淺談暗挖施工冒頂成因及技術措施

身份證：510824197109133533 四川廣元 628000

摘要：暗挖工程就是在巖體內部施工作業，無論其埋深大小，施工中不可避免擾動地下巖體。在原有平衡被打破，新平衡未形成前，必定出現不同程度變形與沉降，甚至可能出現冒頂，造成極大破壞與損失。在施工過程中一定要避免冒頂發生，若冒頂不可避免時，如何快速控制住事態擴散，把損失減少最小，正確技術處理措施便顯得尤為可貴。本文以我處理過的一次暗挖車站出入口冒頂事故為例，與大家分享與探討。

關鍵詞：暗挖；冒頂；措施

該車站位于西南某城市老城區，在開挖出入口之前車站二襯已完成。該出入口長約120m（暗挖段長度為80m），三跑電扶梯出地面，出入口地面為市民休息娛樂的花園，兩側是車道，車流量大，此處為三叉路口，是車輛匯聚與轉換交通要道，無封路施工條件。地質條件差，地表1.6m-6.9m厚的土層，其下為砂質泥巖。巖體裂隙較發育，地下水狀態為1級，地下管線資料無資料可查，地勘資料只顯示有一條排水溝，具體位置不祥。后經走訪當地市政部門老員工方知是一條五六十年代砌筑的雨污合排石條水渠，但不清楚來水方向及路徑及是否存在其余支管接入其中。在城市建設初期此地作為棄土回填場地，其深度、好壞程度均不清楚。

該出入口設計為明挖段與暗挖段，確保施工安全，除與車站相連平段部位因埋深相對較深，采取臺階法（弱爆破技術），其余暗挖部位均采取CD法（非爆破技術）。由于地表拆遷等原因，先施工暗挖段，從車站內開始。

一、應急處理技術措施

沉降到塌陷是一個由量變到質量的漸變過程，具有時間性、復雜性、多樣性、不可預見性，工程技術人員很難一蹴而就地徹底解決問題，只能根據不同階段反饋現象，預判可能發生狀況，提前制定防范處理技術措施并及時實施技術措施，再根據處理效果與新出現狀況，預判下一步可能發生狀況，并作出新的技術處理措施并實施，如此循環直至問題解決。

第一階段

當開挖至35m左右（二襯已完成25m）時觀察到掌子面（上方地面有干涸水池）有濕潤，但未見股狀水，及時對掌子面進行了封閉，洞內進行下導拱架落底施工。停止洞內施工。組織力量對周邊污水井蓋、水面標高進行測量，為后污水管改排提供技術依據。5小時后掌子面有流水響聲，且聲音瞬間較大，隨后掌子面開始坍塌，坍塌后的泥巖非常軟化，或成稀泥狀。污水帶有濃厚的臭味，判斷為市政污水管?，F場監測污水流量為5000立方，流速平均為0.5m/s。立即啟動動態設計小組，該小組由業主方、設計方、地勘方、施工方、監理方以及當地建委等相關技術人員組成，由總監理工程師牽頭，現場辦公，針對現場情況及時召開專題會議。經動態小組初步原因分析為污水管道滲漏導致掌子面坍塌，且由于污水管為條石砌筑老管網，可能長期滲漏后將封閉掌子面背后的泥巖軟化，有發生塌陷甚至冒頂風險。當務之急采取的主要措施有：

1、地面封閉：首先防止地面冒頂，請示當地政府部門，擴大現場圍擋范圍，對地面花園實行封閉。

2、截流遷改：在掌子面地表前方約10米處花壇位置，將污水管挖出，為條石砌筑，過水斷面約500*600，采用污水泵將污水抽排至下游雨水井。及時組織力量進行地面污水管線改遷，截斷污水。在污水管改排未完成前，從上游對污水進行強排，阻止污水對出入口灌入。

3、增加監測頻率：地勘單位進一步核實周邊管線，監測單位對出入口地表加密沉降觀測點，同時增大地表沉降、洞內收斂頻次頻率，及時掌握動態數據，并根據數據分析預測事態發展，提前作好進一步預案。

第二階段

經第一階段處理，上游條石排水溝截排完成，但洞內仍有小股水流出，掌子面地表沉降裂縫仍在逐漸增大，干涸水池底板裂紋不斷加大并下沉。動態設計小組分析可能還存在有支流，加之污水管長年滲漏，因開挖導致原土壤動態平衡被打破，造成大面積泥巖失水收縮，造成地表沉降明顯，隨時可能造成冒頂，危及兩道路及商鋪，造成洞內未完成二襯10米初襯變形，后果不堪設想。當務之急必須盡快找到水源并截斷，控制住泥土隨水流失。必須馬上采取如下措施：

1、繼續尋找支流并及時截斷污水流入沉降區。

2、加強監測工作：對地表、拱頂與結構兩側增設沉降點，及時根據監測數據分析判斷事態發展，提前作好應急搶險準備。

3、加設擋墻基座：在洞內平洞段施做擋墻基座，基座3m厚，高度2m（見下圖），擋墻底部預埋過濾設置的排水管，這樣既能排水又可有效阻止泥土的流失，延緩地表沉降速度。

4、在擋墻位置上方施作鋼架砼中心支撐體系：因泥漿流失造成未完成襯砌部位拱架拱頂、兩側壓力增大，可能造成拱架變形甚至扭曲，進而加速地面變形塌陷。增設鋼架砼中心支撐體系，確保拱架變形在可控范圍內。鋼架混凝土中心支撐體系采用I20b，縱向間距0.5m，排距1.0m，C30砼，Φ25鋼筋作為橫向與剪刀撐連接，φ8鋼筋網片（200×200）單層布置，結構厚度1.2m，長度為縱向順擋墻方向。如下圖

第三階段

隨著時間推移，掌子面陸續有掉塊，掌子面地表沉降加速，裂縫增大。最終造成地表塌陷，坍腔長約17米，寬約10米，塌體左側地表下4m處，有一條直徑60cm圓形排污管道，估計水量約為800立方/天。因地表塌陷，造成兩側土體應力急劇釋放，加速塌陷區擴大，兩側道路靠近塌陷區一側不同程度出現裂紋。若不及時處理，極有可能破壞兩側道路，造成交通癱瘓。應立即采取如下措施：

1、立即截斷排污支管，阻止污水流入塌陷區。

2、采取回填反壓：立即對塌陷區進行回填，阻止塌陷區擴大。在回填時首先采用較大粒徑卵石回填于底層，這樣既能便于水的滲漏，又能有效阻止泥土流失?；靥钔瓿珊蟛扇∮行Т胧┒沤^地表水、雨水滲入。

第四階段

綜合分析近期監測數據，洞內拱頂和地表路面及建筑物變形情況基本處于可控狀態。地表趨于穩定。但因之前沉降、塌陷、泥土流失等原因造成出入口兩側土體結構改變，洞內未作二襯部位拱架變形程度無法估計；兩側道路原路基不同程度破壞，現雖經回填反壓使土體暫時形成穩定，但一旦繼續施工，對回填土進行清除，又會造成土體失穩。因此必須對采取措施，確保在后續施工中不破壞出入口兩側土體穩定。為此設計動態小組給出下述技術處理措施：

1、設鋼管微型樁：在隧道塌陷區域外且在開挖界限50cm外兩側各布置3排鋼管樁，采用焊管，樁徑200cm，間距縱向600mm，排距300mm，梅花布置，樁長度18-20m，往車站方向延伸10m，出地面方向延伸3m，