一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法技术

本发明专利技术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。采用本发明专利技术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。

A Treatment Method of Hot Rock Breaking of Isolated Rock in Shield Tunneling Construction

【技术实现步骤摘要】
一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法
本专利技术涉及隧道盾构施工
，尤其涉及一种盾构施工中孤石的热破岩处置方法。
技术介绍
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。
技术实现思路
为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种盾构施工中孤石本文档来自技高网...

【技术保护点】
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...

【技术特征摘要】
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...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨海清，谢俊宁，刘勃龙，田国栋，赵燕茹，赵瑜，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50