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1、花岗岩地层盾构施工总结花岗岩地层盾构施工总结肖瑞传肖瑞传肖瑞传肖瑞传2010.122010.122010.122010.122 2 三号线北延线三号线北延线“设计起点永泰东站设计起点永泰东站”段，约段，约8.6km8.6km长长线路沿线基岩为花岗岩、混合花岗岩或花岗片麻岩。主要线路沿线基岩为花岗岩、混合花岗岩或花岗片麻岩。主要穿越的地层是全断面土层（花岗岩残积土、全风化花岗岩、穿越的地层是全断面土层（花岗岩残积土、全风化花岗岩、强风化花岗岩）、全断面岩层（中风化、微风化花岗岩）、强风化花岗岩）、全断面岩层（中风化、微风化花岗岩）、上软下硬花岗岩地层（上部为花岗岩残积土、下部为微风上软下硬花岗岩
2、地层（上部为花岗岩残积土、下部为微风化花岗岩等岩层）、另外还有少部分为特殊的上软下硬地化花岗岩等岩层）、另外还有少部分为特殊的上软下硬地层（上部为砂层、中部为土层、底部为岩层）。层（上部为砂层、中部为土层、底部为岩层）。3 3 以三北区间以三北区间1 1标过南华工商学院宿舍楼案例，标过南华工商学院宿舍楼案例，首先大家认识下花岗岩地层的特点：首先大家认识下花岗岩地层的特点： 20092009年年9 9月月1 1日下午，右线海瑞克盾构机在日下午，右线海瑞克盾构机在647647环，南华环，南华工商学院宿舍工商学院宿舍9 9号楼前（两栋房屋之间的空地上），隧道洞号楼前（两栋房屋之间的空地上），隧道洞身
3、范围的地层为身范围的地层为、，采用，采用2.4bar2.4bar的气压进仓，进的气压进仓，进仓检查，掌子面无水，但刀盘转动后，掌子面的土体剥落仓检查，掌子面无水，但刀盘转动后，掌子面的土体剥落严重，已无法进行带压作业，紧急关仓，考虑刀盘前面是严重，已无法进行带压作业，紧急关仓，考虑刀盘前面是宿舍楼，同时刀具损坏严重，往前掘进风险较大，往前掘宿舍楼，同时刀具损坏严重，往前掘进风险较大，往前掘进进300mm300mm后将土仓压力建立，同时采用盾构机的超前注浆孔后将土仓压力建立，同时采用盾构机的超前注浆孔进行回填注浆，保证土仓填满，从而防止地面沉降。进行回填注浆，保证土仓填满，从而防止地面沉降。4
4、4南华工商学院宿舍楼范围的平面位置图南华工商学院宿舍楼范围的平面位置图5 5南华工商学院宿舍楼范围的地质断面图南华工商学院宿舍楼范围的地质断面图6 6 后与场地的产权单位进行协商，利用地面场地进行地面后与场地的产权单位进行协商，利用地面场地进行地面注浆处理。注浆处理。注浆加固存在既要保证加固效果能安全开仓又注浆加固存在既要保证加固效果能安全开仓又要防止注浆将盾构机刀盘和盾壳包裹了。要防止注浆将盾构机刀盘和盾壳包裹了。加固前在盾壳和加固前在盾壳和管片外围采用了水溶性聚氨酯进行封堵，同时注浆过程中管片外围采用了水溶性聚氨酯进行封堵，同时注浆过程中刀盘定期进行转动。地面加固的时间受学校宿舍的限制，刀
5、盘定期进行转动。地面加固的时间受学校宿舍的限制，只能白天施工，第一次加固至只能白天施工，第一次加固至9 9月月2727日才完成。开仓加固效日才完成。开仓加固效果不理想，降压不成功，而后再回填补充加固好后，果不理想，降压不成功，而后再回填补充加固好后，1010月月1010日刀盘原位将刀具更换。加固还是会造成盾构机盾壳和日刀盘原位将刀具更换。加固还是会造成盾构机盾壳和刀盘被水泥浆包裹。盾构机刀盘脱困、盾构机中前盾、盾刀盘被水泥浆包裹。盾构机刀盘脱困、盾构机中前盾、盾尾脱困，尾脱困，1010月月1919日恢复掘进。日恢复掘进。7 7 1010月月1919日日 1010月月2828日盾构机掘进日盾构机
6、掘进2626环，掘进参数出现异环，掘进参数出现异常，停机检查刀具常，停机检查刀具环号环号土仓压力土仓压力（bar）总推力（总推力（t）刀盘转速刀盘转速（rpm）刀盘扭矩刀盘扭矩（bar）掘进速度掘进速度（mm/min）出土量出土量（斗）（斗）6476472.02.027003400270034001.61.670701 1- -6 66 66506502.42.420002100200021001.61.61301381301385-105-105.55.56566562.12.115001900150019001.41.41301501301505-75-76 66606602.12.42.
