第1章　绪论

1.1　研究背景

中国东南部沿海城市的花岗岩地层中都不同程度地存在球状风化岩体（孤石）和基岩局部侵入隧道开挖断面，盾构在此地层中施工，盾构刀具无法有效地破除该高强度岩体；且由于岩体上部或周围存在软弱地层，人工破除操作困难，盾构掘进风险极大，严重的会导致盾构施工失败。

孤石是指存在于软质风化层中的花岗岩球状风化体，球状风化是花岗岩层中十分常见的现象，属于花岗岩的不均匀风化。花岗岩球状风化体在珠三角地区常见于广州北部、深圳的大部分地区以及珠海沿岸大部分地区，搬迁作用在广东台山海底淤泥层，成都、长沙的少数卵石地层中被发现，但分布数量较少。孤石的成因有自然风化产物和搬迁作用两种，花岗岩球状风化体以及大型卵石都可能成为孤石，成为盾构法隧道掘进过程中的巨大障碍。由于孤石埋藏分布是随机的，且形状各异，大小不一，强度可达到200MPa以上，对地铁盾构工程施工极为不利。

深圳地铁7号线桃源村站—深云站盾构区间地质条件复杂，部分里程段揭露有球状风化体（孤石）及蜂窝状孤石集群。孤石大部分分布在全～强风化花岗岩中，少数分布在砂质黏性土中。孤石较为集中，且侵入隧道内，其强度高，孤石集群的存在，为盾构施工带来了极大不确定性。

在盾构隧道施工过程中，由于孤石的影响可能出现的主要问题：盾构掘进困难并频繁卡刀盘；盾构姿态难以控制；刀具磨损非常严重、刀座变形、更换困难；刀盘磨耗导致刀盘强度和刚度降低，刀盘变形；刀盘受力不均匀导致主轴承受损或主轴承密封被破坏、刀盘堵塞开口率降低、盾构负载加大；被刀盘推向隧道侧面的大漂石甚至导致盾构转向，偏离隧道轴线；掘进振动大，对保护地面建筑物不利等问题。

因此，在珠三角地区以及珠海沿岸大部分地区城市轨道交通建设中通过盾构隧道孤石地层探测，采用合理的技术方案进行孤石预处理并最终解决孤石，对减少施工成本，保证盾构工法优越性和盾构在孤石地层的安全掘进提高盾构本身在孤石与基岩地层的适应性，在孤石地层下能够实现安全又高效的施工，有着极其重要的意义。