孤石探测及处理方案.docx

1、孤石探测及处理方案东莞市快速轨道交通R2线土建工程2307标盾构区间孤石探测及处理专题会汇报资料中铁隧道集团有限公司东莞市快速轨道交通R2线2307标项目部2012年6月8日东莞市城市快速轨道交通R2线2307标拟投入2台海瑞克盾构机承担西平站蛤地站区间隧道掘进施工，根据勘察单位提供的地质资料，本标段盾构区间存在中、微风化球状风化体及基岩突起情况。为确保盾构掘进施工顺利进行，我部采取了超高密度电法、地质雷达、钻探等方法进行孤石分布情况及孤石大小探查，以期采取“爆破法”将岩石破碎、分割、解体成盾构可排除程度。现将西蛤区间孤石探测及处理情况汇报如下：一、工程概况 1 标段位置及范围东莞市快速轨道交

2、通R2线2307标段位于东莞市南城区，线路自东莞大道与西平二路口的西平站，沿东莞大道从东北往西南方向前进，过西平三路口、穿环城路高架桥、宏北路口后到达东莞大道与宏三路口的蛤地站。标段具体位置详见下图1所示。图1 标段工程位置图标段工程全长2496.808m，由一站一区间（西平站、西平站蛤地站区间）组成。西平站长234m，采用明挖顺作法施工，区间长2262.808m，采用盾构法施工，对中间硬岩段（左线232.976m、右线222.976）则采用矿山法开挖，盾构空载推进衬砌。设风机房兼矿山法施工竖井1座、联络通道兼废水泵房1处、单独联络通道2处。标段工程范围见图2所示。图2 标段工程范围图2 盾构

3、区间隧道设计概况西蛤区间出西平站沿东莞大道向东南方向前进，进入蛤地站。左线起讫里程ZDK17+869.892ZDK20+163.400，全长2293.508m，（其中ZDK19+417.0ZDK19+650.0为矿山法施工段，长233.0m）；右线YDK17+869.892YDK20+132.700，全长2262.808m，（其中YDK19+370.0YDK19+630.0为矿山法施工段，长222.0m）。区间线路纵断面为V形坡，最大坡度9.5，隧道顶覆土1016m，最小曲线半径1200m。区间隧道设计为双线圆形，隧道内径5400 mm，外径为6000mm，采用C50P12预制钢筋混凝土管片衬

4、砌。区间在YDK19+395.0YDK19+413.4设置中间风机房兼矿山法施工竖井。其结构为地下三层双柱三跨钢筋混凝土结构，采用明挖法施工。中间风井基坑长18.4m，宽26.6m，深21.9m。矿山法段区间隧道采用矿山法开挖初支盾构管片拼装的施工形式：由以锚杆、钢筋网、钢架及喷射混凝土组合而成的外层初期支护和C50P12预制钢筋混凝土管片内层二次衬砌组成的复合式衬砌结构。3 工程地质与水文地质 工程地质条件本工程地貌属冲洪积平原地貌，为水泥路面、绿化带，场地西南略高，东北略低，地面标高10.7824.20m。根据补勘地质资料分析，本场地内上覆地层主要为第四系全新统人工填筑土（Q4ml），全新

5、统冲洪积（Q4al+pl）粉质粘土、砂土，第四系残积（Qel）砂质粘性土，下伏基岩为燕山期花岗闪长岩，震旦系大绀山组（Zd）混合片麻岩。根据地质详勘报告分析，西蛤区间隧道洞身主要穿越砂质粘性土层、全风化混合片麻岩层、强风化混合片麻岩层、部分穿越可塑状砂质粘性土，局部基岩突起为微风化混合片麻岩层，侵入洞身范围相对较少。穿越地层比例详见下图3、4所示：图3 详勘右线区间隧道盾构穿越地层饼分图图4 详勘左线区间隧道盾构穿越地层饼分图区间隧道顶板地层主要为：可塑状砂质粘性土层、硬塑状砂质粘性土层，局部为全风化混合片麻岩层，零星分布有粉细砂层、中粗砂层。区间隧道结构底板地层主要为：强风化混合片麻岩层，部

