[发明专利]一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法

说明书

本发明公开了一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，它包括采用地质雷达确定孤石分布位置、在土层中所含孤石上采用具有柔性的导向钻具进行钻孔、成孔后通过软橡胶棒送入热致裂剂、利用高温电阻丝催化热致裂剂进行反应、热致裂剂在孤石内部产生热致裂缝网使岩石强度劣化，采用超声波测试技术对岩体裂化强度进行评估、在此过程之后在岩体强度已产生劣化的地层内继续推进盾构机进行掘进和支护。采用本发明的施工工艺能准确的在土层中孤石内部进行导向钻孔，并在复杂的地层条件下进行小半径转弯，能够准确高效的对影响盾构施工的孤石进行破环，而新型热致裂剂则可以通过产生局部高热和膨胀使孤石产生裂缝，超声波测试技术则可以高效分析岩体完整性。相较已有的使孤石产生裂缝的方法能耗更低，更为安全经济，简化了施工工艺，提高了含孤石土层中盾构施工的进度和效率。

技术领域

本发明涉及隧道盾构施工技术领域，尤其涉及一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法。

背景技术

随着地下空间的不断开发，盾构法被越来越广泛的应用于暗挖法隧道施工中。盾构法是将盾构机在地层中推进，并通过盾构外壳和管片不断对隧道进行支护，从而提高了隧道施工的机械自动化程度和施工效率高。而在开挖面前方用切削装置进行土体开挖过程中，会遇到强度远高于土的大块孤石，导致盾构推进过程中正面阻力过大，造成盾构推进困难或者刀盘卡盘、磨损严重的问题。目前较为常见的技术手段是主要是对孤石进行爆破处理，或者在孤石上较为密集地钻孔从而破坏岩石完整性达到破坏岩石强度的目的。爆破处理的主要问题在于实施爆破过程中爆破点距盾构机距离较近，需要严格控制药量，并且爆破对土层存在扰动，对于城市地下隧道施工，爆破所带来的噪音也会影响附近居民的生产生活。而采用多钻孔的形式则存在效率低、能耗高、成本高等问题。基于此，盾构施工的孤石新型处置方法应解决传统方法对土层扰动大、对居民影响大、施工工艺复杂、施工效率低下、不安全、不经济的问题。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供了一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法。

本发明通过以下技术方案得以实现。本发明提供一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法，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。

步骤一中所述的孤石位置由地质雷达确定。