南光区间矿山法隧道孤石处理施工技术

李佩业

摘 要：孤石是隧道施工中常见的复杂地质情况，残留于风化岩体中，多为中-微风化状，周围岩体多为全风化状，主要是不均匀风化的产物（如花岗岩的球状风化），孤石是独立存在的，一般处的位置不高；隧道施工中只有探明孤石所处的位置和大小形状，再根据现场实际情况制定相应的处理方法，从而保证隧道施工的顺利进行。

关键词：浅埋隧道；孤石处理；施工风险

中图分类号：U455 文献标志码：A

1 工程概况

1.1 总体概况

深圳市轨道交通10号线起自福田区福田口岸站，终至龙岗区平湖中心站，途经深圳市福田、龙华新区、龙岗3区，线路全长29.52km。南坑站至光雅园站区间位于龙岗区五和大道南坑村，南光区间长466m，由DK12+700处竖井进洞，采用左右线分离的单线单洞结构形式，正线埋深12m～15m，隧道采用矿山法施工。

1.2 地质情况

南光区间地质由上往下依次为杂填土、砾质黏性土、全风化、强风化、中风化及微风化；其中拱部大部分处于全风化和强风化中，隧底处于中风化和微风化中。

1.3 孤石分布情况

根据地勘资料显示，南光区间孤石主要有6处，其中隧道轮廓范围内3处，隧道拱顶范围内3处。因详勘布点间距为20m～30m，且部分点位受地形影响未设置在正线位置，详勘资料无法准确全面，揭示整个暗挖区间孤石的位置、尺寸、数量等特性，所以在施工过程中还需进一步进行探测。

2 孤石处理技术

2.1 孤石区段施工总体技术措施

因为孤石的分布区域及其所处地质存在不确定性，为了确保施工安全，在设计技术措施的基础上我们采取了地面降水以确保洞内开挖面的稳定性，并采用提高施工工序衔接，严格控制各施工工序质量来确保施工安全。

针对现场地质情况对开挖、降水、注浆等工序制定了严格的技术要求，并根据孤石所处位置、孤石大小等综合因素制定出不同的处理方式，具体技术要求及处理措施如下：

（1）严格按照设计要求及施工方案进行开挖。采用短台阶开挖法，台阶长度控制在6m左右，并按要求预留好核心土确保掌子面稳定。

（2）做好地面降水。结合本区间降水试验井总结，纵向15m～20m设置降水井一口，降水井设在左右线中间位置。

（3）合理安排施工工序。在做好上台阶开挖的同时做好下台阶有效跟进，及时封闭成环，确保合理的台阶长度。

（4）加强锁脚锚管施工质量。拱架锁脚锚管角度必须从上向下插打，确保锚管受力良好，并做好拱架锁脚锚管注浆。

（5）孤石先加固再爆破处理。通过全断面注浆的形式加固洞内外孤石，固结稳定后采用爆破分解洞内孤石。

（6）做好初支背后回填注浆。对已完初支每月或每季度进行系统的注浆，防止背后不密实或因渗漏导致背后出现空洞或者空洞扩大。

2.2 孤石探测

由于详勘资料未能精确揭示该区间孤石的位置、尺寸和数量等特性，为此结合现场实际情况采用加深炮孔配合超前小导管相结合的方法进行准确探测，其探测分为初探、定探、详探3步骤。

2.2.1 初探

初探应结合详勘资料进行开展，在详勘孤石点施工前方10m位置采用6m长钻杆进行钻探，外插角按20°进行打孔，有效探测长度为5m，初探为5个点，通过打孔过程中确定是否存在其他孤石，每次搭接长度为3m。初探孔位布置如图1所示。

2.2.2 定位探测

初探發现前方存在孤石后，根据现场情况适当加密探孔，探测出孤石大小，影响范围。

2.2.3 详探

通过超前小导管施工，针对隧道侵限部位进行详探，确定轮廓范围、尺寸、重量和石质等详细特性；现场孤石图片如图2所示。

2.3 不同部位孤石处理措施

2.3.1 拱部孤石处理措施

（1）对于拱部上方大块孤石，采用超前注浆加固、短进尺、锚固锁定、加密格栅、增加缩脚锚管数量等措施确保开挖安全。

（2）埋设拱顶沉降监测点，通过监测数据分析其稳定性，指导下一步施工。

（3）局部侵限处对孤石周边进行注浆加固，掘进至拱部周边时，采用静态爆破对侵限部位进行爆破。对于拱顶残留大块残留孤石进行评估，采用锚固锁定、加密拱架等方式进行处理。现场布置如图3所示。

2.3.2 边墙孤石处理措施

（1）局部侵限时对周边进行注浆，通过优化格栅单位长度，架设钢格栅，增加锁脚锚管封闭掌子面，后采用静态爆破进行处理。

（2）严格控制循环进尺，每次控制在1榀以内。

2.3.3 洞内孤石处理措施

洞内孤石采用小药量、浅眼松动爆破分解，控制洞内飞石。

3 孤石区段施工风险及应对措施

3.1 孤石失稳坍塌

3.1.1 主要风险

上台阶孤石揭露前未提前进行超前注浆加固或注浆加固不到位，一次性开挖进尺较大，造成孤石失稳坍塌，易造成人员伤亡或机械设备受损。

3.1.2 应对措施

（1）严格按设计及施工方案要求控制开挖进尺。

（2）做好超前地质钻孔，提前探明孤石位置及轮廓，采取超前加固。

（3）上台阶孤石未加固前下台阶石方不得进行爆破，防止孤石由于爆破震动而失稳滑落，造成掌子面坍塌。

（4）孤石不能及时进行爆破处理时，可在孤石上布置位移观测点，监测孤石稳定性。

3.2 初支变形坍塌

3.2.1主要风险

由于隧道轮廓线以外的孤石加固不到位，受爆破震动或降水等作用，孤石稳定性破坏失稳滑落，砸破初期支护造成隧道塌方、人员伤亡等事故。

3.2.2应对措施

（1）严格按设计及施工方案要求做好超前支护。

（2）加强开挖、立架、喷射混凝土等各施工工序衔接，做到早成环、快封闭。

（3）下台阶边墙开挖应左右交错进行，不得使上部格栅钢架同时悬空。

（4）严格控制开挖及爆破进尺，控制炮眼深度和装药量，防止爆破震动过大引起坍塌。

结论

孤石处理长期以来是暗挖隧道施工中的技术难点，其分布的无规律性、结构的不规则性、周边地质的不稳定性加剧了孤石处理的难度。本文以问题为导向，通过一系列技术手段解决了现场问题，但是归根结底还是体现在项目的管理问题上。因为隧道施工地质及现场情况瞬息万变，只有加强现场管理并做到“岩变我变”，并严格执行隧道施工二十一字方针，做到“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”，能够及时根据现场变化调整施工方案，才能确保隧道施工安全。

参考文献

[1]王俊利.矿山法隧道粉细砂层大直径孤石处理技术[J].施工技术，2014（s2）：162-164.

[2]祁世亮.隧道孤石处理技术应用研究[J].隧道建设，2010，30（1）：110-113.