药量按4.2Kg/立方米

3.3 爆破效果检验

爆破结束后，应立即组织地质钻机在试验区域进行取孔，岩芯取出后对芯样裂度进行分析、判断，取出岩芯裂度较好（均小于30cm），满足盾构施工要求。

3.4 爆破注浆加固

在钻孔至设计孔深后下袖阀管，进行注浆加固，加固区域为隧道以上3米，左右各1米，注浆深度应爆破深度确定。

注浆加固主要考虑两个方面：一是由于钻孔非常密集，钻进过程中，地层中的残积土层遇水极易崩解，从而造成上部土体失稳，故需要对隧道上部土层进行注浆加固；二是由于此孤石处理效果确定性较差， 盾构机能否将处理后的孤石破碎并顺利通过是个未知数，对该处区域地层进行加固使其具有开仓的条件，满足土仓内对孤石进人工破碎处理。

4 结语

通过上述孤石处理，在盾构施工中取得较好的效果。建议有条件情况下采用“地面钻孔定点爆破为主、洞内处理为辅”的孤石处理方案，同时在施工过程中采取加强沿线地质预测判断、加强盾构机巡检和强制保养、改善碴土性状提高其流动性和止水性、勤检查更换刀具等措施，为处理孤石提供了保障。同时，加强地面监测，及时跟踪地面沉降情况，确保了施工期间沿线建筑物的安全.