6、分为可塑状砂质粘性土、全风化混合片麻岩层，局部为中风化混合片麻岩层、微风化混合片麻岩层。 水文地质条件地下水主要有第四系孔隙水、基岩裂隙水。第四系孔隙潜水主要赋存于冲洪积砂层及沿线砂（砾）质粘土层中。地下水位埋深1.69.3m，以孔隙潜水为主。人工填筑土层中存在上层滞水，残积土孔隙水含水层性质为砂质粘性土，透水性和富水性均较弱。基岩裂隙水主要赋存在强、中风化岩层中，发育具非均一性。区间范围内洪冲积层分布范围较广，砂层总体厚度为0.85.5m，成层状分布，富水性及透水性较强，含水量丰富；粉质粘土及砂质粘土富水性及透水性较差，为相对隔水层。局部砂层与粘性土层交错分布，因此在区间范围内地下水局部具有

7、微承压性，承压水头为26m。区间主要岩层渗透性参数见表1所示。表1 主要岩土层的渗透系数统计表层号名称渗透系数（m/d）（m/s）试验值经验值建议值素填土/0.0010.010.0055.78E-08软塑状粉质粘土/0.0010.010.0022.31E-08可塑状粉质粘土/0.0010.010.0055.78E-08硬塑状粉质粘土/0.0010.010.0055.78E-08粉砂/1.05.04.04.63E-05细砂2.436.074.04.63E-05中砂11.5612.5610.030.010.01.15E-04粗砂151.73E-04可塑状砂质粘性土/0.250.050.55.78E

8、-06砂质粘性土层0.040.55.78E-06全风化混合片麻岩层0.040.070.51.00.758.68E-06强风化混合片麻岩层0.090.230.51.00.758.68E-06中风化混合片麻岩层/1.05.02.02.31E-05微风化混合片麻岩层0.040.070.011.00.055.78E-074 区间隧道施工环境西平站蛤地站区间线路除左线中间段约840m位于东莞大道主线下，其余段及右线均位于东莞大道西侧辅道和绿化带下。东莞大道现状宽度90150m，主路双向八车道，两侧辅路均为二车道，路面交通流量大，通过东莞大道进出施工场地较为便利。沿线下穿西平过街通道、新基河箱涵、环城路东

9、莞大道立交桥等建构筑物，东莞大道为东莞市主干道，地下管线密集，主要有雨水管、污水管、给水管、燃气管、电力管、电信管等。根据设计提供的管线图纸并经现场调查，对区间隧道施工影响较大、需要特别关注的为东莞大道下沿隧道方向敷设的DN2200供水管、位于环城西路东莞大道立交桥段横跨隧道的DN610高压天然气管道，其余影响较小。另外，区间隧道右线附近有浅基础、砖混结构的23层民房需注意，民房距隧道边最近距离为15m。区间隧道下穿建构筑物情况详见表2及图510所示：表2 区间隧道下穿构筑物表名称对应里程埋深m与隧道净距m结构(材质）权属单位西平过街通道ZDK18+077左线隧道斜上方11.23钢筋混凝土东莞

10、市城市管理局新基河桥涵ZDK18+3003057.7111.75环城路东莞大道立交桥ZDK19+136190上跨左右线隧道水平4.9DN610燃气管ZDK19+200上跨左右线隧道9.511.383PVC燃气公司DN2200给水管沿隧道布设4.73611PCCP东莞市水务局 图5 东莞大道现状 图6 西平过街通道 图7 新基河桥涵 图8 环城立交桥 图9 线路与民房位置图 图10 西平村民房5 施工工期要求本标段工程计划于2010年12月18日开工，2013年3月31日工程竣工，总工期为835天。按投标文件要求，投入2台海瑞克盾构机进行区间隧道的掘进，2308标蛤地站将在2011年10月30日

