田茂海

（太原市軌道交通發(fā)展有限公司，山西 太原 030000）

自1969年10月中國(guó)首條地鐵（北京地鐵1期工程）投運(yùn)以來(lái)，地鐵以其安全、準(zhǔn)時(shí)、高速度、大運(yùn)量、低污染等優(yōu)點(diǎn)獲得各級(jí)政府及市民的廣泛關(guān)注。截至2018年底，全國(guó)共有在建地鐵線路258條（段），總計(jì)6374km，預(yù)計(jì)投資額達(dá)42688.5億元[1]。但是，由于地鐵建造深度增加，地下情況愈加復(fù)雜，地鐵施工事故頻次漸多。城市軌道施工事故可能造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，造成較為惡劣的社會(huì)影響，有必要對(duì)城市軌道施工事故進(jìn)行有效預(yù)防及科學(xué)治理。對(duì)此，國(guó)內(nèi)外研究學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，丁烈云[2]首次應(yīng)用信息技術(shù)，進(jìn)行地鐵工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)控制，便于及時(shí)有效地采取施工控制和應(yīng)急措施；胡群芳[3]收集了2003—2011年我國(guó)地鐵隧道施工事故數(shù)據(jù)，為風(fēng)險(xiǎn)管理實(shí)施提供了基礎(chǔ)資料，并為我國(guó)地鐵建設(shè)事故防范提供參考；高丙麗[4]提出基于模糊綜合評(píng)判法，確定不同管線的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，給出不同安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的管線保護(hù)措施，建立地鐵施工鄰近管線安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系，為管線安全管理控制提供了可靠依據(jù)。

1 隧道事故處理流程分析

文章的研究?jī)H針對(duì)盾構(gòu)隧道出現(xiàn)事故后的后續(xù)應(yīng)急處理手段，并未涉及隧道修建過(guò)程中的施工規(guī)范及事故預(yù)防等方面。隧道事故處理流程如圖1所示。從圖中可以看出，盾構(gòu)隧道挖掘出現(xiàn)事故（涌水涌沙）后，首先需要進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)，防止地面坍塌、周邊建筑物傾斜等災(zāi)害惡化問(wèn)題；同時(shí)，第一時(shí)間組織專家對(duì)災(zāi)害原因進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對(duì)事故搶險(xiǎn)手段進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。在搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行搶險(xiǎn)過(guò)程中的監(jiān)測(cè)（地面沉降、隧道變形等），用以指示搶險(xiǎn)救災(zāi)的效果。事故表征現(xiàn)象（涌水涌沙）基本消失，且監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，搶險(xiǎn)過(guò)程結(jié)束。事故的發(fā)生可能對(duì)隧道質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，因此為了災(zāi)后隧道的使用能力，對(duì)隧道進(jìn)行災(zāi)后檢測(cè)及安全性評(píng)價(jià)。通過(guò)檢測(cè)結(jié)果確定隧道的適用性評(píng)定，通過(guò)安全性計(jì)算結(jié)果確定隧道的安全性評(píng)定，綜合確定隧道的性能。當(dāng)災(zāi)后隧道性能滿足設(shè)計(jì)要求時(shí)，隧道可正常使用；當(dāng)災(zāi)后隧道性能低于設(shè)計(jì)要求時(shí)，隧道需要對(duì)評(píng)價(jià)較低的檢測(cè)項(xiàng)進(jìn)行針對(duì)性修復(fù)。在隧道修復(fù)完畢且穩(wěn)定一段時(shí)間后，對(duì)隧道進(jìn)行加固效果檢測(cè)，主要包括焊縫質(zhì)量檢測(cè)、化學(xué)螺栓拉拔力檢測(cè)、鋼板及管片黏結(jié)質(zhì)量檢測(cè)等不同的檢測(cè)項(xiàng)。根據(jù)檢測(cè)結(jié)果對(duì)隧道加固效果進(jìn)行評(píng)價(jià)，若加固效果符合規(guī)范要求，則加固后隧道可正常投產(chǎn)使用，事故處理完畢。

