盾構(gòu)隧道事故搶險救災(zāi)技術(shù)分析

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摘要：近年來，我國地鐵網(wǎng)絡(luò)發(fā)展迅速，但因地質(zhì)狀況復(fù)雜，建造難度較大，導(dǎo)致地鐵隧道施工事故增多。文章總結(jié)了一套針對盾構(gòu)隧道涌水涌沙事故的以原因分析、方案制定、監(jiān)測控制、后續(xù)加固為主的搶險手段，并且分析了太原某地鐵涌水涌沙事故處理案例。結(jié)果表明，文章形成的應(yīng)急搶險方案可順利處理盾構(gòu)隧道涌水涌沙事故，減少施工事故造成的經(jīng)濟損失及社會影響。

關(guān)鍵詞：盾構(gòu)隧道；涌水涌沙事故；事故搶險技術(shù)；監(jiān)測控制指標

隨著人口的增多、交通出行壓力的增大，地鐵以其高速度、少占地及高準點率等性能，在當(dāng)今中國發(fā)展迅速[1]。截至目前，中國已有33個城市申報城市軌道交通建設(shè)，共有28個城市獲批城市軌道交通建設(shè)資質(zhì)。中國自2020年之前，城市交通投資已超過1個億，其中大部分為城市地鐵建設(shè)投資[2]。城市地鐵建設(shè)規(guī)模大、建設(shè)投資多，一旦發(fā)生施工事故將造成極大的經(jīng)濟損失。然而，隨著地鐵建造深度增大，地質(zhì)狀況越加復(fù)雜，地鐵施工事故頻次增多，其中以滲漏水引起的施工事故為主[3]。因此，針對地鐵隧道施工事故的應(yīng)急搶險技術(shù)研究變得極為重要，部分學(xué)者進行了相應(yīng)的研究。鄧繼杰等[4]根據(jù)南京地鐵2號線塌方事故，分析了礦山法隧道塌方事故的應(yīng)急搶險方案。張存[5]根據(jù)某地鐵盾構(gòu)隧道坍塌事故，分析了破損范圍探測方法、破損修復(fù)段接頭處理技術(shù)。雷大鵬[6]借助寶成線109號隧道，分析了該隧道地震受損情況、搶險方法及加固方案。文章以太原某地鐵隧道事故為例，分析了盾構(gòu)隧道涌水涌沙事故應(yīng)急搶險技術(shù)及監(jiān)測控制方法。

1應(yīng)急搶險手段

隧道涌水涌沙事故出現(xiàn)后，應(yīng)第一時間啟動應(yīng)急預(yù)案，針對涌水涌沙事故原因及所處環(huán)境狀況進行搶險救災(zāi)，減少涌水涌沙事故所造成的經(jīng)濟損失及環(huán)境影響。文章研究僅針對盾構(gòu)隧道涌水涌沙事故發(fā)生后的應(yīng)急搶險技術(shù)及控制措施，事故上報等管理措施在文中未被體現(xiàn)。隧道涌水涌沙事故應(yīng)急搶險步驟：（1）涌水涌沙事故出現(xiàn)后，技術(shù)人員需根據(jù)事故點周圍地質(zhì)狀況進行分析，對涌水量、水壓及涌水涌沙量進行判斷及預(yù)估，對水泵需求量進行計算（計算抽水量約為涌水預(yù)估量的1.2倍），并安排專人對水泵運行狀態(tài)負責(zé)。在排水的同時，使用沙袋等儲備物資對涌水點進行填埋并在洞口附近設(shè)置防水墻。（2）組織專家及相關(guān)技術(shù)人員進行現(xiàn)場調(diào)研，查明現(xiàn)場的地質(zhì)狀況、水文狀況、涌水的位置及過程、采取的措施及效果，為事故原因分析提供現(xiàn)場的寫實資料。（3）根據(jù)現(xiàn)場的調(diào)研資料，由專業(yè)人員召開技術(shù)會議，分析需要采取的搶險救災(zāi)手段，如打開盾尾鉸接緊急密封、封堵、注漿等。（4）由施工人員根據(jù)專家推薦的應(yīng)急處理措施對涌水涌沙事故進行緊急處理，并根據(jù)處理過程中事故的發(fā)展?fàn)顟B(tài)對處理措施進行調(diào)整。（5）如果隧道上覆地面坍塌，施工人員需采用C15混凝土或碎石土進行填埋、夯實，直至地表平坦。若隧道上覆巖土涌水涌沙因出現(xiàn)空洞，則需對空洞處進行注漿加固，注漿量需超過涌沙量。（6）加強對隧道本體及周圍環(huán)境的監(jiān)測（隧道拱頂沉降、洞徑收斂、周邊建筑物沉降位移、地下管線沉降位移、上覆土體空洞），當(dāng)涌水涌沙基本消失，監(jiān)測數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定，對周邊環(huán)境造成的不良影響基本消除，應(yīng)急搶險即告結(jié)束。

