浅析花岗岩地区孤石形成原因
浅析大型孤石发育地层地连墙快速成槽施工技术
浅析大型孤石发育地层地连墙快速成槽施工技术本文依托深圳地铁13号线白芒站项目地连墙施工，主要从机械设备选型及技术措施两方面讨论大型孤石发育地层地下连续墙成槽施工技术，提高孤石发育地层地下连续墙成槽工效及施工质量，成功解决遇到因周边环境及地质复杂造成的成槽困难，具有一定的借鉴及推广价值。
标签：大型孤石发育;地下连续墙;快速成槽0引言近年来随着地下工程建设规模的不断扩大，地连墙施工技术得到广泛应用。
在地连墙施工过程中，在残积土或风化花岗岩地层中常常会遇到孤石，由于孤石形状各异、大小不一、强度高、发育不明等，因此采用传统冲桩机工艺施工效率低，钻具损耗大，易出现卡钻、掉钻、塌孔等现象，严重影响施工进度及质量。
如何处理地连墙成槽施工所遇到的大型孤石，是当前面临的主要技术难题。
以深圳地铁13号线白芒站地连墙施工过程中遇到的大型孤石问题及采用的对策为研究对象，从机械设备选型及技术措施两方面讨论大型孤石发育地层地下连续墙成槽施工技术，提高孤石发育地层地下连续墙成槽工效及施工质量，为相关工程提供参考。
1 工程概况深圳市地铁13号线白芒站位于深圳市南山区，车站全长693m，基坑标准段宽21.3～22.3m，基坑深17.3～26.9m，采用明挖顺筑法施工。
车站围护结构为800mm地连墙，共256幅，标准幅宽6m，深度最大为33.7m。
嵌固深度：土层、全风化中取6.5～7m，土状强风化6～6.5m，块状强风化5～5.5m，中风化岩层取2.5m，微风化岩层取1.5m。
场地范围内从上至下穿越地层主要为素填土、填碎石土、杂填土、有机质土、可塑粉质黏土、砾砂、可塑砾质黏性土、硬塑砾质黏性土、全风化黑云母花岗岩、强风化黑云母花岗岩、中风化黑云母花岗岩、微风化黑云母花岗岩，其中软土层中夹杂高强度不规则孤石，因此其地质条件较复杂。
经补勘：大型孤石发育，孤石强度约为80～100MPa[1]。
2 工程难点（1）孤石分布范围广，埋深无规律。
花岗岩球状风化的工程勘察和处理措施探讨
花岗岩球状风化的工程勘察和处理措施探讨
曾权信;曾嘉荣;张化俏
【期刊名称】《广州建筑》
【年(卷),期】2013(041)003
【摘要】花岗岩的球状风化体俗称“孤石”,是花岗岩风化层中存在的一种常见的地质特征,孤石的存在给工程勘察、设计和施工带来很大困难.因此,在工程建设的勘察阶段,必须调查清楚孤石的分布规律、工程特征等.由于孤石离散性大,分布规律不明显,钻探局限性大等因素影响,建议加强地质调查、物探相结合的综合勘察方法,得出较客观、较符合实际的孤石分布及其特征资料,有利于工程设计、施工和采取有效的工程处理措施.鉴于此,本文总结出一套应对球状风化体的勘察方法和工程施工处理办法,供同行参考.
