城市軌道交通施工區(qū)間隧道漏水快速堵水工藝研究與實踐

張文光 魯彪

【摘? 要】論文介紹了在含水較復雜豐富的地層中施工區(qū)間隧道發(fā)生漏水的處理技術，重點對隧道聯(lián)絡通道時漏水事故進行分析，并提出在事故初期涌水較大的情況下，使用聚氨酯注漿快速堵漏的處置工藝及措施。

【Abstract】This paper introduces the treatment technology of water leakage in the construction section tunnel in the complex and rich water bearing stratum， focuses on the analysis of the water leakage accident in the tunnel connecting channel， and puts forward the treatment technology and measures of using polyurethane grouting to quickly plug the leakage under the condition of large water inflow at the initial stage of the accident.

【關鍵詞】聚氨酯;地鐵施工;隧道透水;注漿堵水

【Keywords】polyurethane; subway construction; tunnel pervious; grouting and water plugging

【中圖分類號】U457+.2? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）08-0184-02

1 引言

21世紀以來，我國城市軌道交通行業(yè)得到了快速的發(fā)展。2013年國家發(fā)改委正式批復同意徐州市建設城市軌道交通系統(tǒng)，2019年9月1日1號線正式通車，目前徐州地鐵正在建設2、3 號線一期工程，未來計劃建設3號線二期工程、4號線、5號線及6號線。在城市軌道交通基坑開挖、隧道的掘進等地下工程的施工過程中，通常會遇到涌水涌砂和突水等災害，如何及時有效地應對發(fā)生的問題，高效快速地完成搶險堵漏工作，是需要深入研究的問題。

2 聚氨酯注漿堵水工藝

在漏水嚴重的部位，由于水壓高、水量大，出水口無法封堵，可采用注聚氨酯堵水。將CFPU-120（油溶性）聚氨酯按照主副劑10∶1加入固化劑混合，混合液由聚氨酯泵通過管路、鉆孔內(nèi)的管線注到出水點，遇水后發(fā)生化學反應，并在遇水后形成彈性膠狀固結體，快速膨脹及凝結，迅速充填堵塞導水通道，從而達到堵水的目的。

3 處置過程

3.1 工程及險情概述

工程概況：徐州地鐵2號線一期工程07標施工的淮塔東路站至周莊站區(qū)間設置聯(lián)絡通道兼泵房。聯(lián)絡通道的中心里程為右K11+878.855和左K11+875.302，其拱頂覆土約26.551m。聯(lián)絡通道位于綠化帶附近，無重要建（構）筑物，下穿多條淺埋深管線。

險情概述：2020年4月9日2時，徐州市城市軌道交通地鐵二號線一期工程07標段施工淮塔東路站至周莊站區(qū)間聯(lián)絡通道兼泵房時，左右線隧道施工聯(lián)絡通道已貫通，泵房下涌水突然增大，現(xiàn)場施工人員發(fā)現(xiàn)水情后，使用鉆探注漿一體機，在出水點上方距出水點30.5m的地面施工2個鉆孔，兩個鉆孔間距1m，并組織人員向鉆孔注雙液漿進行封堵，但因涌水量過大，注進的雙液漿被涌水沖走，未能有效堵水，水量繼續(xù)增大，達到每小時約800m3的涌水量，把相鄰兩條隧道淹沒1m左右。

3.2 水文地質(zhì)情況分析

①分析地質(zhì)情況，確定導水通道的位置。聯(lián)絡通道上部覆土厚度為26.551m，從上至下為1-1雜填土層（層厚1.55m）、2-3-3黏土層（層厚1.4m）、5-3-4老黏土層（層厚14.89m）、1-2-3中風化灰?guī)r（8.71m）。本段土層以填土、第四系黏土、粉土為主，下伏基巖為奧陶系灰?guī)r和泥灰?guī)r?？辈靾鰠^(qū)地層自上而下。滲水通道的路徑復雜多變，局部較破碎，節(jié)理裂隙發(fā)育，大多為方解石充填，局部溶蝕發(fā)育。查找時通常在滲漏點上方施工鉆孔，以便找到滲漏通道，通過分析確定，導水通道即聯(lián)絡通道洞身位于1-2-3中風化灰?guī)r。

②分析水文情況，確定出水的來源。根據(jù)區(qū)域水文地質(zhì)資料、現(xiàn)場調(diào)查及應用資料分析，場地水文地質(zhì)條件復雜。地下水類型主要分為賦存于填土中的上層滯水、賦存于5-3中的潛水及巖溶裂隙水。潛水和上層滯水主要受大氣降水、居民生活用水排放及大氣降水補給，水位動態(tài)變化較大，水量較小。巖溶裂隙水主要賦存于奧陶系灰?guī)r及泥灰?guī)r溶洞和裂隙中，受巖體破碎程度、節(jié)理裂隙發(fā)育程度及溶洞大小等控制，水量變化較大。受地層地下水及周圍巖溶裂隙水補給，在構造破碎帶、節(jié)理裂隙密集處匯集，水量較大，具有承壓性。地下水水位，場區(qū)地下水潛水埋深1.00～5.30m，水位標高26.74～32.09m?？辈鞂崪y鉆孔中巖溶裂隙水水位埋深為3.49m，水位標高為29.17m。巖溶裂隙水水位受大氣降水影響顯著，年動態(tài)隨季節(jié)而變化，一般每年雨季降水高峰期過后一到兩個月，水位達到最高點，其后水位逐漸下降，至旱季末水位下降至最低點，年變幅3～5m。地下水的補給、徑流與排泄，地下水主要受大氣降水入滲和周圍裂隙側(cè)向補給，賦存于巖溶裂隙、構造裂隙和溶蝕孔穴中，沿構造破碎帶、節(jié)理裂隙密集帶或連通較好的巖溶裂隙等以地下徑流的形式排泄，部分消耗于蒸發(fā)。通過觀察分析出水水質(zhì)情況，判斷為巖溶裂隙水。

