地鐵隧道暗挖區(qū)間拱部塌方應(yīng)急處理案例分析

丁 召 輝

(中鐵十四局集團(tuán)隧道工程公司，北京 100083)

地鐵隧道暗挖區(qū)間拱部塌方應(yīng)急處理案例分析

丁 召 輝

(中鐵十四局集團(tuán)隧道工程公司，北京 100083)

結(jié)合北京地鐵6號(hào)線工程建設(shè)實(shí)例，分析了暗挖隧道塌方事件的原因，并提出了應(yīng)急響應(yīng)措施和險(xiǎn)情處理方案，成功解決了隧道塌方造成的危害，在技術(shù)和組織管理方面為類似事故積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)。

地鐵隧道，塌方，應(yīng)急處理，風(fēng)險(xiǎn)

1 概述

隨著城市交通建設(shè)的發(fā)展，越來(lái)越多的地鐵工程不斷涌現(xiàn)。在人口密集的商業(yè)和居住區(qū)，地鐵區(qū)間隧道主要采用暗挖法施工，同時(shí)，為了盡量減少線路下穿地面建(構(gòu))筑物，暗挖區(qū)間線路布設(shè)主要選取城市主干道下方[1-4]。然而，暗挖施工的主要風(fēng)險(xiǎn)是拱部塌方引起的隧道內(nèi)人員傷害和地表塌陷，如何迅速有效的處理暗挖區(qū)間隧道塌方，穩(wěn)定暗挖工作面，妥善處理好塌方引起的空洞，防止產(chǎn)生塌方擴(kuò)大及地表塌陷引起的次生災(zāi)害，成為暗挖區(qū)間施工的一個(gè)重要問(wèn)題。

2 工程實(shí)例

2.1 工程概況

北京地鐵6號(hào)線平—北區(qū)間線路起點(diǎn)位于平安里站東端，沿地安門大街基本呈東西走向，區(qū)間線路起止里程為右K8+469.725～右K9+599.691，右線長(zhǎng)度約1 130 m。采用暗挖法施工，斷面采用了單線單洞馬蹄形斷面、復(fù)合襯砌結(jié)構(gòu)。

2.2 拱部塌方原因分析

平—北區(qū)間左線隧道開(kāi)挖至K9+22里程處時(shí)，隧道拱頂出現(xiàn)滲水，隨著滲水拱頂砂卵石等土體涌出。根據(jù)地質(zhì)勘查報(bào)告，該施工段掌子面位于橫通道進(jìn)洞8.1 m處，處于粉質(zhì)粘土層中，拱頂處于粉質(zhì)粘土層和砂卵石地層交界處，存在界面水，長(zhǎng)期對(duì)土層浸泡，使土層變得軟弱，由于層間潛水并未疏干，開(kāi)挖至此處時(shí)軟弱土層自穩(wěn)性較差，難以成拱，且含水量較大，造成了涌砂涌泥現(xiàn)象。現(xiàn)場(chǎng)情況如圖1所示。

2.3 應(yīng)急響應(yīng)

1)隧道內(nèi)應(yīng)急處理。

a.用砂袋、水泥對(duì)工作面進(jìn)行堆碼，同時(shí)用型鋼、方木及拱架等進(jìn)行支頂，防止流砂趨勢(shì)的進(jìn)一步擴(kuò)大；b.在掌子面土體上打設(shè)錨桿(2 m長(zhǎng)鋼筋、鋼管等)，在拱頂埋設(shè)注漿管，在掌子面埋設(shè)鋼管、PVC管，把塌體空腔內(nèi)的水引出，掛鋼筋網(wǎng)噴射30 cm厚C25混凝土進(jìn)行掌子面的封閉；c.對(duì)掌子面支護(hù)面加設(shè)工字鋼，加強(qiáng)支撐體系。2 h后，待混凝土達(dá)到一定強(qiáng)度后，掛第二道鋼筋網(wǎng)片噴射第二遍20 cm厚混凝土。

2)地面應(yīng)急處理。

交通疏導(dǎo)：由于發(fā)生險(xiǎn)情的掌子面上方是交通繁忙的平安大街內(nèi)側(cè)快車道，為避免危及地面人員和車輛，險(xiǎn)情發(fā)生后，立刻組織人員對(duì)掌子面對(duì)應(yīng)的地表區(qū)域路面進(jìn)行封閉，實(shí)施臨時(shí)交通疏導(dǎo)，防止次生災(zāi)害的發(fā)生。

管線排查：發(fā)生險(xiǎn)情的掌子面上方各類市政管線較多，為避免管線遭到破壞發(fā)生次生災(zāi)害，項(xiàng)目部組織人員對(duì)險(xiǎn)情影響范圍內(nèi)的各類市政管線進(jìn)行了排查。

地面監(jiān)測(cè)：地面應(yīng)急搶險(xiǎn)過(guò)程中，監(jiān)測(cè)人員在地表增設(shè)了沉降監(jiān)測(cè)點(diǎn)，對(duì)地表、管線沉降進(jìn)行了實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。

2.4 險(xiǎn)情處理方案

經(jīng)過(guò)緊張的應(yīng)急處理后，隧道內(nèi)掌子面保證了穩(wěn)定，地面及管線未發(fā)生異常。經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)專家與技術(shù)人員討論，制定了后續(xù)處理方案，主要包括空洞處理和隧道內(nèi)加固處理。

