[发明专利]一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法

权利要求书

1.一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一：利用地质雷达发射的高频电磁波探明场地地层中孤石的分布情况，从而确定钻孔位置。

步骤二：在对盾构施工过程有阻碍的孤石上进行钻孔，钻孔工具采用柔性铰接的导向动力钻具，在土层进行直线钻进，到达孤石后，为在孤石长轴成孔，可进行钻进方向的变化。钻孔贯穿整块完整岩石，根据孤石体积调节每块孤石上的钻孔数量。

步骤三：钻孔贯穿整块目标岩石后，将钻杆提起，向钻杆内注入清水，利用钻头转动将钻渣排出，完成清孔，使致裂剂能顺利进入钻孔底部。

步骤四：将热致裂剂装入药卷，药卷与电阻丝相连，保证热致裂剂与电阻丝的接触，电阻丝的通电导线和药卷由中空的软橡胶棒保护，通过软橡胶棒将药卷送入钻孔底部。

步骤五：将电阻丝通电，使其产生700℃以上高温，使药卷内的热致裂剂发生高热反应，通过热效应和膨胀力使岩石产生裂缝。

步骤六：对步骤五中产生的热致裂缝网对岩体强度的劣化影响采用超声波测试技术进行评估，以岩体P波波速3.0m·ms^-1为界，确定是否可以继续进行盾构施工。小于该波速说明岩体完整性较差，已满足盾构施工的岩石强度要求，大于该波速则说明岩体仍有较高的完整性，需继续进行钻孔，加密岩体的裂缝网。

步骤七：按照步骤一中确定的钻孔位置重复步骤二到步骤六，直至完成整条掘进路线上的钻孔作业。

步骤八：继续推进盾构机进行掘进和支护，直至完成整条隧道的施工。

2.根据权利要求1所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤一中所述的孤石位置由地质雷达确定。在掘进路线上布置脉冲源发射高频窄脉冲电磁波，布置接收器接受岩石反射信号，通过数字化处理设备，分析地层中导电特性的变化，从而确定孤石分布位置和大致体积。

3.根据权利要求1所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤二中所述的导向动力钻具由导向机构和钻头两部分组成，导向机构和钻头通过万向铰接阀相连接。该铰接阀可以实现泥浆的输送，还可使钻头在岩石钻进过程中实现任意过程的转弯，从而顺利通过岩石内部造斜段，并减少钻孔数量。

4.根据权利要求2所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤二中所述的孤石上钻孔的数量由以下标准确定：

岩石体积小于1m³：钻孔数量为1。

岩石体积大于1m³：钻孔数量为岩石体积(m³为单位)×0.8。(钻孔数量按进一法取整)。

5.根据权利要求2所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤二中所述的每块孤石内钻孔间距不应小于0.4m。

6.根据权利要求2所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤二中所述的钻孔深度应贯穿岩石，若起钻位置的位于岩石短轴，应利用导向钻机改变掘进方向，在岩石长轴的位置成孔，以提高钻孔的利用率。

7.根据权利要求2所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤二中所述的钻孔孔径不应小于8cm。

8.根据权利要求1所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤三中所述的钻孔清孔方法采用正循环清孔。将泥浆自泥浆池由泥浆泵泵出，通过空心钻杆一直到钻头底部喷射出，旋转中的钻头将泥浆润滑，并将泥浆扩散到整个孔底，携同钻碴浮向钻孔顶部，从孔顶护筒开口处溢排地面上泥浆槽，流回泥浆池。完成清孔工作，保证后续热致裂剂的顺利进入。

9.根据权利要求1所述的一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，其特征在于：步骤四中所述的清孔后泥浆相对密度应达1.03-1.10，含砂率应小于2％，即可进行后续步骤，否则则需通过导管和泵吸进行二次清孔。