7、12.417002100170021001.61.61101301101308-128-125 56656652.22.215001700150017001.71.712015012015012-1912-195 56706702.32.82.32.816001800160018001.71.71301501301508-148-145.55.56716712.22.213001600130016001.51.51301501301504-104-106 66726722.12.115001800150018001.51.51301501301504-104-106 66736732.32.5
8、2.32.5350035001.21.290120901201-51-58 8 停机采用开挖面制造泥膜，然后带压进仓进行检查和更换刀具。停机采用开挖面制造泥膜，然后带压进仓进行检查和更换刀具。虽然刀盘前方已有虽然刀盘前方已有1 1米高的空洞，带压开仓成功，发现米高的空洞，带压开仓成功，发现1212# #、2424# #刀圈掉，刀圈掉，1010# #、1111# #、1313# #、1414# #、1515# #偏磨严重，偏磨严重，1616、1717、2121、2525、2828、2929、3030、3131、3333、3434、3535磨损磨损5mm10mm5mm10mm。经过。经过9 9天带
9、压开仓作业，更换了正面和天带压开仓作业，更换了正面和周边的刀具，同时检查到中心滚刀磨损严重，发现中心滚刀刀箱已变周边的刀具，同时检查到中心滚刀磨损严重，发现中心滚刀刀箱已变形：形：9 9 虽然经过泥膜处理和带压作业，在盾构机带压换刀过虽然经过泥膜处理和带压作业，在盾构机带压换刀过程尽管宿舍楼的沉降没有加大，但刀盘前残积土逐渐剥落，程尽管宿舍楼的沉降没有加大，但刀盘前残积土逐渐剥落，空洞还是逐渐加大，最后形成了较大的空洞。空洞还是逐渐加大，最后形成了较大的空洞。1010 更换中心滚刀刀箱的作业，必须回填土仓，并需要在更换中心滚刀刀箱的作业，必须回填土仓，并需要在中心滚刀前开挖出作业空间。这种洞内
10、加固，更加要保护中心滚刀前开挖出作业空间。这种洞内加固，更加要保护好盾壳和刀盘不要包裹，否则后果很严重。事先将盾壳和好盾壳和刀盘不要包裹，否则后果很严重。事先将盾壳和刀盘用土工布包裹隔离。刀盘用土工布包裹隔离。1111 通过盾体上的径向注通过盾体上的径向注浆孔注入水溶性聚氨酯，浆孔注入水溶性聚氨酯，防止浆液将盾体包裹。防止浆液将盾体包裹。同时利用盾构机土仓壁同时利用盾构机土仓壁板上的球阀和气体自动板上的球阀和气体自动补偿系统，在不同的高补偿系统，在不同的高度装上排气管和注浆管，度装上排气管和注浆管，分层回填。分层回填。1212 注浆加固后，清理至中心滚刀位置，并在刀盘前开挖尺注浆加固后，清理至
11、中心滚刀位置，并在刀盘前开挖尺寸为高寸为高1.9m1.9m、宽、宽2.1m2.1m、深、深0.9m0.9m的作业空间的作业空间13131414 11 11月月2626日才将刀具更换。清理刀盘和刀具的过程日才将刀具更换。清理刀盘和刀具的过程中，左侧刀盘开口上部出现局部坍塌，后人员出来加气保中，左侧刀盘开口上部出现局部坍塌，后人员出来加气保压。带压清理剩余的部分，压。带压清理剩余的部分，1111月月2828日刀盘转动。日刀盘转动。1111月月2828日日1212月月1 1日带压进仓将中心滚刀刀座螺栓焊接牢固。日带压进仓将中心滚刀刀座螺栓焊接牢固。1212月月2 2日重新恢复掘进，未采取其他辅助措施
12、，盾构机脱困，日重新恢复掘进，未采取其他辅助措施，盾构机脱困，1212月月7 7日，盾构安全通过宿舍楼。日，盾构安全通过宿舍楼。掘进掘进7 7环又更换一次刀具。环又更换一次刀具。整个通过该楼房整个通过该楼房4 4个月，共掘进个月，共掘进3737环，更换刀具环，更换刀具3 3次，次，刚好是进入房屋前，在房屋下，出房屋后。刚好是进入房屋前，在房屋下，出房屋后。1515 监测情况：监测情况： 右线盾构掘进右线盾构掘进647647环环673673环，同时左线盾构也同时在房屋地下掘进，环，同时左线盾构也同时在房屋地下掘进，房屋沉降速率较大，房屋沉降已达到房屋沉降速率较大，房屋沉降已达到38.9mm38.
13、9mm。 右线盾构停机期间，在制作泥膜护壁时，左线在掘进，宿舍楼的出现较大右线盾构停机期间，在制作泥膜护壁时，左线在掘进，宿舍楼的出现较大沉降，最大沉降点为沉降，最大沉降点为H19H19沉降值为沉降值为50.7mm50.7mm，柱子，柱子SZ1SZ1沉降值为沉降值为24.9mm24.9mm。 泥膜护壁完成后带压换刀期间，沉降随压力波动变化敏感，最终最大沉泥膜护壁完成后带压换刀期间，沉降随压力波动变化敏感，最终最大沉降点位降点位H19H19沉降值该工况下沉沉降值该工况下沉3.6mm3.6mm，累计沉降为，累计沉降为54.3mm54.3mm，柱子，柱子SZ1SZ1沉降值该工沉降值该工况下沉况下沉3