11、提供我部盾构始发场地，2011年11月1日盾构机进场，2011年12月1日盾构始发，区间隧道最晚贯通时间为2012年12月30日。根据最新调整后的节点工期，蛤地站将在2012年7月30日前提供右线盾构始发场地，9月1日始发。8月30日提供左线始发场地，10月1日始发。二、区间隧道孤石探测情况1 详勘孤石分布情况本标段详勘单位中铁二院工程集团有限公司于2010年3月1日4月3日完成西蛤区间勘察工作，勘察采用地质测绘、钻孔、物探、试验等方法，共完成钻孔149个，总进尺4661.56m。 测线布置原则 布置在地下结构外缘3-5m处，沿隧道左右线结构外缘双侧布孔，钻孔间距2535m，地质复杂段适当加密

12、。 钻孔须钻穿软土、粉细砂等软弱、松散地层，孔深一般不大于隧道底以下3.5倍洞径。 孤石及基岩突起分布情况详勘资料揭示区间隧道内在残积层、全风化岩中有球状风化体（孤石）发育，发育规律性差，详勘钻孔揭示的进入隧道内球状风化体左线有3处，右线有1处，其性质、大小及其分布情况见表3所示。同时，局部有微风化岩层突起，进入隧道洞身的基岩突起分布情况见表4所示。表3 详勘勘球状风化体分布情况一览表序号球状风化体性质钻孔编号里程距车站（m）孔口标高（m）埋深（m）孤石直径（m）抗压强度（Mpa）地面条件隧顶岩体一右线1中风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-88YDK19+286.7141721.0714.36

13、13.281.126绿化带微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-88YDK19+286.7141721.0714.3615.31.651.2绿化带微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-88YDK19+286.7141721.0714.3619.02.2未做绿化带微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-88YDK19+286.7141721.0714.3621.963.054.2绿化带二左线1中风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-48ZDK18+648.2778.3113.5612.2212.20.724.1绿化带2微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-87ZDK19+288.31418.2620.6114

14、.5617.80.868.7东莞大道微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-87ZDK19+288.31418.2620.6114.5620.80.874.8绿化带3微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-108ZDK19+624.7175523.1312.2417.22.067.4绿化带表4 详勘基岩突起分布情况一览表序号球状风化体性质钻孔编号里程距车站（m）孔口标高（m）埋深（m）竖向范围（m）抗压强度（Mpa）地面条件隧顶岩体一右线1二左线1微风化混合片麻岩M2-Z3-TXN-16ZDK18+104.823511.610.8615.71.251绿化带备注：本次钻探所揭示的球状风化体直径仅限于钻孔

15、范围内揭示的，隧道实际开挖过程中有可能遇到更大直径的球状风化体。另外，由于详勘阶段钻孔间距及钻孔位于结构线外35m等原因，区间隧道施工过程中遇到球状风化体大小及位置有可能发生变化。2 超高密度电法探测情况为了初步探明盾构区间隧道洞身穿越地层地质情况，为进一步补勘提供指导依据，我部于2011年9月4日9月12日期间，请具有勘探资质和先进设备的广州地铁设计研究院有限公司采用超高密度直流电法对该段进行了物探。本次物探完成总探测线路长度约为3.2km，测线沿隧道中线布置，中间有部分线路段因在道路交叉口或主道中央而未能测试。左线共布置7条测线剖面，右线共布置了9条测线剖面，通过对各测线反演断面图分析得出