2太原某隧道事故案例

太原某地鐵隧道在車站端頭右線隧道洞門處出現(xiàn)了涌水涌沙險情，且涌水涌沙量較大。隨著險情的發(fā)生，盾構(gòu)隧道管片出現(xiàn)了整體變形、裂縫發(fā)育、錯臺接縫增大等病害，錯臺最大量達到了35mm，如圖1所示。在險情發(fā)生，對險情進行簡要處理后，立即組織專家根據(jù)當(dāng)?shù)厮牡刭|(zhì)狀況及隧道建造形式進行了調(diào)研。結(jié)果表明：事故區(qū)間隧道主要穿越的地層為2-3-1黏質(zhì)粉土、2-3-2砂質(zhì)粉土、2-4粉細砂，如圖2所示。且該區(qū)間地下水主要為第四系松散層孔隙潛水，孔隙潛水含水層為第四系全新統(tǒng)人工填土、沖積粉土與砂、礫石層，水位埋深1.8～3.0m，高程為784.10～785.95m，主要靠大氣降水及側(cè)向徑流和城市供水、排水滲漏補給，排泄方式以蒸發(fā)、人工抽取地下水及側(cè)向徑流排泄為主。根據(jù)上述水文地質(zhì)現(xiàn)狀，專家分析事故發(fā)生區(qū)段地質(zhì)復(fù)雜，隧道下臥深厚富水中砂層，地下水具有承壓性，盾構(gòu)機接收時發(fā)生涌水涌沙的風(fēng)險較高。事故段隧道頂部埋深約14.1m，地層由上而下分別為素填土、粉質(zhì)黏土、粉細砂、黏質(zhì)粉土以及中砂，其中黏質(zhì)粉土屬于液化土，隧道穿越粉細砂與中砂層，總體上工程地質(zhì)條件很差，屬于高靈敏富水軟弱地層。因此，引發(fā)涌水涌沙突發(fā)事件，導(dǎo)致隧道下臥土體掏空，襯砌環(huán)不均勻沉降和結(jié)構(gòu)破損。根據(jù)事故原因及專家建議，采取“涌水點反壓+地面引孔注漿+隧道內(nèi)徑向注漿”堵漏等措施。在事故區(qū)間第622環(huán)及洞口處用沙袋壘筑2道擋水壩，現(xiàn)場投入4臺11.5kW污水泵及時抽排積水，防止區(qū)間及車站積水淹泡。后采用袋裝水泥堆碼2道間距3m擋墻，用棉被、棉紗及編織草簾塞堵，并澆筑混凝土及利用袋裝水泥反壓，現(xiàn)場實際澆筑混凝土93.5m3，總計224.4t。同時，采用地面引孔注漿及隧道內(nèi)徑向注漿，初期地面和洞內(nèi)注漿共計1063.42m3。通過搶險期內(nèi)的多種措施，隧道結(jié)構(gòu)基本穩(wěn)定，但為加強事故周邊土體，需繼續(xù)進行注漿加固，共計注漿量101.5m3，主要為洞內(nèi)注漿。在事故過程中，監(jiān)測數(shù)據(jù)對搶險救災(zāi)提供了重要的指導(dǎo)作用。通過地表沉降確定隧道涌水涌沙事故造成的上覆地層的巖土損失，在其指導(dǎo)下可通過土體注漿進行空洞的補充；通過周邊建筑物的位移及裂縫監(jiān)測，可以確定涌水涌沙事故對周邊建筑物的不良影響，在其指導(dǎo)下應(yīng)及時采取加固措施減少事故造成的社會不良影響；通過隧道本體線性、沉降及錯臺等監(jiān)測數(shù)據(jù)，可以確定隧道在承受事故后的健康狀況，可針對性地采取修復(fù)措施使得事故隧道滿足運營結(jié)構(gòu)強度要求，減少事故引起的經(jīng)濟損失。監(jiān)測曲線圖如圖3所示，包括地表沉降監(jiān)測、周邊建筑物沉降監(jiān)測、拱底高程沉降監(jiān)測。從圖3可以看出，在后續(xù)注漿過程中，地表趨于穩(wěn)定，建筑物沉降稍微有所減少，管片抬升數(shù)據(jù)穩(wěn)定。太原該事故隧道涌水涌沙基本消失、監(jiān)測數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定、對周邊環(huán)境的不良影響基本消失，事故搶險過程結(jié)束。