14、.5mm3.5mm累计为累计为28.4mm 28.4mm 。 盾构土仓回填期间，楼的沉降最大沉降点盾构土仓回填期间，楼的沉降最大沉降点H19H19在该工况下下沉在该工况下下沉3.6mm3.6mm，累，累计沉降值为计沉降值为57.9mm57.9mm，柱子，柱子SZ1SZ1在该工况下下沉在该工况下下沉0.6mm0.6mm，累计沉降值为，累计沉降值为29.0mm29.0mm。 盾构清仓换刀至恢复掘进期间，楼最大沉降点盾构清仓换刀至恢复掘进期间，楼最大沉降点H19H19该工况下沉该工况下沉5.5mm5.5mm，沉降，沉降值为值为63.4mm63.4mm；柱子；柱子SZ1SZ1该工况下沉该工况下沉4.3
15、mm4.3mm，累计沉降值为，累计沉降值为33.3mm33.3mm。1616总结该案例过程总结该案例过程一、为什么带压一、为什么带压地层还会坍塌？地层还会坍塌？二、盾构机刀具和刀座为什么损坏这么严重？二、盾构机刀具和刀座为什么损坏这么严重？三、过程中，房屋沉降为什么这么敏感？三、过程中，房屋沉降为什么这么敏感？1717分四部分介绍，与大家分享：分四部分介绍，与大家分享：第一部分：花岗岩地层的特点第一部分：花岗岩地层的特点第二部分：盾构在花岗岩地层施工中易出现的第二部分：盾构在花岗岩地层施工中易出现的问题问题第三部分：盾构在花岗岩地层掘进的解决办法第三部分：盾构在花岗岩地层掘进的解决办法第四部分
16、：管理体会第四部分：管理体会1818第一部分：花岗岩地层的特点第一部分：花岗岩地层的特点1 1、花岗岩残积土的特点、花岗岩残积土的特点 花岗岩残积土具有很强的结构性花岗岩残积土具有很强的结构性, ,很容易因各种扰很容易因各种扰动因素动因素, ,导致结构性损伤。花岗岩残积土导致结构性损伤。花岗岩残积土, ,经浸水饱和后经浸水饱和后, ,承载力降低承载力降低, ,压缩性增大压缩性增大; ;在具有临空面的浸水条件下在具有临空面的浸水条件下, ,花岗岩残积土会因软化崩解而坍塌。花岗岩残积土会因软化崩解而坍塌。1919 花岗岩地层将崩解过程划分为花岗岩地层将崩解过程划分为扰动性崩解、结构性崩扰动性崩解、
17、结构性崩解和溶解性崩解解和溶解性崩解三个阶段。广州的花岗岩残积土的微结三个阶段。广州的花岗岩残积土的微结构大多呈骨架状构大多呈骨架状, ,节点和颗粒之间主要靠游离氧化物的节点和颗粒之间主要靠游离氧化物的胶结作用实现联结胶结作用实现联结, ,因此花岗岩残积土崩解的根本原因因此花岗岩残积土崩解的根本原因是浸水软化导致土骨架损伤发展的结果是浸水软化导致土骨架损伤发展的结果, ,浸水前的扰动浸水前的扰动会使节点受到先期损伤会使节点受到先期损伤, ,加速崩解。加速崩解。2020存在风化深槽和球状风化体：存在风化深槽和球状风化体：岩石风化不均匀形成的风化深槽和球状风化，而岩石风化不均匀形成的风化深槽和球状
18、风化，而且风化深槽和球状风化体无规律性，不确定性且风化深槽和球状风化体无规律性，不确定性大。大。212122222 2、花岗岩硬岩的特点、花岗岩硬岩的特点 花岗岩微风化花岗岩地层的特点：岩石强度高、岩石花岗岩微风化花岗岩地层的特点：岩石强度高、岩石完整性好，岩面起伏大。完整性好，岩面起伏大。 燕山期花岗岩：呈深灰、灰白色，中细粒结构，块状燕山期花岗岩：呈深灰、灰白色，中细粒结构，块状构造，岩石坚硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，构造，岩石坚硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，少量块状，锤击声脆。岩石质量指标少量块状，锤击声脆。岩石质量指标RQDRQD值为值为606095%95%，岩石天然抗压
19、强度范围值岩石天然抗压强度范围值fc=46.4fc=46.4200MPa200MPa。 震旦系混合花岗岩：呈灰、灰白等色，中细粒结构，震旦系混合花岗岩：呈灰、灰白等色，中细粒结构，块状构造，裂隙稍发育发育，岩石坚硬，较完整，岩块状构造，裂隙稍发育发育，岩石坚硬，较完整，岩芯多呈短柱状、长柱状，少量块状，锤击声脆。岩石质芯多呈短柱状、长柱状，少量块状，锤击声脆。岩石质量指标量指标RQDRQD值为值为656595%95%，岩石天然抗压强度范围值，岩石天然抗压强度范围值fc=31.7fc=31.7215.6MPa215.6MPa。23233 3、花岗岩地层上软下硬的特点、花岗岩地层上软下硬的特点 （
20、1 1）岩面起伏大，变化快。由于风化不均匀，稳定岩）岩面起伏大，变化快。由于风化不均匀，稳定岩层岩面埋深在纵横向上变化大，很不稳定，部分地段风层岩面埋深在纵横向上变化大，很不稳定，部分地段风化深度剧增，形成风化深槽现象。化深度剧增，形成风化深槽现象。 （2 2）花岗岩风化程度的特点，地层经常出现强风化层）花岗岩风化程度的特点，地层经常出现强风化层或者中风化层缺失的现象。同一断面上，软硬强度差异或者中风化层缺失的现象。同一断面上，软硬强度差异特别大。特别大。 （3 3）岩土交界面水量大，并有一定的承压水特点。在）岩土交界面水量大，并有一定的承压水特点。在燕梅推进过程中在左线银利街位置通过管片吊装
