水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法与流程

本发明属于隧道与地下工程施工领域，尤其涉及一种水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法。

背景技术：

随着我国城市轨道交通建设的发展，越来越多城市开始开展地铁建设，地下隧道的开挖量也越来越大。在盾构法隧道施工过程中，可能遇到随机分布的孤石，且孤石形状大小各异、强度不一，而基岩使隧道内岩土层软硬不均。在这类地层中掘进效率低，刀盘刀具磨损严重，易产生卡刀、斜刀、掉刀、刀具偏磨、线路偏移等，处理起来速度比较慢，严重影响施工进度，有的甚至因施工无法进展而不得不变更设计，花费成本较高，经济效益差。

在水下隧道的开挖过程中，对于孤石有两种通用的处理手段，一种是采用隧道内爆破将孤石炸裂，一种是通过水上钻孔爆破处理。当将孤石选择在开挖隧道内爆破时，即将孤石炸开，孤石在炸开后会产生冲击力较强的炸裂碎片，炸裂碎片容易损坏盾构设备；当采用水上钻孔爆破处理时，地面爆破部位易形成水坑，严重时甚至造成水坑与隧道内部连通，造成向隧道内涌水，施工风险大。因此，怎样处理好盾构掘进过程中所遇到的孤石，是水下盾构隧道施工过程中的技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种盾构设备不易损坏、施工风险小的水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法。

本发明所采用的技术方案为：

一种水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法，其特征在于，按照以下步骤进行：

（1）通过地面或盾构法隧道开挖面确定盾构开挖面前方孤石位置；

（2）在孤石上钻若干个浅孔；

（3）利用水刀沿孤石上的浅孔将孤石切割成中小块；

（4）盾构机直接切削中小块石块直至通过孤石段。

所述步骤（2）中，在孤石上按一定孔距钻浅孔。

所述步骤（2）中，浅孔分布于孤石的中部和边缘。

所述步骤（2）中，浅孔的孔深为2-4米，浅孔之间的孔距为0.2-0.8m，浅孔的直径为5-15cm。

所述步骤（2）中，浅孔的较优孔深为3米，浅孔之间的较优孔距为0.5m，浅孔的较优直径为10cm。

所述步骤（3）中，水刀的水压为30-300MPa。

所述步骤（2）中，将孤石切割成30-50cm大小的中小块。

本发明的有益效果为：

1、孤石采用水刀切割，在水下隧道内部即可处理，无需通过爆破手段将孤石炸裂或者通过水上钻孔爆破处理，既能有效切割孤石，又能避免爆破损坏盾构设备；

2、孤石切割过程在隧道内部进行，切割过程未采用冲击力较强的爆破手段，不会将隧道内部与隧道上方水体贯通，不会向施工隧道内部涌水，施工风险非常小；

3、施工方法简单，易于实施。

附图说明

图1为本发明中水下隧道的开挖过程中遇到孤石时的施工示意图。

图2为本发明中孤石的平面结构示意图。

图3为本发明中从盾构机方向观察时，孤石切割成中小块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图中，1-水面，2-孤石，3-盾构机，4-浅孔，5-隧道。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，一种水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法，按照以下步骤进行：

（1）通过地面或盾构法隧道开挖面确定盾构开挖面前方孤石2位置；

（2）在孤石2上按一定孔距钻若干个浅孔4，浅孔4分布于孤石2的中部和边缘，浅孔4的孔深为2米，浅孔4之间的孔距为0.8m，浅孔4的直径为5cm；

（3）利用水压为200MPa的水刀沿孤石2上的浅孔4将孤石2切割成30-50cm大小的中小块，便于盾构机3切削；

（4）盾构机3直接切削中小块石块直至通过孤石段。

实施例2

如图1-3所示，一种水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法，按照以下步骤进行：

（1）通过地面或盾构法隧道开挖面确定盾构开挖面前方孤石2位置；

（2）在孤石2上按一定孔距钻若干个浅孔4，浅孔4分布于孤石2的中部和边缘，浅孔4的较优孔深为3米，浅孔4之间的较优孔距为0.5m，浅孔4的较优直径为10cm；

（3）利用水压为100MPa的水刀沿孤石2上的浅孔4将孤石2切割成30-50cm大小的中小块，便于盾构机3切削；

（4）盾构机3直接切削中小块石块直至通过孤石段。

实施例3

如图1-3所示，一种水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法，按照以下步骤进行：

（1）通过地面或盾构法隧道开挖面确定盾构开挖面前方孤石2位置；

（2）在孤石2上按一定孔距钻若干个浅孔4，浅孔4分布于孤石2的中部和边缘，浅孔4的孔深为2.5米，浅孔4之间的孔距为0.7m，浅孔4的直径为7cm；

（3）利用水压为30MPa的水刀沿孤石2上的浅孔4将孤石2切割成30-50cm大小的中小块，便于盾构机3切削；

（4）盾构机3直接切削中小块石块直至通过孤石段。

实施例4

如图1-3所示，一种水下盾构隧道前方孤石水刀劈裂处理方法，按照以下步骤进行：

（1）通过地面或盾构法隧道开挖面确定盾构开挖面前方孤石2位置；

（2）在孤石2上按一定孔距钻若干个浅孔4，浅孔4分布于孤石2的中部和边缘，浅孔4的孔深为4米，浅孔4之间的孔距为0.2m，浅孔4的直径为15cm；

（3）利用水压为300MPa的水刀沿孤石2上的浅孔4将孤石2切割成30-50cm大小的中小块，便于盾构机3切削；

（4）盾构机3直接切削中小块石块直至通过孤石段。

实施例1-4中，水刀的压力根据要切割的孤石的单轴抗压强度选择。

孤石2采用水刀切割，在水下隧道5内部即可处理，无需通过爆破手段将孤石2炸裂或者通过水上钻孔爆破处理，既能有效切割孤石2，又能避免爆破损坏盾构设备；孤石2切割过程在隧道5内部进行，切割过程未采用冲击力较强的爆破手段，不会将隧道5内部与隧道5上方水体贯通，不会向施工隧道5内部涌水，施工风险非常小。

以上对本发明的4个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本发明的专利涵盖范围之内。