富水砂层盾构隧道洞门涌水涌砂处理措施研究

邵 可

(上海市隧道工程轨道交通设计研究院，上海 200235)

0 引言

2012年5月12日，南昌市白天暴雨、夜间大雨;从8:00～20:00降雨量达到149．9 mm，为50年来同期之最。2012年5月12日17:20左右，长江路站～注浆路站下行线隧道洞门10:00位置出现涌水，出水流量约为15 L/min;2012年5月12日21:40左右，洞圈2:00位置发生涌水。

1 工程概况

本区间上行线迄止里程SK4+662．307～SK5+356．634，从长江路站南端出发，沿丰和北大道向南前行至珠江路站北端，最小平曲线半径为800 m，长约649．327 m。区间线路纵坡设计为双坡，最大坡度为8‰，在SK5+015．150处设置联络通道及泵房。区间范围内地面较为平整，地貌形态单一，属赣江冲积平原地貌，地面标高19．28 m ～20．59 m，隧道埋深9．5 m ～12．8 m，隧道主要穿越②4中砂层、②5粗砂层、②6砾砂层、②7圆砾层，联络通道集水坑主要位于⑤1-1强风化泥质粉砂岩。本区间端头始发加固长度为11 m，加固采用φ850 mm三轴搅拌桩加φ800 mm高压旋喷桩止水帷幕，无侧限抗压强度大于0．8 MPa。

2 洞门涌水涌砂处理措施

1)17:40，开始进行洞门封堵，首先在洞门涌水部位采用棉纱、快硬水泥进行封堵并在涌水集中部位插入引流管;

2)19:00左右，开启地面4口降水井降水;

3)19:00左右，洞门12:00位置进行双液浆封堵并继续用棉纱、快硬水泥进行进一步封堵，同时在涌水部位松动的两块压板处打膨胀螺栓用两块50 cm×20 cm钢板压实松动压板;

4)20:30，由于水压较高，双液浆堵漏效果不明显，随即采用聚氨酯进行洞门封堵，经过1 h处理，21:30，10:00位置涌水已经基本封堵住;

5)在21:40左右，洞圈2:00位置发生涌水现象，随即在涌水点插入导流管，同时对导流管周边洞圈用快硬水泥拌合回丝进行封堵，并继续用聚氨酯进行洞门封堵;

6)由于导流管出水压力过大，洞圈压住聚氨酯无法止水，随即将隧道洞门12:00处注浆管路移至隧道内(7环11:00位置)注入双液浆，注浆效果不明显，22:40重新调整双液浆配比(初凝时间为25 s)，在4环2:00位置再次压注双液浆，直至23:30整个洞圈范围(除2:00位置导流管仍有较高压力清水流出外)基本封堵完毕;

7)2012年5月13日00:15，在第7环整环(由左至右)采用聚氨酯进行了环箍压注，直至2012年5月13日03:00洞门封堵完毕。封堵完毕后采用双液浆对7环～2环进行壁后二次注浆加固。

3 事故原因分析

1)土仓压力设定偏小，盾构掘进面水土压力计算不准确，由于近期南昌市连续降雨，且降雨量较大，地下水位升高，没有及时考虑到水压力的增加以及搅拌站和砂料堆场的地面荷载等因素影响导致盾构掘进中土仓压力设定较小，导致超挖，进而引起地面沉降;

2)同步注浆不密实。前期同步注浆压力仅为0．1 MPa，压力偏小，且浆液配比不合理导致注浆管易被堵，从而管片背后充填不密实，容易形成水渗流通道，并将砂土带走;

3)渣土改良效果不佳。针对南昌地层的砂土特性，采用了发泡剂改良土体，但改良效果未达到设定要求，改良后土体的流塑性较差，从而难以建立起土压力的相对平衡，造成超挖，引起地面沉降;

4)洞门防水板安装有缺陷。洞门10:00位置帘布橡胶板防水未完全做好，导致该处始终处于漏水状态;

5)暴雨影响。当天南昌市降雨量达到149．9 mm，为50年来同期之最，地下水位升高。造成水压力增大，将10:00位置本有安全隐患的帘布橡胶板冲坏。

4 经验教训及建议

1)盾构施工参数设定时，根据实际覆土厚度并考虑地面的各种影响因素，使参数设定准确合理;

2)严格控制盾构机的出土量，控制地层损失率，避免出现超挖现象;

3)加强施工监测并及时通过监测信息反馈和分析，指导施工，并建议进行土体深层沉降观测;

4)调整发泡剂的注入参数等，使得改良后的土体具有良好的流塑性;

5)正确设定同步注浆压力，对同步注浆采取压力和浆液量双控措施，确保壁后注浆的及时性和密实性;

6)管片拼装阶段的掘进面土压力损失要有合理的补偿措施;

7)对存在的安全隐患及时处理;

8)应急预案需内容完善，应急物资充足、常备现场，确保抢险的及时性、有效性。

［1] 南昌轨道交通1号线一期工程长江路站～珠江路站区间岩土工程详勘报告［R］．2010．

［2] 南昌轨道交通1号线一期工程长江路站～珠江路站区间施工图设计［R］．2011．

［3] 张凤祥，傅德明，杨国祥，等．盾构隧道施工手册［M］．北京:人民交通出版社，2010．

［4] 李小军．地下结构动力分析方法研究，二十一世纪土木工程学科的发展趋势［M］．北京:科学出版社，2009．