21、孔安装燕梅推进过程中在左线银利街位置通过管片吊装孔安装压力表测试水压压力表测试水压0.35Mpa0.35Mpa。 2424南同区间右线同和端头南同区间右线同和端头燕梅区间左线燕塘端头燕梅区间左线燕塘端头2525第二部分：盾构在花岗岩地层掘进易出现的问题第二部分：盾构在花岗岩地层掘进易出现的问题 由于花岗岩地层的特点，盾构机掘进易出现的问题主由于花岗岩地层的特点，盾构机掘进易出现的问题主要有刀具甚至刀盘磨损严重、喷涌、地面沉降甚至坍塌、要有刀具甚至刀盘磨损严重、喷涌、地面沉降甚至坍塌、掘进效率低等、更换刀具困难、这些问题尤其在上软下掘进效率低等、更换刀具困难、这些问题尤其在上软下硬地层更突出。硬
22、地层更突出。2626刀具、刀盘磨损问题2727刀具、刀盘磨损问题2828地面坍塌、房屋开裂2929地面坍塌、房屋开裂3030喷涌3131第三部分：盾构在花岗岩地层掘进的解决办法第三部分：盾构在花岗岩地层掘进的解决办法1 1、提前做好勘察工作，详细分析地层，合理优化线路，、提前做好勘察工作，详细分析地层，合理优化线路，尽量减少上软下硬的地层。尽量减少上软下硬的地层。 南方医院站南方医院站- -同和站区间，本次设计对区间线路纵断同和站区间，本次设计对区间线路纵断面进行了微调，根据补充地质勘察和孤石探明勘察，详面进行了微调，根据补充地质勘察和孤石探明勘察，详细的掌握了区间地质情况，为避免上软下硬的地
23、层，以细的掌握了区间地质情况，为避免上软下硬的地层，以隧道拱底标高在里程隧道拱底标高在里程YDK-4-219YDK-4-219不低于不低于13.1m13.1m、YDK-4-YDK-4-308308不低于不低于13.4m13.4m为原则，并使区间最低点里程仍基本维为原则，并使区间最低点里程仍基本维持原设计。微调线路纵断面后，使其最低点提升持原设计。微调线路纵断面后，使其最低点提升0.616m0.616m从而拉开隧道与微风化岩的净距，使盾构机避开上软下从而拉开隧道与微风化岩的净距，使盾构机避开上软下硬地层。这次的线路优化，极大的减少了盾构掘进的风硬地层。这次的线路优化，极大的减少了盾构掘进的风险。
24、险。 3232 区间区间3 3标中间风井的埋深一直未能优化，造成中间风标中间风井的埋深一直未能优化，造成中间风井的开挖进度严重滞后，造成恶性循环，竖井的进度滞井的开挖进度严重滞后，造成恶性循环，竖井的进度滞后，影响矿山法隧道的进度滞后，同时为保证盾构机下后，影响矿山法隧道的进度滞后，同时为保证盾构机下井，矿山法隧道长度未挖至理想位置，造成盾构机上软井，矿山法隧道长度未挖至理想位置，造成盾构机上软下硬地层掘进长度过多，盾构掘进工效缓慢。下硬地层掘进长度过多，盾构掘进工效缓慢。 33332 2、做好盾构机选型、优化刀盘设计、选择好的刀具、做好盾构机选型、优化刀盘设计、选择好的刀具 泥水盾构和土压盾
25、构的选择泥水盾构和土压盾构的选择, ,在花岗岩地层，个人认在花岗岩地层，个人认为除常规的选型原则外，主要考虑刀盘刀具的破岩能为除常规的选型原则外，主要考虑刀盘刀具的破岩能力、防止超挖的措施及地面沉降的控制、更换刀具的力、防止超挖的措施及地面沉降的控制、更换刀具的辅助措施这三方面。以区间一标的为例子，区间辅助措施这三方面。以区间一标的为例子，区间1 1标标1 1台海瑞克盾构机、台海瑞克盾构机、1 1台小松盾构机，两台盾构机的特点：台小松盾构机，两台盾构机的特点：小松盾构机的刀盘设计，刀间距小，滚刀配备的多，小松盾构机的刀盘设计，刀间距小，滚刀配备的多，破岩效果好。但存在的问题，人闸系统和螺旋输送
26、机破岩效果好。但存在的问题，人闸系统和螺旋输送机的设计存在较大的缺陷。的设计存在较大的缺陷。 刀具的选择也很关键，刀具的耐磨性高的话，减少刀具的选择也很关键，刀具的耐磨性高的话，减少换刀的次数。换刀的次数。 区间1标实际条件泥水盾构机土压盾构机说明场地要求4150平方米1万平方米/2台，但泥水场地可以转场至附近场地4000平方-5000平方当前场地无法满足泥水盾构地面环境、沉降控制地面房屋多，房屋基础多为摩擦桩，地层失水就容易造成房屋下沉泥水盾构的特点能较好的满足沉降的要求土压平衡掘进易喷涌、易超挖，常规的渣土改良方法不能改善该类地层的沉降控制土压盾构引起大范围的房屋沉降，造成很多信访问题，最
27、终真正掌握了泥浆改良的方法才较好的控制了沉降刀盘刀具的布置区间1标岩石强度高，完整性好，同时也要通过部分残积土土层，要有一定的开口率防止结泥饼以目前盾构机厂家设计的刀盘刀具数量相对较少，在该地段破岩有一定的难度虽然破岩效果也不是非常的理想，但相对布设滚刀数量较多区间1标刀具磨损严重，小松盾构机由于滚刀数量43个刀刃，破岩效果还是比较理想更换刀具辅助措施更换刀具频率较多，带压进仓较频繁，有时需要辅助措施才能进行带压进仓泥水盾构可快速制造泥膜，能为带压进仓创造条件花岗岩地层的特点，造成带压开仓也经常造成土体坍塌。35353 3、认真分析掘进参数，分析渣样，准确判断地层情况，、认真分析掘进参数，分析
