富水砂層盾構(gòu)隧道洞門涌水涌砂處理措施研究

邵 可

(上海市隧道工程軌道交通設(shè)計(jì)研究院，上海 200235)

0 引言

2012年5月12日，南昌市白天暴雨、夜間大雨;從8:00～20:00降雨量達(dá)到149．9 mm，為50年來(lái)同期之最。2012年5月12日17:20左右，長(zhǎng)江路站～注漿路站下行線隧道洞門10:00位置出現(xiàn)涌水，出水流量約為15 L/min;2012年5月12日21:40左右，洞圈2:00位置發(fā)生涌水。

1 工程概況

本區(qū)間上行線迄止里程SK4+662．307～SK5+356．634，從長(zhǎng)江路站南端出發(fā)，沿豐和北大道向南前行至珠江路站北端，最小平曲線半徑為800 m，長(zhǎng)約649．327 m。區(qū)間線路縱坡設(shè)計(jì)為雙坡，最大坡度為8‰，在SK5+015．150處設(shè)置聯(lián)絡(luò)通道及泵房。區(qū)間范圍內(nèi)地面較為平整，地貌形態(tài)單一，屬贛江沖積平原地貌，地面標(biāo)高19．28 m ～20．59 m，隧道埋深9．5 m ～12．8 m，隧道主要穿越②4中砂層、②5粗砂層、②6礫砂層、②7圓礫層，聯(lián)絡(luò)通道集水坑主要位于⑤1-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖。本區(qū)間端頭始發(fā)加固長(zhǎng)度為11 m，加固采用φ850 mm三軸攪拌樁加φ800 mm高壓旋噴樁止水帷幕，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度大于0．8 MPa。

2 洞門涌水涌砂處理措施

1)17:40，開始進(jìn)行洞門封堵，首先在洞門涌水部位采用棉紗、快硬水泥進(jìn)行封堵并在涌水集中部位插入引流管;

2)19:00左右，開啟地面4口降水井降水;

3)19:00左右，洞門12:00位置進(jìn)行雙液漿封堵并繼續(xù)用棉紗、快硬水泥進(jìn)行進(jìn)一步封堵，同時(shí)在涌水部位松動(dòng)的兩塊壓板處打膨脹螺栓用兩塊50 cm×20 cm鋼板壓實(shí)松動(dòng)壓板;

4)20:30，由于水壓較高，雙液漿堵漏效果不明顯，隨即采用聚氨酯進(jìn)行洞門封堵，經(jīng)過1 h處理，21:30，10:00位置涌水已經(jīng)基本封堵住;

5)在21:40左右，洞圈2:00位置發(fā)生涌水現(xiàn)象，隨即在涌水點(diǎn)插入導(dǎo)流管，同時(shí)對(duì)導(dǎo)流管周邊洞圈用快硬水泥拌合回絲進(jìn)行封堵，并繼續(xù)用聚氨酯進(jìn)行洞門封堵;

6)由于導(dǎo)流管出水壓力過大，洞圈壓住聚氨酯無(wú)法止水，隨即將隧道洞門12:00處注漿管路移至隧道內(nèi)(7環(huán)11:00位置)注入雙液漿，注漿效果不明顯，22:40重新調(diào)整雙液漿配比(初凝時(shí)間為25 s)，在4環(huán)2:00位置再次壓注雙液漿，直至23:30整個(gè)洞圈范圍(除2:00位置導(dǎo)流管仍有較高壓力清水流出外)基本封堵完畢;

7)2012年5月13日00:15，在第7環(huán)整環(huán)(由左至右)采用聚氨酯進(jìn)行了環(huán)箍壓注，直至2012年5月13日03:00洞門封堵完畢。封堵完畢后采用雙液漿對(duì)7環(huán)～2環(huán)進(jìn)行壁后二次注漿加固。

3 事故原因分析

1)土倉(cāng)壓力設(shè)定偏小，盾構(gòu)掘進(jìn)面水土壓力計(jì)算不準(zhǔn)確，由于近期南昌市連續(xù)降雨，且降雨量較大，地下水位升高，沒有及時(shí)考慮到水壓力的增加以及攪拌站和砂料堆場(chǎng)的地面荷載等因素影響導(dǎo)致盾構(gòu)掘進(jìn)中土倉(cāng)壓力設(shè)定較小，導(dǎo)致超挖，進(jìn)而引起地面沉降;

2)同步注漿不密實(shí)。前期同步注漿壓力僅為0．1 MPa，壓力偏小，且漿液配比不合理導(dǎo)致注漿管易被堵，從而管片背后充填不密實(shí)，容易形成水滲流通道，并將砂土帶走;

3)渣土改良效果不佳。針對(duì)南昌地層的砂土特性，采用了發(fā)泡劑改良土體，但改良效果未達(dá)到設(shè)定要求，改良后土體的流塑性較差，從而難以建立起土壓力的相對(duì)平衡，造成超挖，引起地面沉降;

4)洞門防水板安裝有缺陷。洞門10:00位置簾布橡膠板防水未完全做好，導(dǎo)致該處始終處于漏水狀態(tài);

5)暴雨影響。當(dāng)天南昌市降雨量達(dá)到149．9 mm，為50年來(lái)同期之最，地下水位升高。造成水壓力增大，將10:00位置本有安全隱患的簾布橡膠板沖壞。

4 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)及建議

1)盾構(gòu)施工參數(shù)設(shè)定時(shí)，根據(jù)實(shí)際覆土厚度并考慮地面的各種影響因素，使參數(shù)設(shè)定準(zhǔn)確合理;

2)嚴(yán)格控制盾構(gòu)機(jī)的出土量，控制地層損失率，避免出現(xiàn)超挖現(xiàn)象;

3)加強(qiáng)施工監(jiān)測(cè)并及時(shí)通過監(jiān)測(cè)信息反饋和分析，指導(dǎo)施工，并建議進(jìn)行土體深層沉降觀測(cè);

4)調(diào)整發(fā)泡劑的注入?yún)?shù)等，使得改良后的土體具有良好的流塑性;

5)正確設(shè)定同步注漿壓力，對(duì)同步注漿采取壓力和漿液量雙控措施，確保壁后注漿的及時(shí)性和密實(shí)性;

6)管片拼裝階段的掘進(jìn)面土壓力損失要有合理的補(bǔ)償措施;

7)對(duì)存在的安全隱患及時(shí)處理;

8)應(yīng)急預(yù)案需內(nèi)容完善，應(yīng)急物資充足、常備現(xiàn)場(chǎng)，確保搶險(xiǎn)的及時(shí)性、有效性。

［1] 南昌軌道交通1號(hào)線一期工程長(zhǎng)江路站～珠江路站區(qū)間巖土工程詳勘報(bào)告［R］．2010．

［2] 南昌軌道交通1號(hào)線一期工程長(zhǎng)江路站～珠江路站區(qū)間施工圖設(shè)計(jì)［R］．2011．

［3] 張鳳祥，傅德明，楊國(guó)祥，等．盾構(gòu)隧道施工手冊(cè)［M］．北京:人民交通出版社，2010．

［4] 李小軍．地下結(jié)構(gòu)動(dòng)力分析方法研究，二十一世紀(jì)土木工程學(xué)科的發(fā)展趨勢(shì)［M］．北京:科學(xué)出版社，2009．