关于花岗岩风化过程的研究,此前国内外的许多学者都进行了大量的探讨,并有了较为全面的认识[2]。花岗岩风化作用与花岗岩的地质构造条件、水文地质条件、岩性条件、气候条件、地形地貌条件等众多因素相关[4],其中岩性条件和地质条件以及地下水的成分这几个因素的影响较大。目前,国内华南地区及香港特区,这些区域的城市在修建地铁过程中都有遭遇孤石。国外方面,以葡萄牙、新加坡为代表的几个国家也都遇到了这个问题。深圳地铁5号线一期工程,宝安—翻身区间,翻身—灵芝区间,民治—五和区间的盾构线路均遭遇到孤石;广州地铁3号线北延伸线路(新机场线),南方医院附近,隧道在开挖过程中也遇到了花岗岩球状风化体,其周围的下伏基岩为稳定分布震旦系变质岩和燕山四期侵入岩,在地表浅层一般为厚度不一的风化残积土[5]。这些风化物对地铁盾构施工造成了严重的工程问题,盾构掘进时,瞬间荷载突然增大,导致刀盘变形,刀具损坏,甚至出现卡刀、崩刀等情况,盾构机无法正常工作,掘进速度减慢,功率消耗过大,若掘进过程中需要换刀更为麻烦,这不仅延长了工期,同时也增加了施工成本。47257

上世纪90年代以来,随着科技的迅速发展,国外专家研究了一种新型隧道开挖技术,即盾构技术,深圳地铁率先引进了这种技术。起初将其应用于一般地层施工,效果甚好,取得了较为辉煌的成就。但此后,盾构机在复合地层当中施工,频繁遇到花岗岩孤石,盾构机出现非正常性损坏,导致多种工程问题。面对这种情况,国内外专家纷纷提出了多种解决方案,目前较为常用的几种盾构施工花岗岩孤石处理办法有:地面钻探地下爆破破岩处理、冲孔桩破岩处理、盾构机破岩处理、人工破岩处理[6]四大类。根据施工地质地貌条件以及盾构机的类型选取对应的方法使用。

发展趋势

随着经济的快速发展,人们出行的交通方式也有明显改变。对于地铁这样的公共交通工具,因为方便快捷,终将成为人们出行的首选论文网。然而对于在类似深圳地铁这样的风化地层结构当中进行盾构施工,其施工关键技术不仅解决深圳地铁的施工难题,也将为其他城市风化地层盾构施工提供施工参数和工程经验。

虽然盾构技术在花岗岩风化地层的使用是一大技术难题,但如今有越来越多的学者投入到这方面的研究当中。研究花岗岩孤石的物理力学性质是非常迫切并且非常必要的。针对花岗岩孤石的形成机理,影响因素,分布规律,岩石结构等物理力学性质,以及孤石周围的下伏基岩的物理力学参数,进行统计分析,最终总结出孤石处理方案,为盾构技术在这类地层中掘进提供有效的解决办法。虽然对于这方面的研究不多,但深圳地区近十几年来的地铁建设和地下空间开发,已经收集了许多花岗岩孤石的原始数据,有了这些数据,再进行深入分析,相信发现深圳地区花岗岩孤石的形成原因和分布规律将不是难题,这也将为深圳地区今后的地铁建设提供技术支持和理论指导。

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花岗岩孤石的形成国内外研究现状与水平

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