28、渣样，准确判断地层情况，及时并经常检查刀具，切忌侥幸心理及时并经常检查刀具，切忌侥幸心理 花岗岩地层的特点，岩面起伏大，同一断面强度差花岗岩地层的特点，岩面起伏大，同一断面强度差异大，刀具容易非正常磨损，有可能一环不到就造成异大，刀具容易非正常磨损，有可能一环不到就造成刀具磨损。若不能及时发现更换刀具，有可能引起其刀具磨损。若不能及时发现更换刀具，有可能引起其他刀具，甚至影响到刀座和刀盘。但实际掘进过程中，他刀具，甚至影响到刀座和刀盘。但实际掘进过程中，经常出项两难的选择：一是掘进参数有异常，二是地经常出项两难的选择：一是掘进参数有异常，二是地层条件差或盾构在房屋下面、盾构机开仓的风险大。层条
29、件差或盾构在房屋下面、盾构机开仓的风险大。并且由于花岗岩地层上软下硬地层掘进时，掘进速度并且由于花岗岩地层上软下硬地层掘进时，掘进速度低、推力大、扭矩大，参数变化判断也较难。低、推力大、扭矩大，参数变化判断也较难。 3636 3.1 3.1、北延区间、北延区间1 1标汽修厂坍陷事故分析标汽修厂坍陷事故分析 事件经过：事件经过：6 6月月1010日晚日晚1010点点3030分左右，分左右，1 1标左线盾构机刚脱标左线盾构机刚脱出盾尾管片位置的上方的德威发汽车服务有限公司修理厂出盾尾管片位置的上方的德威发汽车服务有限公司修理厂房内（房内（ZDK-1-766ZDK-1-772ZDK-1-766ZDK
30、-1-772），突然发生地面塌陷，形），突然发生地面塌陷，形成面积约成面积约30m30m2 2，深约，深约2 2米的坑洞，造成修理厂房屋墙体开裂，米的坑洞，造成修理厂房屋墙体开裂，地面倾斜，梁、柱多处拉裂，塌陷造成两辆名牌汽车损伤，地面倾斜，梁、柱多处拉裂，塌陷造成两辆名牌汽车损伤，6 6辆车被困。当时，左线小松盾构已停机辆车被困。当时，左线小松盾构已停机5 5天，正在实施管天，正在实施管片地面斜孔注浆；右线海瑞克盾构在塌陷坑洞片地面斜孔注浆；右线海瑞克盾构在塌陷坑洞3636米后的位米后的位置刚完成气压换刀，正在掘进，至塌陷时，已完成置刚完成气压换刀，正在掘进，至塌陷时，已完成1 1环掘环掘进
31、。进。 3737 地层情况：地层情况：盾构穿越断面主要以盾构穿越断面主要以、为主，下部为主，下部有少量有少量，盾构机埋深约，盾构机埋深约24m24m，盾构刀盘部为，盾构刀盘部为，上，上覆土层为覆土层为和和为主，并掺杂少量为主，并掺杂少量地层。地层。38383.2 3.2 区间区间2 2标的标的683683环位置处理环位置处理 该位置地层：上面为素填土、洞顶为该位置地层：上面为素填土、洞顶为、，中部为中部为，底部为少量为，底部为少量为。盾构掘进参数突然遇。盾构掘进参数突然遇到岩层，推力由到岩层，推力由600t600t变为变为800t-1000t800t-1000t，扭矩，扭矩150bar150b
32、ar变为变为250bar250bar至停机，掘进速度由至停机，掘进速度由30mm/min-40mm/min30mm/min-40mm/min降至降至2-2-6mm/min6mm/min。掘进速度慢，对底层扰动大，出土量增加，。掘进速度慢，对底层扰动大，出土量增加，7 7月月1010日早上塌陷，由于针对该底层早有准备，承包商提前做日早上塌陷，由于针对该底层早有准备，承包商提前做好坍塌处理的准备，空洞出现后，及时填入好坍塌处理的准备，空洞出现后，及时填入3m33m3混凝土。混凝土。7 7月月1111日，停机商议是否继续掘进还是停机进行加固。首先日，停机商议是否继续掘进还是停机进行加固。首先在刀盘前
33、方在刀盘前方3 3米钻孔探明，盾构隧道范围已无岩层，岩层米钻孔探明，盾构隧道范围已无岩层，岩层在隧道下在隧道下0.30.3米，除去之前已通过米，除去之前已通过2 2米的岩层，判断岩石最米的岩层，判断岩石最多剩下多剩下3 3米长。米长。存在的风险处理时间继续掘进，通过后再带压开仓进行更换刀具岩石强度高，对刀具的磨损大，刀具已通过的岩层掘进刀具已有一定的磨损，继续将加大刀具刀座磨损严重，可能更换刀具更加困难，需要动火无法在带压下更换刀具一周停机进行加固常压更换刀具该处恰好在人行道和道路边，管线较多并集中，停机加固的方法选择只能注浆加固。加固时间长需要一个月，并且注浆加固本身风险也大。同时借地手续时
34、间尚未确定。至少一个月停机带压更换刀具隧道覆土浅，顶部为砂层并已经经过扰动，能否保压没有把握，同时保压试验有造成地面坍塌的风险。一周停机适当加固并带压更换刀具 考虑到地面环境，完全加固常压开仓的要求太高，通过适当注浆加固进行带压开仓。存在的风险是加固后土仓填满无法置换空气。二周以上4040通过对岩层的长度、目前刀具磨损的程度等综合判断通过对岩层的长度、目前刀具磨损的程度等综合判断，盾构机不停机加固，直接通过。实践证明，通过，盾构机不停机加固，直接通过。实践证明，通过3mm/min3mm/min以下的速度通过了以下的速度通过了2.52.5米的岩层，再掘进米的岩层，再掘进2 2环，环，经过两次带压
