[发明专利]一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法

说明书

本发明涉及一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，利用详细勘察中的勘察孔作为炮孔进行装药爆破，并利用泥浆作为配重和阻塞物进行装药结构的设计，利用泥浆的不可压缩性，使爆炸能量经过泥浆传递到炮孔围岩中几乎无损失，炸药爆炸瞬间泥浆传播冲击波到围岩使其位移，并产生反射作用形成二次加载，加剧围岩的破坏,使围岩均匀解体破碎。本发明“一孔三用”加快施工速度，降低施工成本；爆破后的泥浆充满碎石间隙，减小爆破后碎石对盾构机外壳的摩擦，加快盾构机推进的速度，避免盾构机外壳过度磨损，同时在盾构机外壳周围形成泥浆套，有效控制隧道壁的塌落以及地面的沉降，同时还可以起到隔水作用。

技术领域

本发明属于盾构法隧道施工技术领域，涉及一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，具体而言是一种利用钻孔进行注浆微差爆破和泥浆润滑从而提升盾构穿越岩层效率的施工方法。

背景技术

随着我国城市轨道交通建设的不断发展，盾构法隧道施工技术得到了越来越广泛的应用。但在我国华南沿海等地区，由于地层分布较不规则，盾构施工时常遇到岩层局部侵入开挖面的情况。当盾构机掘进至侵入的岩层区域时，常由于岩层强度过高造成盾构刀具产生严重磨损，进而导致换刀频率上升，显著降低盾构施工效率。如刘建国于2010年在《现代隧道技术》上发表的《深圳地铁软硬不均复杂地层盾构施工对策》中强调盾构在硬岩地层中掘进时易产生严重的刀具磨损，并提出合理的盾构穿越地下岩层施工技术是保证盾构顺利掘进的关键。此外，在岩层侵入区域内，易出现上软下硬等软硬不均地层。盾构机在软硬不均的地层中掘进时，存在向地层较软一侧偏移的惯性，使得掘进姿态难以控制，甚至存在盾构机“卡壳”的风险。传统的矿山法利用开挖面爆破法开挖侵入岩层，使盾构机从矿山法隧道中空推通过，但这种方法存在施工效率低、适用性差等缺点。另外，注浆加固法通过对侵入岩层上部软弱土体进行注浆加固，以减少土层和硬度的强度差异，从而确保盾构掘进时的姿态控制。但这种方法未对侵入岩层进行处理，且土层强度增加会进一步加剧刀具磨损程度。上述传统的处理方法普遍存在施工效率低、处理成本高等问题，不能满足目前工程建设高效低耗的要求。因此，有必要提出一种可显著降低地层的不均匀性，并减小盾构机的推进阻力的施工方法。

经过对现有技术文献检索发现，申请号为CN201510949972.X的发明专利提出一种非开挖施工中的地下岩石聚能装药爆破装置和方法。该装置将聚能药包安装在开孔弹架上，利用一次性爆破方法进行破碎地下岩石或者孤石，使得盾构机顺利掘进。但是这种方法中相邻药包爆炸会产生应力波干涉，从而产生应力降低区或无应力区，导致地下岩层爆破效果不佳。此外，该方法未对爆破后的碎石进行润滑，易与盾构机外壳产生较大摩擦，影响盾构机推进速度。

发明内容

本发明针对上述现有技术存在的不足，提供了一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，该方法能有效地破碎侵入岩层并对破碎后的岩层进行注浆润滑，显著降低软硬不均地层对盾构掘进姿态控制的影响，有效避免破碎岩层对盾构机的过度磨损。

为解决上述问题，本发明通过以下技术方案实现：

一种盾构法隧道穿越局部侵入岩层的施工方法，包括：

在侵入岩层的分布区域，按照隧道轴线确定勘察孔的布置范围，在所述布置范围内钻取所述勘察孔并通过地质钻机对所述勘察孔进行岩芯取样；

将所述勘察孔作为爆破装药用的炮孔，向所述炮孔内装填爆破药包并将所述炮孔作为注浆孔向内注浆；

通过起爆所述爆破药包对所述侵入岩层进行爆破。

优选地，所述勘察孔的布置范围为：沿隧道垂直轴线方向上以超出所述隧道的轮廓线0.5m位边界，按孔距2-3m均匀布置，在沿所述隧道轴线方向上按排距2-3m均匀布置。

优选地，将所述勘察孔作为爆破装药用的炮孔，是指：将沿隧道轴线方向上超出所述侵入岩层的分布区域0.5m为边界的区域内的所述勘察孔作为所述炮孔。

优选地，所述炮孔，其单孔装药量基于单位装药量与所述侵入岩层分布情况确定，公式如下：