3.3 處理方案及步驟

①左右線隧道內(nèi)抽排水。聯(lián)絡通道涌水流入隧道內(nèi)，水位最高上升至周莊站大里程250環(huán)位置，作業(yè)人員無法通過隧道進入聯(lián)絡通道查看情況、封堵漏水點、繼續(xù)開挖施工，需將隧道內(nèi)積水抽排至聯(lián)絡通道處并控制隧道內(nèi)積水水位。涌水位置位于聯(lián)絡通道泵房靠大里程側(cè)拱腳處，開挖揭露地層為全斷面中風化灰?guī)r并局部夾黃褐色黏土，黏土脈呈帶狀分布。突發(fā)涌水發(fā)生時間為2020年4月9日凌晨2點鐘左右，涌水處巖層存在圓柱狀深洞，發(fā)現(xiàn)涌水后首先嘗試采用沙袋反壓，由于水壓太大仍無法穩(wěn)固沙袋。水位在1個小時內(nèi)上升20環(huán)，同步增加排水管路，增加2臺15kW水泵抽水，水位繼續(xù)上升。至2020年4月9日4時，水位由聯(lián)絡通道處位置上升至小里程洞口393環(huán)左右位置。后申請應急搶險，進入應急搶險程序?；粗苡揖€6路115kW水泵正常抽水;淮周左線8路115kW水泵正常抽水;共計14臺115kW水泵抽水，抽水方量約840m3/h?；粗苡揖€井口3臺375kW水泵垂直提升抽水至市政污水管網(wǎng);周七左線井口2臺375kW水泵垂直提升抽水至奎河;合計5臺375kW提升垂直抽水，抽水約950m3/h，洞內(nèi)抽水與井口垂直排水能保持平衡。其中淮周右線井口有4路115kW，一路375kW水泵抽水至周七左線井口。

②槽鋼封閉。為保證現(xiàn)場注漿封堵效果，對聯(lián)絡通道兩端使用20#槽鋼進行焊接封閉。洞門高度3.1m，使用加工完成的槽鋼進行焊接，槽鋼長2m，總計使用槽鋼40根，每邊設置8個直徑150mm的球閥，位置設置在洞門中部。鋼結構的焊接采用雙人對稱施焊或分段退焊施焊，焊接參數(shù)的選用應盡量相同，控制焊接變形和減少焊接殘余應力;對需采取加固措施的部位，加固好后再進行焊接，避免產(chǎn)生變形。

③地面注漿止水。第一，注漿點位布置選擇。在聯(lián)絡通道大里程及左線管片外側(cè)進行鉆孔注漿。地面注漿主要目的是通過地面引孔至泵房底，對聯(lián)絡通道及泵房洞身范圍內(nèi)中風化灰?guī)r層進行壓密注漿，對巖層中存在的基巖裂隙進行填充，將巖層中連通的裂隙水封閉在巖層內(nèi)，確保聯(lián)絡通道順利施工。由于巖層中基巖裂隙存在各向異性，注漿漿液無法如黏土層中正常擴散，故為保證止水效果，聯(lián)絡通道大里程方向1.2m和1.5m位置各打設4個注漿孔，左線管片外側(cè)1m范圍內(nèi)布設注漿孔確保堵水。注漿孔位共設計12個。鉆孔深度35m。施工前進行人工探孔，確保施工區(qū)域無管線，探孔深度在1.8～2.0m，注漿施工過程中可根據(jù)注漿效果進行注漿孔加密。注漿深度為聯(lián)絡通道及泵房洞身范圍內(nèi)巖層，注漿深度范圍為地面以下29～35m深度范圍。

第二，注CFPU-120（油溶性）聚氨酯，快速堵水。4月12日晚上，首先在1號注漿孔注聚氨酯1900kg，用時為32min，隧道現(xiàn)場反饋出水量減少一半，險情初步得到控制;4月13日下午，其次在2號注漿孔注聚氨酯6080kg，用時為95min;4月22日，再次在3、4號注漿孔分兩次注聚氨酯5590kg，用時為92min;4月23日上午，最后在5號注漿孔注聚氨酯3090kg，用時為47min。由于導水通道較多等原因先后在5個孔注聚氨酯對滲漏裂隙進行封堵、對水土流失造成的空洞進行填充，共計使用CFPU-120（油溶性）聚氨酯主劑15.6t、副劑1.24t，搶險堵漏歷時12天，圓滿對導水通道進行封堵。

4 結論

事故初期采用雙液漿進行封堵，因水壓較大，漿液全部被水流沖走，注漿是失敗的。然后采用注聚氨酯漿進行封堵，成功封堵出水口。從本次現(xiàn)場實踐操作可以明顯看出，探索了聚氨酯注漿在城市軌道交通隧道施工發(fā)生涌水和涌沙事故堵水時的工程實踐，通過實踐摸索了聚氨酯膨脹要求及規(guī)律特點。用聚氨酯堵水通過本次搶險救援證明是科學高效的，注漿結束后透水點沒有明顯的滲漏水，隧道支護在注漿結束后很快達到穩(wěn)定標準;進行打孔取芯檢查，均滿足相應規(guī)范的滲透率、密實度、強度等方面的規(guī)定。在隧道上方打鉆注漿的方式，既保證了搶險救援人員的安全，又有利于快速止水。

【參考文獻】

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