35、进仓（带压时间一天后就开始出现坍塌，经过两次带压进仓（带压时间一天后就开始出现坍塌，再掘进带压开仓）。再掘进带压开仓）。41414 4、盾构掘进做好渣土改良，防止超挖，防止喷涌，做好、盾构掘进做好渣土改良，防止超挖，防止喷涌，做好同步和二次注浆同步和二次注浆 上软下硬地层掘进，岩石强度高、水量大、掘进速度上软下硬地层掘进，岩石强度高、水量大、掘进速度慢，对上面土层扰动大，同时由于花岗岩残积土的遇水容慢，对上面土层扰动大，同时由于花岗岩残积土的遇水容易崩解，渣土改良不好的话容易喷涌，一旦喷涌肯定超挖，易崩解，渣土改良不好的话容易喷涌，一旦喷涌肯定超挖，超挖就会引起地面沉降，严重就坍塌。膨润土、泡
36、沫和聚超挖就会引起地面沉降，严重就坍塌。膨润土、泡沫和聚合物三种的改良效果。一类就是单一的花岗岩残积土，这合物三种的改良效果。一类就是单一的花岗岩残积土，这类只需要添加泡沫就能解决问题，但泡沫量气体含量适当类只需要添加泡沫就能解决问题，但泡沫量气体含量适当少一点。另一类就是上软下硬地层，这类既要防止结泥饼，少一点。另一类就是上软下硬地层，这类既要防止结泥饼，又要防止喷涌。又要防止喷涌。 （对于膨润土，一定是泥浆指标满足要求的，不是简单（对于膨润土，一定是泥浆指标满足要求的，不是简单的膨润土搅拌就直接加入的，必须经过一定时间膨化的）的膨润土搅拌就直接加入的，必须经过一定时间膨化的） 42425
37、5、矿山法开挖盾构空推解决花岗岩硬岩段的办法、矿山法开挖盾构空推解决花岗岩硬岩段的办法 对于长距离花岗岩硬岩采取矿山法开挖初支、盾构机对于长距离花岗岩硬岩采取矿山法开挖初支、盾构机空推拼装管片，因为矿山法可以提前进行，可以缓解整空推拼装管片，因为矿山法可以提前进行，可以缓解整个施工工期。矿山法开挖盾构空推拼装管片除了常规的个施工工期。矿山法开挖盾构空推拼装管片除了常规的矿山法开挖和盾构掘进外，还有一些特殊的地方。矿山法开挖和盾构掘进外，还有一些特殊的地方。（1 1）矿山法开挖的成型质量，坚决不能有欠挖现象）矿山法开挖的成型质量，坚决不能有欠挖现象（2 2）混凝土导台的施工质量，尤其是二次始发的
38、导台的）混凝土导台的施工质量，尤其是二次始发的导台的线形合适。线形合适。 4343（3 3）盾构空推过程中，姿态一定要监控好，切忌盲目推进）盾构空推过程中，姿态一定要监控好，切忌盲目推进（4 4）空推过程中，豆砾石和浆液填充及时、饱满，防止管）空推过程中，豆砾石和浆液填充及时、饱满，防止管片上浮。片上浮。（5 5）注浆做到多次、控制好浆液的压力和配比，防止注浆）注浆做到多次、控制好浆液的压力和配比，防止注浆过程中管片上浮，一般按照先底部自流式注双液浆，管过程中管片上浮，一般按照先底部自流式注双液浆，管片固定后，再进行单液水泥砂浆填充，最后再水泥浆再片固定后，再进行单液水泥砂浆填充，最后再水泥浆
39、再次检查填充。次检查填充。（6 6）测量好隧道的边界，计算准确回填豆砾石的数量。）测量好隧道的边界，计算准确回填豆砾石的数量。（7 7）做好二次始发的掘进控制，防止盾构机扭转等问题。）做好二次始发的掘进控制，防止盾构机扭转等问题。 44446 6、孤石处理、孤石处理 燕塘站永泰东站总共布设了燕塘站永泰东站总共布设了472472个钻孔，个钻孔，1616个钻孔个钻孔揭示了有孤石，其中揭示了有孤石，其中9 9个钻孔孤石在隧道范围内，个钻孔孤石在隧道范围内，4 4个个钻孔为南同区间的孤石群、事先进行处理；钻孔为南同区间的孤石群、事先进行处理；3 3个为个为3 3标标同永区间隧道范围，提前处理了两个，另
40、外盾构机直同永区间隧道范围，提前处理了两个，另外盾构机直接通过了接通过了6 6处孤石。处孤石。 45456.1 6.1 孤石的形成孤石的形成 孤石分为原生岩和次生岩：原生岩主要由于花岗质岩孤石分为原生岩和次生岩：原生岩主要由于花岗质岩石热胀冷缩效应明显，岩体外部在温差变化下易发生物石热胀冷缩效应明显，岩体外部在温差变化下易发生物理风化产生裂隙，继而理风化产生裂隙，继而H2OH2O和和CO2CO2渗入裂隙发生化学风化。渗入裂隙发生化学风化。而位于岩体中心的岩石难以受到这样的物理风化、化学而位于岩体中心的岩石难以受到这样的物理风化、化学风化作用，未风化的新鲜岩石成为孤石残留下来；次生风化作用，未风
41、化的新鲜岩石成为孤石残留下来；次生岩有可能能是山体活动、自然搬运等原因造成有部分岩岩有可能能是山体活动、自然搬运等原因造成有部分岩石滚入山谷后土体覆盖，形成孤石。目前仍未发现孤石石滚入山谷后土体覆盖，形成孤石。目前仍未发现孤石的发育和分布规律，不同地貌单元和不同深度的残积土的发育和分布规律，不同地貌单元和不同深度的残积土层中均有发育的可能。根据个人不成熟经验，一般原生层中均有发育的可能。根据个人不成熟经验，一般原生岩，孤石周边有少许的风化层（即周围颜色为铁锈色），岩，孤石周边有少许的风化层（即周围颜色为铁锈色），孤石相对分布较集中。次生岩，孤石周边基本无风化层，孤石相对分布较集中。次生岩，孤石
42、周边基本无风化层，孤石相对是独立的。孤石相对是独立的。 46466.2 6.2 孤石探明孤石探明 孤石探明主要考虑以钻探和物探两种方法进行考虑的。孤石探明主要考虑以钻探和物探两种方法进行考虑的。经过总公司和总部多次讨论，方案也多次调整，最终按洞经过总公司和总部多次讨论，方案也多次调整，最终按洞身范围为花岗岩残积土地层和全风化带，按身范围为花岗岩残积土地层和全风化带，按1010米间距布米间距布设钻孔，洞身范围为强风化带花岗岩地层按设钻孔，洞身范围为强风化带花岗岩地层按2020米间距布米间距布设钻孔。发现孤石的地方，按前后设钻孔。发现孤石的地方，按前后5 5米、左右米、左右3 3米的间距米的间距补