【总页数】3页(P32-34)
【作者】曾权信;曾嘉荣;张化俏
【作者单位】广东石油化工学院,建筑工程学院,茂名525000;广东石油化工学院,建筑工程学院,茂名525000;广东石油化工学院,建筑工程学院,茂名525000
【正文语种】中文
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第三节 盾构通过花岗岩球状风化体的掘进技术
第三节盾构通过花岗岩球状风化体的掘进技术花岗岩风化土中存在的球状风化核，俗称“孤石”，在广州地区是普遍存在的一种地质现象，尤其在广州地铁三号线天～华区间的施工中多次碰到。
花岗岩风化土中的球状风化核，其成因是岩浆中的石英富集部分不容易风化所致。
由于其埋藏分布及大小是随机的，很难通过地质钻探探明其分布情况。
孤石形状各异，大小从几十公分到几米，岩石单轴抗压强度可以达到100Mpa以上。
相对于孤石的强度，周边风化土层强度小很多。
盾构推进过程中，很容易出现孤石不能被滚刀破碎，在刀盘前滚动，严重损坏刀具和刀盘的现象。
同时孤石通常存在于自稳能力不好的残积层，洞内基本上无条件直接进行处理，因此盾构在存在孤石的花岗岩残积层中掘进，将面临极大的施工风险，严重影响工程进度及成本。
一、盾构通过花岗岩球状风化体存在的问题1、掘进非常困难并频繁卡刀盘；2、盾构机姿态难以控制；3、刀具磨损非常严重，刀圈崩断，刀座、刀盘变形4、更换刀具困难，花岗岩残积层不稳定，遇水膨胀崩解，泥化以致流淌，必须进行地面或洞内加固，加固后再进行气压换刀，耗用大量时间。
5、掘进震动大，对保护地面建筑物不利。
二、破碎花岗岩球状风化体的方法1、盾构机直接破除孤石，盾构机直接破除孤石需要满足两个条件：（1）盾构提供足够的切削力破岩。
（2）在孤石被刀具破碎过程中，周边土体不能产生破坏，即孤石不能移动。
2、不能通过盾构机直接破除的孤石，可采取如下方法：（1）对孤石周边风化土层进行地面或洞内预加固，然后再盾构机破岩或人工破岩。
（2）洞内静态爆破或火药爆破。
（3）地面钻孔爆破或冲孔破除孤石。
（4）压气作业条件下人工破除孤石，破除时可采用岩石分裂机等设备。
三、施工中应采取的针对性措施1、加密补充地质勘探，掌握孤石分布情况。
2、施工过程中进行预测和判断是否存在花岗岩球状风化体。
掘进过程中注意观察盾构机掘进的异常情况以及掘进参数的异常变化（例如速度突然变慢、推力、扭矩突然增大、刀盘振动、盾构机有异响声等），判断是否碰上球状风化岩体。
厦门岛花岗岩球状风化体分布规律统计分析
厦门岛花岗岩球状风化体分布规律统计分析许贵华;林树枝【摘要】Granites are widely distributed on Xiamen islands. The problems caused by spheroidal weathering granite bodies, commonly known as the boulders, are very prominent. Based on the subways, Xiamen No. 1 subway line And Xiamen No. 2 subway line, the statistical analysis for boulder samples is made, the conclusions are as follows: along Xiamen Metro lines the growth rates of boulders vary from different interval tunnels. The boulder weathering level is