圖1 隧道事故處理流程

2 太原某隧道事故處理工程應(yīng)用

上文描述的事故處理流程是根據(jù)太原某隧道事故總結(jié)而來(lái)，并在太原事故中進(jìn)行了工程應(yīng)用。為了對(duì)該事故處理流程適用性及針對(duì)性進(jìn)行詳細(xì)了解，文章首先介紹太原某隧道所處地質(zhì)狀況及事故的簡(jiǎn)單描述。太原某隧道主要穿越的地層為黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂。該隧道右線洞門(mén)出現(xiàn)涌水涌砂險(xiǎn)情，短時(shí)間內(nèi)涌水涌砂量迅速增大，造成右線區(qū)間第619環(huán)管片變形，隨著涌水涌砂量增加，右線區(qū)間第620環(huán)管片與第619環(huán)管片形成明顯錯(cuò)臺(tái)，如圖2所示。

2.1 搶險(xiǎn)救災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)及過(guò)程控制

盾構(gòu)隧道挖掘出現(xiàn)事故（涌水涌沙）后，首先需要進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)?，F(xiàn)有的針對(duì)涌水涌沙的施工技術(shù)相對(duì)成熟，主要有超前導(dǎo)洞排水減壓、注漿法堵水等，需要根據(jù)具體情況針對(duì)性選用，并根據(jù)專家災(zāi)害原因分析對(duì)事故搶險(xiǎn)手段進(jìn)行針對(duì)性指導(dǎo)。另外，在搶險(xiǎn)過(guò)程中需要在搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行搶險(xiǎn)過(guò)程中的監(jiān)測(cè)，主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目有地表及建筑物沉降、深部點(diǎn)沉降、隧道收斂及錯(cuò)臺(tái)、隧道拱頂及線型等項(xiàng)目。監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)可以表明事故的影響程度，并指示搶險(xiǎn)救災(zāi)的效果，在監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程基本結(jié)束。另外，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)是事故后進(jìn)行數(shù)值分析的重要基礎(chǔ)。

圖2 隧道事故現(xiàn)場(chǎng)圖

例如，在太原某隧道事故發(fā)生后，軌道公司立即組織了相關(guān)單位及全線有經(jīng)驗(yàn)的專家進(jìn)行事故原因分析。經(jīng)分析，由于隧道區(qū)段處在高靈敏地層且采用了鋼套筒接收新工藝等因素，進(jìn)而引發(fā)涌水涌泥突發(fā)事件，導(dǎo)致隧道下臥土體被掏空，襯砌環(huán)出現(xiàn)不均勻沉降和結(jié)構(gòu)遭到破損。根據(jù)原因分析結(jié)果，針對(duì)性地采取相應(yīng)手段進(jìn)行搶險(xiǎn)救災(zāi)，采取“涌水點(diǎn)反壓+地面引孔注漿+隧道內(nèi)徑向注漿”堵漏等措施。另外，監(jiān)測(cè)單位對(duì)隧道上方地表及臨近的建筑物進(jìn)行加密監(jiān)測(cè)，如圖3所示。從圖中可以看出，險(xiǎn)情發(fā)生后臨近的建筑物發(fā)生明顯沉降（＞13mm），說(shuō)明隧道涌水涌沙對(duì)周邊地層帶來(lái)明顯損失。地面注漿后周邊建筑物沉降得到明顯控制，監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，搶險(xiǎn)救災(zāi)過(guò)程結(jié)束。

圖3 險(xiǎn)情發(fā)生(左)及注漿后(右)地表沉降數(shù)據(jù)

2.2 事故后隧道現(xiàn)狀檢測(cè)及安全性評(píng)定

在盾構(gòu)隧道發(fā)生事故后，管片間發(fā)生錯(cuò)臺(tái)，連接螺栓存在拉伸，管片受到壓縮破損，隧道整體存在線型偏差，隧道表面存在破損。這一系列的病害可能導(dǎo)致隧道整體質(zhì)量不符合設(shè)計(jì)要求，有必要對(duì)災(zāi)害后隧道現(xiàn)狀進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)太原地區(qū)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，隧道現(xiàn)狀檢測(cè)主要工作如表1所示。