43、钻，进一步探明。总共完成补钻，进一步探明。总共完成472472个钻孔，探明个钻孔，探明1616个钻个钻孔揭示了有孤石，其中孔揭示了有孤石，其中9 9个钻孔孤石在隧道范围内。探个钻孔孤石在隧道范围内。探明出南方医院旁隧道明出南方医院旁隧道2121米范围的孤石群。米范围的孤石群。 4747 总公司总工室组织了广东省地质科学研究所、广东省地总公司总工室组织了广东省地质科学研究所、广东省地质物探工程勘察院等三家进行了试验，本次试验主要是在质物探工程勘察院等三家进行了试验，本次试验主要是在结合三号线北延段部分线路已知风化孤石存在的情况下，结合三号线北延段部分线路已知风化孤石存在的情况下，针对物探方法如何
44、解析风化孤石异常的主要难点，分别利针对物探方法如何解析风化孤石异常的主要难点，分别利用地质雷达法、瞬变电磁法、地震映像法、瑞利波法、高用地质雷达法、瞬变电磁法、地震映像法、瑞利波法、高密度电法及孔中回声密度电法及孔中回声( (包括单孔回声和双孔回声包括单孔回声和双孔回声) )法对已知法对已知孤石试验探查，并对比钻孔资料，以探求各物探曲线对已孤石试验探查，并对比钻孔资料，以探求各物探曲线对已知孤石的反映异常。地震映像法、瞬变电磁法、瑞利波法知孤石的反映异常。地震映像法、瞬变电磁法、瑞利波法及单孔回声法试验结果表明，上述及单孔回声法试验结果表明，上述4 4种方法对已知孤石的物种方法对已知孤石的物探
45、曲线未表现出明显的异常现象。在已知孤石的情况下，探曲线未表现出明显的异常现象。在已知孤石的情况下，地质雷达法的物探曲线对孤石有较明显的反映，但地表浅地质雷达法的物探曲线对孤石有较明显的反映，但地表浅层构、建筑物、管线等易产生很大的干扰，而造成成果的层构、建筑物、管线等易产生很大的干扰，而造成成果的多解性或解析困难或难以解析，所以只能在特定的条件下，多解性或解析困难或难以解析，所以只能在特定的条件下，可考虑利用该法进行初步探测。在已知孤石的情况下，试可考虑利用该法进行初步探测。在已知孤石的情况下，试验结果表明双孔回声法物探曲线在钻孔平面验结果表明双孔回声法物探曲线在钻孔平面151520m20m范
46、围内范围内可明显接收到孤石的异常。可明显接收到孤石的异常。 48486.6.3 3、孤石处理、孤石处理6.3.1 6.3.1 地面提前处理地面提前处理 地面孤石处理方法有钻地面孤石处理方法有钻孔直接爆破、地面冲孔、孔直接爆破、地面冲孔、履带式破岩机、人工挖孔履带式破岩机、人工挖孔破除等方法。区间破除等方法。区间2 2标南标南方医院住院部附近位置的方医院住院部附近位置的孤石，由于受周边条件为孤石，由于受周边条件为手术室和重病监护室的影手术室和重病监护室的影响，院方要求不能有爆破响，院方要求不能有爆破震动和冲击振动，最后采震动和冲击振动，最后采用人工挖孔桩人工提前破用人工挖孔桩人工提前破除的方法，
47、区间除的方法，区间3 3标，考标，考虑地面有冲孔和地面爆破虑地面有冲孔和地面爆破的条件，采用钻孔直接爆的条件，采用钻孔直接爆破的办法。破的办法。 49496 6、孤石处理、孤石处理 燕塘站永泰东站总共布设了燕塘站永泰东站总共布设了472472个钻孔，个钻孔，1616个钻孔揭个钻孔揭示了有孤石，其中示了有孤石，其中9 9个钻孔孤石在隧道范围内，个钻孔孤石在隧道范围内，4 4个钻孔个钻孔为南同区间的孤石群、事先进行处理；为南同区间的孤石群、事先进行处理；3 3个为个为3 3标同永区标同永区间隧道范围，提前处理了两个，另外盾构机直接通过了间隧道范围，提前处理了两个，另外盾构机直接通过了6 6处孤石。
48、处孤石。 50506.3.1 6.3.1 地面处理孤石地面处理孤石6.3.1.1 6.3.1.1 南同区间地面人工挖孔桩处理孤石南同区间地面人工挖孔桩处理孤石 在人工挖孔前，沿孤石处理范围周边先进行双重管在人工挖孔前，沿孤石处理范围周边先进行双重管帷幕注浆人工挖孔桩布置：在有孤石段隧道纵向做三帷幕注浆人工挖孔桩布置：在有孤石段隧道纵向做三排排2m(2m(净空净空1.6m )1.6m )人工挖孔桩，每排人工挖孔桩，每排7 7个，共个，共2121个；个；人工挖孔桩间距人工挖孔桩间距2.2m2.2m、排距、排距2.2m2.2m、孔深至底板以下、孔深至底板以下0.5m0.5m（孔深（孔深18.5m18
49、.5m） 。开挖时首先用。开挖时首先用16501650钢筋超前钢筋超前支护，然后开挖，每循环支护，然后开挖，每循环0.5m0.5m，采用现浇，采用现浇C20C20钢筋混凝钢筋混凝土护壁，隧道影响范围及下部土护壁，隧道影响范围及下部7.5m7.5m采用同规格玻璃纤采用同规格玻璃纤维筋代替钢筋。将影响盾构掘进施工的孤石用膨胀剂维筋代替钢筋。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，然后回填或静力破碎机破成小块后取出，然后回填C10C10低标号混低标号混凝土。凝土。51515252535354545555565657576.3.1.2 6.3.1.2 同永区间地面钻孔爆破处理孤石同