intermediary weathered, mainly distributed on strong weathered layer. The vertical distribution of the boulder obeys the Gaussian distribution. The boulder central elevations are mainly distributed from - 35m to 15m.The thicknesses of boulders are from 0m to 4m.%厦门岛花岗岩分布广泛,花岗岩球状风化体(俗称孤石) 问题十分突出.文章基于某地铁(厦门市轨道交通1号线一期工程和厦门市轨道交通2 号线一期工程),对地铁沿线孤石样本进行统计分析,得到如下结论: 厦门地铁沿线各车站区间内孤石发育率各不相同,孤石风化程度以中风化为主,主要分布在强风化层中,孤石竖向分布近似服从正态分布,孤石中心高程主要分布在-35m ～ 15m(黄海高程) 区间内,孤石厚度集中在0m ～ 4m 范围内.【期刊名称】《福建建筑》【年(卷),期】2018(000)001【总页数】4页(P54-57)【关键词】厦门岛;孤石;分布规律【作者】许贵华;林树枝【作者单位】厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门 361005;厦门大学建筑与土木工程学院福建厦门 361005;厦门市建设局福建厦门 361003【正文语种】中文【中图分类】TU470 引言厦门岛处于“闽东燕山断坳带”东侧与闽东沿海变质带相接部位的中部，受地质变化影响，花岗岩广泛分布。
花岗岩地区崩塌地质灾害的防治浅论
花岗岩地区崩塌地质灾害的防治浅论崩塌是广东省常见的一种地质灾害类型，花岗岩地区由于球状风化发育，局部存在大量孤石，客观上为崩塌提供了落石源。
以惠州某区为例，对该区产生崩塌的现象进行了分析，并针对拟建项目大规模挖方易引起工程崩塌的可能提出了防治措施，以减轻崩塌地质灾害的危害。
标签：崩塌地质灾害防治1 引言崩塌是丘陵、山区地貌常见的一种地质灾害类型，广东省由于地形地貌形态复杂，在中、低山区斜坡、丘陵地带斜坡和河流岸坡地带形成的崩塌数量较多，而花岗岩残积土及风化岩具有遇水软化、崩解的特性，且由于球状风化发育，局部地区存在大量孤石，客观上提供了崩塌落石源，在降雨条件下，易发生崩塌。
2 广东省崩塌地质灾害的分布特征崩塌地质灾害在广东省内数量较多、分布较广，截至2000年，广东省内具有一定规模的崩塌共计484处，造成224人死亡，68人受伤[1]。
广东省崩塌活动的空间分布特征主要受斜坡、地层岩性、岩土体结构、地形地貌、降雨分布特征和人类工程活动的控制[2]。
从整体分布特征看，小型岩质崩塌最多，而土质崩塌多分布在人工开挖的残坡积土斜坡和强风化岩层斜坡中。
岩浆岩类斜坡崩塌主要分布在全、强风化层地带内；坡度大于50°而相对高差小于150m 的山体斜坡地带崩塌灾害分布广泛；降雨量越大，降雨时间越长，引起崩塌的可能性也越大；人类工程活动强烈区域，如新修公路边坡、开挖山体削坡建房地带等，都易形成大面积的崩塌地质灾害。
总体而言，广东省沿海台地及丘陵地带主要以土质崩塌为主，粤北中、低山区以岩质崩塌为主，粤西和粤东地区以土质崩塌和土石混合型崩塌较多。
3 崩塌区地质环境条件现以惠州某崩塌区为例探讨花岗岩地区崩塌地质灾害的防治。
研究区位于惠州市惠东县巽寮湾，为丘陵地貌，区内山体自然坡度一般在25°左右，局部大于45°，最大高差约230米，山体大部被树林、杂草覆盖。
区内浅部主要为第四系残积土层，下部基岩为燕山期黑云母花岗岩。