16、物探成果如下表5所示：表5 区间隧道物探孤石分布表序号孔号范围 物探结论备注一左线1ZBK20往北东方向约6m，深度约18m孤石异常2ZBK43西南约3m，埋深约为10m，孤石异常3ZBK48ZBK50接近地表浅部地物或管道影响，4ZBK55往西南方向约14m，埋深约15m孤石异常5ZBK57往东北方向约2m，埋深约13m孤石异常6ZBK58西南约10m孤石异常7ZBK60往西南约16m孤石异常二右线1YBK04往西南方向约4m埋深约为15m，孤石异常2YBK17往西南约22m，埋深约20m孤石异常3YBK0030往西南约12m，埋深约为18m孤石异常，规模小4YBK033北东约6m，埋深约1

17、6m孤石异常，规模小5YBK36YBK42埋深均较浅浅部地质体或地物及管道6YBK43YBK44顶埋深较浅，但中心位置在盾构范围内孤石异常7YBK45向北东方向约12m孤石异常8YBK49往西南方向约20m，埋深约13m备注：电阻率剖面图中等值线梯度变化异常中心电阻率超过500，可以初步推断其可能为孤石，可对照已有地质资料具体分析异常的可能影响因素，在排除其它因素的影响的情况下可进行钻孔验证。根据物探提供的成果，我部对相应孔位进行了钻探核实，对照分析情况如下： 根据物探成果，我部钻孔验证，钻孔验证结果为：在YBK030向南约12m处，埋深约为16m位置，钻到直径约1.1m孤石，其余钻孔验证结果

18、是均未见异常。 钻探发现ZBK009ZBK011、ZBK035ZBK037、YBK048YBK049有孤石及基岩突起，但物探均无发现。从上述核实情况可以看出：物探成果准确性差，仅能作为地层普查的参考，不能直接指导施工，还需钻探进一步验证。3 钻探地质情况为了进一步探明盾构区间隧道地层地质情况，为盾构掘进提供指导依据，我部于2011年7月27日9月19日期间，联系具有勘探资质的广东省湛江地质工程勘察院采用钻孔取芯发法对该段进行了补勘。共投入10台XY-1型钻机，完成的工作量如下：施工钻孔223个，总进尺：4139.85米。 测线布置原则 在距详勘钻孔5-15m处，沿隧道中线布置钻孔，钻至隧道底板

19、下0.5m。 在施钻过程中如遇球状风化体或地层情况与详勘有出入时，原则上距该孔前后5m处增加钻孔，如遇类似情况依此类推。 孤石及基岩突起分布情况通过对补勘资料分析，结合详勘资料成果可以看出，本标段盾构法施工段隧道穿越冲洪积软土层、砂层且局部基岩面突起，球状风化体不均匀分布，地质条件复杂，施工条件较差，孤石及基岩突起分布情况如下： 球状风化体本次补勘资料揭示区间隧道内在残积层、全风化岩中有球状风化体（孤石）发育，发育规无律性，补勘钻孔揭示的进入隧道内球状风化体左线有4处，右线有3处，其性质、大小及其分布情况见表6所示。表6 补勘球状风化体分布情况一览表序号球状风化体性质钻孔编号里程距车站（m）孔

20、口标高（m）埋深（m）孤石直径（m）抗压强度（Mpa）地面条件隧顶岩体一右线1中风化混合片麻岩YBK030-1YDK18+751.1881.214.6712.0817.91.336.5绿化带2强风化混全片麻岩YBK041YDK19+070120019.3514.0311.73.2未做绿化带3微风化混合片麻岩YBK048-3YDK19+289.61419.620.813.6217.10.6110.3绿化带微风化混合片麻岩YBK048-4YDK19+294.61424.620.813.6815.22.8未做绿化带微风化混合片麻岩YBK048-5YDK19+299.61429.620.8613.68