50、永区间地面钻孔爆破处理孤石 虽然孤石厚度较小虽然孤石厚度较小, ,但是考但是考虑到测量以及起爆体吊装过程虑到测量以及起爆体吊装过程中产生的误差中产生的误差( (误差累计不得误差累计不得超过超过10cm)10cm)。因此孤石爆破时，。因此孤石爆破时，当单孔单体爆破时装药长度与当单孔单体爆破时装药长度与岩石厚度相同岩石厚度相同, ,多孔单体爆破多孔单体爆破时，相邻两个炮孔，其中一个时，相邻两个炮孔，其中一个炮孔钻至孤石底面（即钻穿），炮孔钻至孤石底面（即钻穿），装药至炮孔底部，孤石顶面留装药至炮孔底部，孤石顶面留10cm10cm不装药；其邻孔孔底距离不装药；其邻孔孔底距离孤石底面孤石底面10cm1
51、0cm，装药至炮孔底，装药至炮孔底部，孤石顶面留部，孤石顶面留10cm10cm不装药。不装药。58586.4.2 6.4.2 盾构掘进过程中遇孤石情况盾构掘进过程中遇孤石情况 南同区间右线盾构在掘进过程中共遇到南同区间右线盾构在掘进过程中共遇到8 8处孤石，分处孤石，分别是：别是：5757环、环、102102环、环、158-160158-160环、环、162-164162-164环、环、284-284-288288环、环、321321环、环、550-559550-559环、环、563-564563-564环；左线遇到环；左线遇到2 2次次孤石，分别是：孤石，分别是：161161环，环，5585
52、58环；揭示的孤石都处于环；揭示的孤石都处于地层中，同永区间遇到地层中，同永区间遇到2 2处孤石，揭示孤石处于处孤石，揭示孤石处于地层中。地层中。 当盾构机掘进过程中，突然出现扭矩和推力突变、刀当盾构机掘进过程中，突然出现扭矩和推力突变、刀盘剧烈震动，估计是遇到孤石，切忌盲目掘进。一定盘剧烈震动，估计是遇到孤石，切忌盲目掘进。一定要降低掘进速度和刀盘转速，同时加强地面监测，保要降低掘进速度和刀盘转速，同时加强地面监测，保护好盾构机的刀具和防止地面坍塌。盾构通过完孤石护好盾构机的刀具和防止地面坍塌。盾构通过完孤石后，及时带压进仓检查更换刀具。后，及时带压进仓检查更换刀具。59596060 盾构机
53、在正常掘进中，盾构机总推力为盾构机在正常掘进中，盾构机总推力为800900KN800900KN，刀盘扭矩为刀盘扭矩为800900 KNm800900 KNm，刀盘转速，刀盘转速1.22 rpm1.22 rpm左右，掘进左右，掘进速度大于速度大于40mm40mm，注浆量，注浆量5.6m35.6m3左右。盾构机在过单个孤石时，左右。盾构机在过单个孤石时，明显感觉盾构机剧烈震动，从掘进参数来看，盾构在遇到明显感觉盾构机剧烈震动，从掘进参数来看，盾构在遇到孤石时，扭矩最大增加到孤石时，扭矩最大增加到1850 KNm1850 KNm，总推力增加至，总推力增加至9001400T9001400T，掘进速度降
54、至，掘进速度降至10mm10mm以下，同时刀盘转数控制在以下，同时刀盘转数控制在1.21.2以下。以下。6161第四部分：管理体会第四部分：管理体会1 1、让承包商认识到位、前期才能准备到位、让承包商认识到位、前期才能准备到位前期的补充地质勘察、房屋调查做仔细、做到位。前期的补充地质勘察、房屋调查做仔细、做到位。基于上述两项工作到位后，才能对线路的断面和平面的优基于上述两项工作到位后，才能对线路的断面和平面的优化，从开始就降低风险。化，从开始就降低风险。62622 2、盾构机设备要齐全、辅助设备要到位、盾构机设备要齐全、辅助设备要到位盾构机验收除了常规验收外，盾构机还需具有完好的人闸系盾构机验
55、收除了常规验收外，盾构机还需具有完好的人闸系统和径向注浆孔、超前注浆预留孔，二次注浆设备完成和统和径向注浆孔、超前注浆预留孔，二次注浆设备完成和超前注浆设备合适。地面还需配置盾构机监控系统，这样超前注浆设备合适。地面还需配置盾构机监控系统，这样才能及时采集盾构机掘进参数的瞬间值。才能及时采集盾构机掘进参数的瞬间值。3 3、盾构施工前，分析换刀位置，必要提前进行加固、盾构施工前，分析换刀位置，必要提前进行加固盾构施工前，要求认真审核承包商的检查和更换刀具位置，盾构施工前，要求认真审核承包商的检查和更换刀具位置，必要时进行提前加固。必要时进行提前加固。63634 4、及时分析参数，对重要地方做到每环都有分析、及时分析参数，对重要地方做到每环都有分析掘进过程中及时分析盾构掘进参数、监测数据和碴样，而且掘进过程中及时分析盾构掘进参数、监测数据和碴样，而且要分析瞬间值，这样才能真正反应掘进的情况。要分析瞬间值，这样才能真正反应掘进的情况。5 5、施工过程中，出现问题和异常，及时判断和采取、施工过程中，出现问题和异常，及时判断和采取措施，不能将就凑合，存在侥幸心理措施，不能将就凑合，存在侥幸心理施工过程中，掘进参数有异常或者设备有故障，必须及时判施工过程中，掘进参数有异常或者设备有故障，必须及时判断和维修，不能造成恶性循环。断和维修，不能造成恶性循环。