谈花岗岩地区的孤石成因
谈 花 岗 岩 地 区 的 孤 石 成 因
田 叉 彪
（ 深 圳 市 市 政 设 计 研 究 院 有 限公 司 ， 广东 深 圳 ５ １ ８ ０ ０ ０）
摘
要： 通过宏观地质分析 、 岩 石的物理力学试验等 ， 深入分析 了花 岗岩球状风化 的成因 ， 指 出区域构造对孤 石的发育 起着宏观控
节理多呈近水平向 、 南北 向 、 东 西 向 。该 ３组 相 互 交 错 的 节 理 ， 为
由表 １的试验 成果统计可知 ： 试 验点处 的粗粒 花 岗岩主要 矿
福 建沿海地带的球状风化体 的发育提供 重要 的区域地 质背 景。
物成 分为长石 、 石英 和闪石 ， 随着风化 程度 的增 加 ， 长石逐 渐转 化
成埃 洛石 、 伊利石 、 绿泥石和高岭 土等粘 土矿物 。由于长石 、 石英 和闪石三者抗 风化能力强弱不一 ， 具体表 现为抗 风化能力 石英 ＞ 长石 ＞闪石 ， 因此 在试验 结果 中， 石英 的含量 表 现出逐 渐增 加 的
素。根据收集到 的工程实例表 明 ， 花 岗岩 球状风化体 的形 成确与 衍射分析试验 ， 分 析花岗岩在风化过程 中的矿物成分变化规律 。 花岗岩 区的区域地质构造背景密切相关 。 本次选取的钻孔孔深 ３ １ ． ７ ｍ， 包括 了花 岗岩从全 风化到微 风
根据收集 到的福 建省 花 岗岩球状 风化发 育分 区与 主要 构造 化全过程 ， 并 揭露 了三层花岗岩微风化 孤石 。为 了反 映花岗岩 在 的关系分布 图可见 （ 见图 １ ） ， 福建省 花岗岩球 状风化 的发育 主要 整个 风化系列 中矿物成分 的变化 ， 比较孤石 与上下 风化 岩层 的关
图 ２ 花岗岩球状风 化体 实物剖面 图
花岗岩孤石分布特征及其对桥梁桩基的影响
东侧，用地约150万m2,东西长1.3km,南北长1.6km,属高 台地~低丘陵地貌，下伏基岩为白垩纪早期燕山四期花岗 岩（y/33Kj,拟建道路等级为城市快速路，主线设计速度为
80km/h,双向6车道，匝道40Km/h,单向2车道。桥梁基础均 采用嵌岩桩基础，选用冲孔灌注桩形式，桩径均为1.5m,设计 桩端持力层为中或微风化花岗岩。
据进行统计，如图4和图5所示，孤石层顶深度分布接近正态 分布，在10.0~15.0m区段间分布较多，所占比例接近1/3 ;孤石 层顶高程分布无明显规律，在高程60.0~80.0m和120.0~ 140.0m 区段分布较多，所占比例分别接近1/3和1/5。 3孤石对桥梁桩基的影响 3.1对成桩过程的影响
花岗岩孤石一般为中风化和微风化岩性，强度高，赋存于 相对较软的风化层中，部分桩基础在成桩过程中需要穿过孤石, 进入下覆持力层，如地层中孤石数量较多或粒径较大，将增大 成桩的耗材成本，并增加成桩的工时，影响较大$ Q 3.2对持力层判定的影响
部分桩基础采用嵌岩桩形式，以中风化或微风化基岩为桩 端持力层，而孤石在成桩渣样上与基岩类似，都为中微风化岩 性，容易造成误判孤石为桩端持力层，从而影响桩基质量，造成 返工等不良影响⑸。
0引言 深圳地区广泛分布花岗岩地层，其上覆风化层中常见球状
风化体（简称孤石）,由于其个体性质与中、微风化基岩类似, 且不均匀分布于中、微风化基岩的上覆风化层中，对桩基成孔 和持力层判定产生较大影响⑴。
本文以深圳龙华区某立交桥梁工程为例，通过对勘察过程 中发现的孤石特征进行统计，分析桩基在孤石地层中的施工风 险，探讨具体应对措施。
Shenzhen Municipal Design and Research Institute Co. Ltd., Shenzhen, Guangdong 518029
花岗岩的成因(2014上)