3結(jié)論與認識

文章形成了盾構(gòu)隧道涌水涌沙事故后應(yīng)急搶險技術(shù)及流程，并分析了一起隧道涌水涌沙事故應(yīng)急的典型案例。得到的主要結(jié)論及認識如下：（1）盾構(gòu)隧道涌水涌沙事故后需要進行搶險救災(zāi)，遏制事故的繼續(xù)劣化，減少事故的不良影響，主要包括事故狀態(tài)調(diào)研、事故原因分析、搶險方案制定、周邊土體加固、全過程持續(xù)的隧道及環(huán)境監(jiān)測。（2）在太原某地鐵隧道涌水涌沙事故中，借鑒了上述應(yīng)急搶險處理技術(shù)及流程，成功解決了該隧道涌水涌沙事故，證明該應(yīng)急搶險技術(shù)的工程應(yīng)用性，為其余地區(qū)隧道涌水涌沙事故提供了借鑒方案。

參考文獻：

[1]謝磊.地鐵客運車站成本管理研究[J].工程技術(shù)研究,2019,4(1):161-162.

[2]朱建峰.我國智慧地鐵發(fā)展現(xiàn)狀與展望[J].佛山科學(xué)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(自然科學(xué)版),2019(4):6-9.

[3]趙云非.城市地鐵深基坑施工滲漏水事故預(yù)防討論[A].《隧道建設(shè)》編輯部.2012年中鐵隧道集團低碳環(huán)保優(yōu)質(zhì)工程修建技術(shù)專題交流會論文集[C].《隧道建設(shè)》編輯部.2012:406-409.

[4]鄧繼杰,張志鋮.地鐵區(qū)間暗挖隧道坍方事件的搶險處理[J].江蘇建筑,2007(3):54-56.

[5]張存.塌陷盾構(gòu)隧道搶險修復(fù)[J].現(xiàn)代城市軌道交通,2009(3):85-87.

[6]雷大鵬.寶成線109號隧道搶險加固[A].中國鐵道學(xué)會工務(wù)委員會.高速重載與普通鐵路橋隧運營管理與檢測修理技術(shù)論文集(上冊)[C].中國鐵道學(xué)會工務(wù)委員會.2010:190-198.

作者：田茂海 單位：太原市軌道交通發(fā)展有限公司