21、15.14.3104.7绿化带二左线1中风化混全片麻岩ZBK036-2ZDK18+916104616.8811.814.21.2未做东莞大道中风化混全片麻岩ZBK036-2ZDK18+916104616.8811.816.90.6未做东莞大道微风化混合片麻岩ZBK036-3ZDK18+910.61045.916.811.911.71.3未做东莞大道中风化混全片麻岩ZBK036-3ZDK18+910.61045.916.811.913.70.5未做东莞大道中风化混全片麻岩ZBK036-3ZDK18+910.61040.616.811.915.41.6未做东莞大道2中风化混全片麻岩ZBK037ZD

22、K18+950108017.3910.8415.81.437.5东莞大道中风化混全片麻岩ZBK037ZDK18+950108017.3910.8418.20.842.8东莞大道中风化混全片麻岩ZBK037-1ZDK18+955.3108517.4810.918.20.879.16东莞大道中风化混全片麻岩ZBK037-2ZDK18+947.61077.617.3211.015.32.779.85东莞大道中风化混全片麻岩ZBK037-2ZDK18+947.61077.617.3211.018.91.379.85东莞大道微风化混合片麻岩ZBK037-3ZDK18+940107017.2511.214

23、.92.487.5东莞大道微风化混合片麻岩ZBK037-3ZDK18+940107017.2511.219.30.9未做东莞大道中风化混全片麻岩ZBK037-5ZDK18+937.81067.917.1611.315.81.5未做东莞大道3中风化混全片麻岩ZBK044ZDK19+160129014.513.516.02.040.5东莞大道4微风化混全片麻岩ZBK049ZDK19+310144020.5313.4415.81.5未做东莞大道微风化混全片麻岩ZBK049-2ZDK19+320145020.5513.5513.03.393.84东莞大道 基岩面突起本次补勘揭示区间隧道存在基岩面起伏，

24、进入隧道洞身的基岩突起左线有1处，其性质、大小及其分布情况见表7所示。表7 补勘基岩突起分布情况一览表序号球状风化体性质钻孔编号里程距车站m孔口标高（m）埋深（m）竖向范围（m）抗压强度（Mpa）地面条件隧顶岩体一右线1二左线1中风化混合片麻岩ZBK09 ZBK11ZDK18+10623811.610.8615.71.27481绿化带备注：详勘和补勘均揭示本标段ZDK19+417ZDK19+650.0（长233.0m）、YDK19+370.0YDK19+630.0（长258.0m）为洞身全断面基岩突起，设计该段采用矿山法开挖盾构拼装管片。4 地质雷达探测情况根据详勘、补勘和高密度电法物探资料分

25、析，本标段地质条件复杂，孤石发育无规律，为了多方面探明盾构区间隧道孤石和基岩分布情况，避免探查不充分导致盾构掘进受阻，我部于2011年12月1日12月6日期间，联系具有勘探资质的广东省惠州勘察公司到现场进行地质雷达勘查工作，完成的工作量如下：共完成45条地质雷达测线，测点间距0.5m，总测线长度为约3836米，总测点数为7717点。 探测孤石情况说明根据处理后的雷达图像（平、纵断面图），推断出在测区内有72处球状风化体，其中：左线55处，侵入隧道的孤石左线47处；右线17处，侵入隧道的孤石8处。孤石分布情况详见下表8“地质雷达推断解释孤石统计表”。表8 地质雷达推断解释孤石统计表编号测线标号里

26、程偏移隧道中心m地面标高（m）埋深范围直径 /宽度与隧道关系地面条件一隧道右线T1RD10YDK18+688-1.813.980 19.021.52.5m隧道下部绿化带T2YDK18+683-2.513.980 19.521.01.5m隧道下部绿化带T3YDK18+676-2.813.980 19.521.54.5m隧道下部绿化带T4RD11YDK18+727-1.614.950 18.522.03.0m隧道内绿化带T5YDK18+723.5-1.614.950 19.022.02.0m隧道内绿化带T6YDK18+756-1.214.810 18.521.02.0m隧道内绿化带T7YDK18+751-1.214.810 19.021.02.5m隧道内绿化带T8RD18YDK19+268-2.420.746 18.0