M型花岗岩：M型花岗岩类（M type granite）即幔源型花岗岩。是基性岩浆房 分异形成的构成蛇绿岩套的浅色岩组。 它由蛇绿岩套中的奥长花岗岩所组成，是大洋环境火山岛内地幔和大洋地壳 两种岩浆混合的产物，取其首字“M”命名之。其空间分布一般与辉长岩的 条带状构造走向相一致，岩体规模不大，多呈长条状或不规则状的小侵入体 或悬浮体。 M型花岗岩类包括产于不成熟岛弧的侵入花岗岩和洋壳型蛇绿岩套中的斜长 花岗岩，以及洋岛玄武岩中的花岗岩（如冰岛）。M型花岗岩多呈偏铝质的 斜长花岗岩小型侵入体与玄武岩伴生，属拉斑岩浆系列。 • 关于花岗岩分类的I、S、 A、M型分别有怎样的大地构造意义? • 根据花岗岩的源岩的不同，可将花岗岩分为I型A型、S型、 A型和M型花岗岩。 • I型是造山花岗岩，为未经风化的火成岩熔融形成的岩浆产物，产于造山带 的构造环境，属于造山型花岗岩； • S型是造山花岗岩，为经过风化的沉积岩熔融形成的岩浆产物，产于造山带 的构造环境； • A型是非造山花岗岩，地幔玄武岩浆演化，或玄武岩浆上升后与地壳混染或 亏损地壳熔融的产物，主要见于非造山和造山后的地质环境； • M型为地幔和地壳的混合型，包括产于不成熟岛弧的侵入花岗岩和洋壳型蛇 绿岩套中的斜长花岗岩，以及洋岛玄武岩中的花岗岩（如冰岛）。
3. K2O-SiO2图解
图5-1 水泉沟碱性杂岩体主要岩石类型的（Na2O+K2O）-SiO2（a）和K2O- SiO2（b）图解
（a）岩石分类据Middlemost,1994，系列界线据Irvine等（1971）；（b）实线据 Peccerillo等（1976），虚线据Middlemost，1985；1-东坪正长岩类；2-北沟正长岩类； 3-石垛口碱长花岗岩；4-后沟石英正长岩-碱长花岗岩组合；5-中山沟角闪正长岩类；6-下 两间房角闪正长岩类
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花岗岩孤石在地铁线路中的成因及处理浅析
1 引言
花岗岩在地表分布广泛，其岩体在我国约占国土面积的9%，在东南地区，可以看到大
面积的裸露花岗岩岩体。
花岗岩为粒状结晶质岩石，主要的矿物成分为碱性长石及石英，
其质地坚硬致密，强度高，抗风化能力强。
在花岗岩地区中，孤石是一种常见的风化现象，是在残积土及风化岩层中，因受矿物各向异性排列及裂隙分布影响形成的风化不均的残留体。
主要影响因素有花岗岩的矿物组成、结构、构造、岩体节理发育情况、温度、地形、
水文条件等等。
花岗岩球状风化物的存在，形成了软硬不均的不良地质现象，对地铁隧道
施工有很大的影响，现结合广州地铁三号线北延线南方医院附近揭露的孤石，对孤石的形
成机制进行分析，并在分析的基础上，提出了地铁施工中孤石的处理建议。
2 工程概况
广州市轨道交通三号线北延段（新机场线）位于广州市白云区和花都区，在白云区主
要沿广州大道和同泰路行进，途径南方医院、白云山制药厂、松园山庄、永泰广场等人口
密集地段，在2008年底至2009年初进行了自梅花园至永泰段的孤石补充勘察，根据现场
钻探揭露情况，在南方医院门口发现孤石群，孤石大小不一，强度较大，其分布情况如下
表1所示：
从上表可以看出，南方医院门口处揭露的孤石，多数分布在地铁隧道中间，形成一孤
石密集区，影响范围较大。
3 地形地貌及区域地质情况
3.1 地形地貌
地面特征为城市道路（广州大道北、同泰路）。
南方医院紧邻广州大道北，为交通主
干线，交通繁忙。
南方医院至同和区间洞线地面高低起伏，地形变化大。
南方医院至颐和
山庄段地貌形态为花岗岩或变质岩剥蚀残丘，多呈馒头状，发育有少量冲沟。
下伏基岩为
