富水砂層盾構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計研究院，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降雨量達到149．9 mm，為50年來同期之最。2012年5月12日17:20左右，長江路站～注漿路站下行線隧道洞門10:00位置出現涌水，出水流量約為15 L/min;2012年5月12日21:40左右，洞圈2:00位置發生涌水。

1 工程概況

本區間上行線迄止里程SK4+662．307～SK5+356．634，從長江路站南端出發，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，長約649．327 m。區間線路縱坡設計為雙坡，最大坡度為8‰，在SK5+015．150處設置聯絡通道及泵房。區間范圍內地面較為平整，地貌形態單一，屬贛江沖積平原地貌，地面標高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，聯絡通道集水坑主要位于⑤1-1強風化泥質粉砂巖。本區間端頭始發加固長度為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，無側限抗壓強度大于0．8 MPa。

2 洞門涌水涌砂處理措施

1)17:40，開始進行洞門封堵，首先在洞門涌水部位采用棉紗、快硬水泥進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位置進行雙液漿封堵并繼續用棉紗、快硬水泥進行進一步封堵，同時在涌水部位松動的兩塊壓板處打膨脹螺栓用兩塊50 cm×20 cm鋼板壓實松動壓板;

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

5)在21:40左右，洞圈2:00位置發生涌水現象，隨即在涌水點插入導流管，同時對導流管周邊洞圈用快硬水泥拌合回絲進行封堵，并繼續用聚氨酯進行洞門封堵;

6)由于導流管出水壓力過大，洞圈壓住聚氨酯無法止水，隨即將隧道洞門12:00處注漿管路移至隧道內(7環11:00位置)注入雙液漿，注漿效果不明顯，22:40重新調整雙液漿配比(初凝時間為25 s)，在4環2:00位置再次壓注雙液漿，直至23:30整個洞圈范圍(除2:00位置導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環整環(由左至右)采用聚氨酯進行了環箍壓注，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7環～2環進行壁后二次注漿加固。

3 事故原因分析

1)土倉壓力設定偏小，盾構掘進面水土壓力計算不準確，由于近期南昌市連續降雨，且降雨量較大，地下水位升高，沒有及時考慮到水壓力的增加以及攪拌站和砂料堆場的地面荷載等因素影響導致盾構掘進中土倉壓力設定較小，導致超挖，進而引起地面沉降;

2)同步注漿不密實。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致注漿管易被堵，從而管片背后充填不密實，容易形成水滲流通道，并將砂土帶走;

3)渣土改良效果不佳。針對南昌地層的砂土特性，采用了發泡劑改良土體，但改良效果未達到設定要求，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，導致該處始終處于漏水狀態;

5)暴雨影響。當天南昌市降雨量達到149．9 mm，為50年來同期之最，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 經驗教訓及建議

1)盾構施工參數設定時，根據實際覆土厚度并考慮地面的各種影響因素，使參數設定準確合理;

2)嚴格控制盾構機的出土量，控制地層損失率，避免出現超挖現象;

3)加強施工監測并及時通過監測信息反饋和分析，指導施工，并建議進行土體深層沉降觀測;

4)調整發泡劑的注入參數等，使得改良后的土體具有良好的流塑性;

5)正確設定同步注漿壓力，對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性和密實性;

6)管片拼裝階段的掘進面土壓力損失要有合理的補償措施;

7)對存在的安全隱患及時處理;

8)應急預案需內容完善，應急物資充足、常備現場，確保搶險的及時性、有效性。

［1] 南昌軌道交通1號線一期工程長江路站～珠江路站區間巖土工程詳勘報告［R］．2010．

［2] 南昌軌道交通1號線一期工程長江路站～珠江路站區間施工圖設計［R］．2011．

［3] 張鳳祥，傅德明，楊國祥，等．盾構隧道施工手冊［M］．北京:人民交通出版社，2010．

［4] 李小軍．地下結構動力分析方法研究，二十一世紀土木工程學科的發展趨勢［M］．北京:科學出版社，2009．