南光區間礦山法隧道孤石處理施工技術

李佩業

摘 要：孤石是隧道施工中常見的復雜地質情況，殘留于風化巖體中，多為中-微風化狀，周圍巖體多為全風化狀，主要是不均勻風化的產物（如花崗巖的球狀風化），孤石是獨立存在的，一般處的位置不高；隧道施工中只有探明孤石所處的位置和大小形狀，再根據現場實際情況制定相應的處理方法，從而保證隧道施工的順利進行。

關鍵詞：淺埋隧道；孤石處理；施工風險

中圖分類號：U455 文獻標志碼：A

1 工程概況

1.1 總體概況

深圳市軌道交通10號線起自福田區福田口岸站，終至龍崗區平湖中心站，途經深圳市福田、龍華新區、龍崗3區，線路全長29.52km。南坑站至光雅園站區間位于龍崗區五和大道南坑村，南光區間長466m，由DK12+700處豎井進洞，采用左右線分離的單線單洞結構形式，正線埋深12m～15m，隧道采用礦山法施工。

1.2 地質情況

南光區間地質由上往下依次為雜填土、礫質黏性土、全風化、強風化、中風化及微風化；其中拱部大部分處于全風化和強風化中，隧底處于中風化和微風化中。

1.3 孤石分布情況

根據地勘資料顯示，南光區間孤石主要有6處，其中隧道輪廓范圍內3處，隧道拱頂范圍內3處。因詳勘布點間距為20m～30m，且部分點位受地形影響未設置在正線位置，詳勘資料無法準確全面，揭示整個暗挖區間孤石的位置、尺寸、數量等特性，所以在施工過程中還需進一步進行探測。

2 孤石處理技術

2.1 孤石區段施工總體技術措施

因為孤石的分布區域及其所處地質存在不確定性，為了確保施工安全，在設計技術措施的基礎上我們采取了地面降水以確保洞內開挖面的穩定性，并采用提高施工工序銜接，嚴格控制各施工工序質量來確保施工安全。

針對現場地質情況對開挖、降水、注漿等工序制定了嚴格的技術要求，并根據孤石所處位置、孤石大小等綜合因素制定出不同的處理方式，具體技術要求及處理措施如下：

（1）嚴格按照設計要求及施工方案進行開挖。采用短臺階開挖法，臺階長度控制在6m左右，并按要求預留好核心土確保掌子面穩定。

（2）做好地面降水。結合本區間降水試驗井總結，縱向15m～20m設置降水井一口，降水井設在左右線中間位置。

（3）合理安排施工工序。在做好上臺階開挖的同時做好下臺階有效跟進，及時封閉成環，確保合理的臺階長度。

（4）加強鎖腳錨管施工質量。拱架鎖腳錨管角度必須從上向下插打，確保錨管受力良好，并做好拱架鎖腳錨管注漿。

（5）孤石先加固再爆破處理。通過全斷面注漿的形式加固洞內外孤石，固結穩定后采用爆破分解洞內孤石。

（6）做好初支背后回填注漿。對已完初支每月或每季度進行系統的注漿，防止背后不密實或因滲漏導致背后出現空洞或者空洞擴大。

2.2 孤石探測

由于詳勘資料未能精確揭示該區間孤石的位置、尺寸和數量等特性，為此結合現場實際情況采用加深炮孔配合超前小導管相結合的方法進行準確探測，其探測分為初探、定探、詳探3步驟。

2.2.1 初探

初探應結合詳勘資料進行開展，在詳勘孤石點施工前方10m位置采用6m長鉆桿進行鉆探，外插角按20°進行打孔，有效探測長度為5m，初探為5個點，通過打孔過程中確定是否存在其他孤石，每次搭接長度為3m。初探孔位布置如圖1所示。

2.2.2 定位探測

初探發現前方存在孤石后，根據現場情況適當加密探孔，探測出孤石大小，影響范圍。

2.2.3 詳探

通過超前小導管施工，針對隧道侵限部位進行詳探，確定輪廓范圍、尺寸、重量和石質等詳細特性；現場孤石圖片如圖2所示。

2.3 不同部位孤石處理措施

2.3.1 拱部孤石處理措施

（1）對于拱部上方大塊孤石，采用超前注漿加固、短進尺、錨固鎖定、加密格柵、增加縮腳錨管數量等措施確保開挖安全。

（2）埋設拱頂沉降監測點，通過監測數據分析其穩定性，指導下一步施工。

（3）局部侵限處對孤石周邊進行注漿加固，掘進至拱部周邊時，采用靜態爆破對侵限部位進行爆破。對于拱頂殘留大塊殘留孤石進行評估，采用錨固鎖定、加密拱架等方式進行處理?，F場布置如圖3所示。

2.3.2 邊墻孤石處理措施

（1）局部侵限時對周邊進行注漿，通過優化格柵單位長度，架設鋼格柵，增加鎖腳錨管封閉掌子面，后采用靜態爆破進行處理。

（2）嚴格控制循環進尺，每次控制在1榀以內。

2.3.3 洞內孤石處理措施

洞內孤石采用小藥量、淺眼松動爆破分解，控制洞內飛石。

3 孤石區段施工風險及應對措施

3.1 孤石失穩坍塌

3.1.1 主要風險

上臺階孤石揭露前未提前進行超前注漿加固或注漿加固不到位，一次性開挖進尺較大，造成孤石失穩坍塌，易造成人員傷亡或機械設備受損。

3.1.2 應對措施

（1）嚴格按設計及施工方案要求控制開挖進尺。

（2）做好超前地質鉆孔，提前探明孤石位置及輪廓，采取超前加固。

（3）上臺階孤石未加固前下臺階石方不得進行爆破，防止孤石由于爆破震動而失穩滑落，造成掌子面坍塌。

（4）孤石不能及時進行爆破處理時，可在孤石上布置位移觀測點，監測孤石穩定性。

3.2 初支變形坍塌

3.2.1主要風險

由于隧道輪廓線以外的孤石加固不到位，受爆破震動或降水等作用，孤石穩定性破壞失穩滑落，砸破初期支護造成隧道塌方、人員傷亡等事故。

3.2.2應對措施

（1）嚴格按設計及施工方案要求做好超前支護。

（2）加強開挖、立架、噴射混凝土等各施工工序銜接，做到早成環、快封閉。

（3）下臺階邊墻開挖應左右交錯進行，不得使上部格柵鋼架同時懸空。

（4）嚴格控制開挖及爆破進尺，控制炮眼深度和裝藥量，防止爆破震動過大引起坍塌。

結論

孤石處理長期以來是暗挖隧道施工中的技術難點，其分布的無規律性、結構的不規則性、周邊地質的不穩定性加劇了孤石處理的難度。本文以問題為導向，通過一系列技術手段解決了現場問題，但是歸根結底還是體現在項目的管理問題上。因為隧道施工地質及現場情況瞬息萬變，只有加強現場管理并做到“巖變我變”，并嚴格執行隧道施工二十一字方針，做到“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、早封閉、勤量測、速反饋”，能夠及時根據現場變化調整施工方案，才能確保隧道施工安全。

參考文獻

[1]王俊利.礦山法隧道粉細砂層大直徑孤石處理技術[J].施工技術，2014（s2）：162-164.

[2]祁世亮.隧道孤石處理技術應用研究[J].隧道建設，2010，30（1）：110-113.