1)空洞處理方案。從地表采用地質(zhì)鉆機(jī)進(jìn)行空洞探測(cè)和灌漿孔的施鉆，在掌子面上方沿隧道軸線布置2個(gè)孔，孔間距2 m，其中一孔位于掌子面上方，另一孔位于掌子面前方2 m，一孔為灌漿孔，另一孔為出氣孔和觀察孔，采用混凝土輸送泵直接向空洞內(nèi)灌注C15砂漿。

于夜間2個(gè)鉆孔陸續(xù)完成，鉆入塌腔空洞，隨后立即組織利用混凝土拖車泵進(jìn)行水泥砂漿壓注作業(yè)，共壓注水泥砂漿30余立方米。一孔壓注，一孔出氣及觀測(cè)砂漿液面變化，直至空洞填充密實(shí)。

水泥砂漿壓注過(guò)程中，隧道內(nèi)監(jiān)測(cè)人員保持密切監(jiān)測(cè)，通過(guò)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)顯示，區(qū)間隧道無(wú)明顯沉降。

施工中注意以下要點(diǎn)：a.孔位的選擇：首先采用全站儀測(cè)出地表相應(yīng)位置，然后采用地質(zhì)雷達(dá)探測(cè)是否存在管線，防止鉆機(jī)鉆孔時(shí)鉆破管線。b.鉆孔施工：選取符合現(xiàn)場(chǎng)情況的鉆機(jī)，因?yàn)r青混凝土路面強(qiáng)度較高，采用汽車鉆的高速旋轉(zhuǎn)鉆頭在瀝青混凝土路面開(kāi)孔，完成路面的成孔。路面以下為雜填土、粉土及砂卵石層，采用小型沖擊鉆機(jī)(三零鉆)成孔。防止塌孔，隨鉆隨埋設(shè)鋼套管作為護(hù)筒，直至鉆入塌腔空洞。c.灌漿：選取流動(dòng)性好，具備一定強(qiáng)度的水泥砂漿作為回填料，利用108 mm鋼套管作為灌漿管，制作變徑管與混凝土輸送泵管連接，向空洞內(nèi)泵送注入水泥砂漿。

注漿管設(shè)置如圖2所示，地表空洞處理方案如圖3所示。

2)隧道內(nèi)加固方案。對(duì)洞內(nèi)封堵掌子面進(jìn)行補(bǔ)噴混凝土和型鋼支撐加固，在掌子面下斷面進(jìn)一步堆碼砂袋。

為了進(jìn)一步加固掌子面上方土體，自掌子面以一定的仰角采用風(fēng)槍打設(shè)鋼管進(jìn)行回填注漿加固，注漿管采用φ42鋼管，共設(shè)1排，環(huán)向間距0.5 m。期間加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，分析監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

3 結(jié)語(yǔ)

地鐵隧道暗挖施工風(fēng)險(xiǎn)較大，為防止安全事故的發(fā)生，施工中必須做好如下工作：

1)施工前必須做好工程地質(zhì)勘察工作，掌握巖層分布情況，做好地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)工作。在開(kāi)挖前打設(shè)超前探孔作為超前探測(cè)措施，探孔打設(shè)保證覆蓋區(qū)域要全面，探測(cè)充分，能夠全面反映前方地質(zhì)情況。2)必須充分認(rèn)識(shí)地下水的危害，并有足夠的措施解決地下水問(wèn)題。3)暗挖施工現(xiàn)場(chǎng)必須配備足夠的應(yīng)急搶險(xiǎn)物資，且要緊隨施工面前進(jìn)。4)為防止險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)搶險(xiǎn)組織不力，應(yīng)在施工前制定有針對(duì)性的應(yīng)急預(yù)案，組織作業(yè)人員針對(duì)性地進(jìn)行搶險(xiǎn)演練。5)對(duì)于區(qū)間暗挖應(yīng)制作在塌方時(shí)能及時(shí)控制和固定坡腳的材料與工具，作為應(yīng)急物資儲(chǔ)備。

[1] 王夢(mèng)恕.地下工程淺埋暗挖技術(shù)通論[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[2] 徐慶輝.地鐵淺埋暗挖隧道塌方事故原因分析及建議[J].土工基礎(chǔ)，2012，26(4)：31-33.

[3] 張成平，張頂立，王夢(mèng)恕.淺埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(S2)：3601-3608.

[4] 吳江濱.北京地鐵隧道穿越南四環(huán)路施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理[J].山西建筑，2009，35(34)：198-199.

Analysis on arch collapse emergency case of subway tunnel underground-cut section

Ding Zhaohui

(TunnelEngineeringCompany,ChinaRailway14thBureauGroup,Beijing100083,China)

Combining with the project construction example of Beijing Metro Line 6, this paper analyzed the causes of underground-cut tunnel collapse events, and put forward the emergency response measures and risk management program, successfully solved the harm caused by landslides, accumulated valuable experience for similar accidents in technology and management.

subway tunnel, collapse, emergency treatment, risk

2015-01-14

丁召輝(1983- ),男,工程師

1009-6825(2015)09-0177-02

U455

A