一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法

本发明涉及孤石清理，尤其涉及一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法。

背景技术：

1、在沿海城市盾构施工过程中，地层情况更为复杂，包括上软下硬、孤石、硬岩凸起和断裂破碎等地层。由于地层结构的差异，施工过程中会遇到许多工程技术难题，其中大型孤石或孤石群的探测和预处理是目前盾构施工过程中的一个难题。

2、而在掘进中遇见孤石和突出岩的情况时，现有技术通常使用爆破、盾构机破除或人工的方式排除阻碍。爆破技术偶尔会造成隧道塌方或隧道断裂，影响施工进度；人工只能清除较小的孤石；采用盾构直接掘进时会遇到以下情况：孤石周围的土质较弱，当盾构掘进时，孤石会随着刀盘旋转或被刀具移开。若孤石在刀具前作回转运动，会挡在刀具前而使刀具受损。如果被刀具移开的孤石位于盾构的一侧，会对盾构造成挤压，使盾构方向发生偏离，使隧道轴线发生倾斜。孤石存在于花岗岩残积土、全、强风化层中，该层遇水易软化崩解，造成盾构超挖，最终导致地面沉降，塌陷等工程事故。再加上孤石分布无规律，现阶段常规勘探无法准确判断孤石位置、数量、大小，未提前采取处理措施。故孤石的存在容易造成盾构停满不前、偏移轴线，乃至带来地面沉降、塌陷等工程事故，因此清理效果较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，旨在解决现有的孤石清理方法的清理效果较差的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，包括以下步骤：

3、根据前期地质勘察资料确定出隧道盾构区间孤石的初步位置；

4、基于所述初步位置进行第一批钻孔和第二批钻孔，确定孤石的边界，并计算出孤石的厚度；同时，通过xrd对孤石的矿物成分进行测定，判断孤石的岩石类型；

5、按照孤石不同部位的厚度，将剩余的第一批钻孔和第二批钻孔的1/2进行钻孔；在孤石钻孔内侧安装温度传感器，并采用具有一定压力的装置将液氮注入到孤石所有钻孔内部，使得孤石在液氮作用下冻结；

6、通过温度传感器测定孤石内部的温度值，当所有钻孔内部温度达到零下三十度以下时，持续有压地注入液氮使得液氮可以在孤石内部孔隙传播以及保持冻结温度，使得孤石在零下三十度的温度作用下力学性能下降；

7、持续注入液氮1h后，采用冲击设备对冻结的孤石进行冲击，直至孤石破碎成小块岩石；

8、采用高清探头摄像机伸入钻孔内部查看孤石的破碎情况，当还存在较大块岩石时，继续采用冲击装置进行冲击破坏。

9、其中，所述基于所述初步位置进行第一批钻孔和第二批钻孔，确定孤石的边界，并计算出孤石的厚度；同时，通过xrd对孤石的矿物成分进行测定，判断孤石的岩石类型，包括：

10、根据所述初步位置的中心打第一个钻孔，以该孔为中心在掌子面确定出过该钻孔点的水平线和垂直线，并以间距为1.0m距离在所述水平线和所述垂直线上钻孔，直至钻机接触到孤石，将钻孔探头安装在钢管，推送入孔内后开始观测、录像，直到探头到钻孔底部为止，实时分析钻孔内围岩情况，初步确定第一批钻孔是否在孤石上；

11、当钻孔成像全部为孤石时，继续向外侧以间距为1.0m距离进行第二批钻孔，当钻孔成像为孤石和地层的交接时，确定出打孔方向孤石的边界；当钻孔成像为地层时，在两孔之间进行第二批钻孔，反复打孔直至确定出四个钻孔方向孤石的边界；

12、当钻孔成像全部为孤石的第一批钻孔和第二批钻孔，每间隔一个直接钻通钻孔，将钻孔试样取出测量孤石段的长度，计算出孤石的厚度；同时，通过xrd对孤石的矿物成分进行测定，判断孤石的岩石类型。

13、其中，所述方法还包括：

14、当孤石部分处于掌子面以外时，在孤石位置的掌子面往外延伸1.0m开挖一个耳洞，并以间距为0.45m的距离进行第三批钻孔；

15、注入液氮并采用冲击荷载破坏孤石的方法进行破洞，在破碎孤石后，需要采用注浆的方法将掌子面外面的碎石进行注浆加固。

16、其中，钻孔的设备采用隧道专用钻头。

17、其中，在进行钻孔的同时冲洗钻孔。

18、其中，所述持续注入液氮1h后，采用冲击设备对冻结的孤石进行冲击，直至孤石破碎成小块岩石，包括：

19、持续注入液氮1h后，将冲击杆伸入到未完全钻通的钻孔内部，以一定的冲击力对孤石进行持续冲击直至孤石破碎成小块岩石。

20、本发明的一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，通过根据前期地质勘察资料确定出隧道盾构区间孤石的初步位置；基于所述初步位置进行第一批钻孔和第二批钻孔，确定孤石的边界，并计算出孤石的厚度；同时，通过xrd对孤石的矿物成分进行测定，判断孤石的岩石类型；按照孤石不同部位的厚度，将剩余的第一批钻孔和第二批钻孔的1/2进行钻孔；在孤石钻孔内侧安装温度传感器，并采用具有一定压力的装置将液氮注入到孤石所有钻孔内部，使得孤石在液氮作用下冻结；通过温度传感器测定孤石内部的温度值，当所有钻孔内部温度达到零下三十度以下时，持续有压地注入液氮使得液氮可以在孤石内部孔隙传播以及保持冻结温度，使得孤石在零下三十度的温度作用下力学性能下降；持续注入液氮1h后，采用冲击设备对冻结的孤石进行冲击，直至孤石破碎成小块岩石；采用高清探头摄像机伸入钻孔内部查看孤石的破碎情况，当还存在较大块岩石时，继续采用冲击装置进行冲击破坏，本发明准确判断孤石位置、数量、大小，并提前采取处理措施，解决了现有的孤石清理方法的清理效果较差的问题。

技术特征：

1.一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.如权利要求1所述的确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，其特征在于，

3.如权利要求1所述的确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，其特征在于，

4.如权利要求1所述的确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，其特征在于，

5.如权利要求1所述的确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，其特征在于，

6.如权利要求1所述的确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，其特征在于，

技术总结本发明涉及孤石清理技术领域，具体涉及一种确定隧道盾构区间孤石边界以及清理孤石的方法，包括基于初步位置进行第一批钻孔和第二批钻孔，确定孤石的边界，并计算出孤石的厚度；按照孤石不同部位的厚度，将剩余的第一批钻孔和第二批钻孔进行钻孔；在孤石钻孔内侧安装温度传感器，并将液氮注入到孤石所有钻孔内部，使得孤石在液氮作用下冻结；测定孤石内部的温度值，当所有钻孔内部温度达到零下三十度以下时，注入液氮；持续注入液氮后，采用冲击设备对冻结的孤石进行冲击，直至孤石破碎成小块岩石；采用高清探头摄像机伸入钻孔内部查看孤石的破碎情况，当还存在较大块岩石时，继续采用冲击装置进行冲击破坏。技术研发人员：刘文博,李英波,刘志峰,张树光,解泓立,黄翔,宋宇,张铭致,赵书田受保护的技术使用者：桂林理工大学技术研发日：技术公布日：2024/7/11