稳定分布震旦系变质岩和燕山四期侵入岩；在残丘地表多为厚度不均的风化残积土；在地
势低洼地段堆积淤泥质土及少量冲洪积砂层；斜坡地段为坡积粘性土覆盖。
3.2 区域地质
南方医院北侧同和至永泰区间沿线附近的断裂有磨刀坑断裂和广从断裂。
磨刀坑断裂
长约5km，断裂走向NW320°左右，倾向南西，倾角45°。
为平移右旋断层，在磨刀坑一
带切断广从断裂，致使广从断裂有错移现象。
断裂南段大致与线路平行，断裂北段与线路
小角度斜交；广从断裂永泰段的主断层和伴生断层自现永泰站东侧约120m、400m处通过，断层走向与线路近似正交。
4 花岗岩孤石的形成机理及原因分析
4.1 形成机理
在花岗岩残积土、全风化花岗岩及砂土状强风化花岗岩中主要受孔隙、网状裂隙影响，在碎块状强风化花岗岩及中、微风化岩中主要受裂隙影响，设定上述裂隙为导水裂隙，在
地下水作用下，裂隙发育区的原岩风化程度较高，裂隙相对不发育区，原岩的风化程度较低，裂隙发育的不均匀性、不规则性就导致了风化程度的不均匀，从而最终形成了孤石。
4.2 原因分析
根据钻探现场揭露，南方医院门口花岗岩孤石呈浅灰、浅灰绿、灰、肉红等色，中粗
粒结构，属燕山期（γ43-1）花岗岩，其形成原因有以下几点：
4.2.1 南方医院在大地构造上属于华南准地台（Ⅰ级构造单元），桂湘赣粤褶皱系
（Ⅱ级构造单元），粤中拗褶束（Ⅲ级构造单元）之内，该区间沿线附近的断裂有磨刀坑
断裂和广从断裂，断裂构造较为发育，裂隙发育，引起岩体破碎，岩体的抗风化能力减弱；
4.2.2 通过对该地段土工实验的分析统计，该地段花岗岩残积土和全、强风化带粉粘
粒含量高达45～58%，残积土主要为可塑状或硬塑状的砂质粘性土，局部为少量软塑状的
粉质粘土，从颗粒组成来分析，矿物成份也不尽相同，也使得同一地层的花岗岩在同等程
度的风化作用下，风化程度也不尽相同；
4.2.3 场地属于南亚热带季风海洋气候区，气温较高，雨量充沛，地下水位较浅，有
利于花岗岩发生风化剥蚀作用，受地形限制，在剥蚀作用较弱的情况下，长期的湿热气候
使花岗岩的风化作用不断加强，也是影响该区段孤石形成的因素。
综上所说，影响花岗岩孤石形成的主要因素有区域地质情况、矿物成分和气候条件。
5 处理方案
由于风化球四周岩体与球状风化岩体本身强度存在较大差距，易造成刀具损坏，甚至
会导致刀盘变形，致使整个盾构机瘫痪。
南方医院位于广州大道北主干道，属于密集居民区，隧道沿线分布有煤气管道和供水管道，另外分布有通信光缆、军用光缆，施工环境非
常复杂。
这样就使得原来可以采用爆破处理的孤石，现在变得难度加大,最终采用了最原始的处理办法——人工挖孔破除法。
其操作方法是：
5.1 在已揭露的孤石区进行钻孔加密，充分揭露孤石在地铁隧道中的分布范围，确定
孤石的具体位置；
5.2 按孤石分布范围布置人工挖孔桩，每桩直径不小于2米，深度应超出隧道底板不
小于0.50米；
5.3 对于小孤石，直接从钻孔内拉到地面，对于较大的孤石，先用水将孤石钻出裂缝，再通过岩石劈裂机劈开，然后从地下钻孔内拉到地面，从而把孤石清理出来。
最终广州地铁三号线北延线南方医院区段就是在充分探明孤石分布区的情况下，在孤
石区挖3排人工挖孔桩、每排7个，每桩直径2米、深度为18米，采用人工挖孔的方法，将孤石进行破除的，保证了地铁三号线北延线的正常施工。
6 结语
通过对广州地铁三号线北延线的孤石补充勘察，详细查明了孤石的分布情况，系统地
对广州地铁三号线南方医院附近孤石的分析，结合当地的实际环境，选用了合理的施工方法，顺利地解决了人口及交通密集区地铁施工中出现的孤石问题。
以求能够在以后的地下
工程施工中正确的对待和处理孤石，从而能更有效地寻求解决问题的根本方法。