表1 隧道檢測(cè)工作任務(wù)及目的

基于區(qū)間隧道經(jīng)歷的事故及現(xiàn)狀檢測(cè)數(shù)據(jù)，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)安全性分析計(jì)算包括隧道結(jié)構(gòu)的原設(shè)計(jì)工況和現(xiàn)狀工況。原設(shè)計(jì)工況包括原設(shè)計(jì)正常運(yùn)營(yíng)工況、正常施工工況，兩種工況下分別對(duì)襯砌結(jié)構(gòu)環(huán)內(nèi)承載力與裂縫進(jìn)行校核?，F(xiàn)狀工況分別對(duì)現(xiàn)狀下襯砌環(huán)安全性與環(huán)縫安全性進(jìn)行評(píng)定，考慮出現(xiàn)環(huán)間錯(cuò)臺(tái)、環(huán)縫破損以及周邊地層改變后的結(jié)構(gòu)安全性和使用性。最后，基于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)結(jié)果與計(jì)算校核結(jié)果，分別對(duì)結(jié)構(gòu)安全性與正常使用性進(jìn)行評(píng)級(jí)[5-8]。評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。根據(jù)評(píng)級(jí)結(jié)果，可以對(duì)后續(xù)修復(fù)過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，評(píng)級(jí)結(jié)果為A級(jí)的隧道項(xiàng)目符合規(guī)范要求，不必采取措施；評(píng)級(jí)結(jié)果為B級(jí)的隧道項(xiàng)目略低于規(guī)范要求，不明顯影響使用，可不采取措施；評(píng)級(jí)結(jié)果為C級(jí)的隧道項(xiàng)目不符合規(guī)范要求，明顯影響正常使用，必須采取措施進(jìn)行加固。

2.3 隧道不良狀況修復(fù)加固

根據(jù)結(jié)構(gòu)安全性與正常使用性評(píng)級(jí)結(jié)果，針對(duì)性地采取措施對(duì)評(píng)級(jí)結(jié)果較低的隧道進(jìn)行維護(hù)加固。維護(hù)加固的措施一般有地面空洞注漿、管片局部加固、環(huán)間內(nèi)張鋼圈、內(nèi)黏鋼板加固等措施。在太原某隧道事故中，采取地面、洞內(nèi)注漿等工程措施，改善隧道結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，穩(wěn)定隧道結(jié)構(gòu)。但檢測(cè)及安全性評(píng)定結(jié)果表明結(jié)構(gòu)環(huán)間抗剪安全儲(chǔ)備降低，結(jié)構(gòu)使用性受到影響，應(yīng)進(jìn)行必要的修復(fù)處理。針對(duì)不同的受損情況，分別采取了不同的修復(fù)措施。

例如，對(duì)于安全性為B級(jí)的襯砌環(huán)（618～621環(huán)），鑒于其管片混凝土和部分連接螺栓受損，安全儲(chǔ)備降低，采用內(nèi)張鋼圈法進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體加固處理；對(duì)于安全性為C級(jí)的環(huán)縫，采用沿隧道環(huán)向黏結(jié)鋼板的方式進(jìn)行環(huán)間抗剪加固，如圖4所示。

表2 安全性及使用性分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

圖4 隧道環(huán)向黏結(jié)鋼板現(xiàn)場(chǎng)圖

2.4 隧道修理后檢測(cè)

為掌握隧道結(jié)構(gòu)修理后的健康狀態(tài)，需要在加固一段時(shí)間（隧道加固穩(wěn)定）后對(duì)受損區(qū)間隧道修復(fù)后的加固質(zhì)量進(jìn)行檢測(cè)，確保修復(fù)后的隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。太原某隧道加固質(zhì)量檢測(cè)項(xiàng)目包括隧道洞徑測(cè)量、焊縫質(zhì)量檢測(cè)、鋼板及管片黏結(jié)質(zhì)量檢測(cè)、化學(xué)錨栓拉拔力檢測(cè)。不同的檢測(cè)項(xiàng)目對(duì)應(yīng)不同的隧道狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如通過(guò)隧道洞徑測(cè)量確定隧道變形數(shù)據(jù)，通過(guò)焊縫質(zhì)量檢測(cè)確定焊縫表面或內(nèi)部的裂紋、氣孔、夾渣缺陷，通過(guò)化學(xué)錨栓拉拔力檢測(cè)錨固強(qiáng)度。通過(guò)這些數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)隧道加固情況，若加固情況較差，需要重新進(jìn)行加固。通常加固情況滿足設(shè)計(jì)要求，隧道即可正常使用。

3 結(jié)束語(yǔ)

文章在分析太原某隧道事故的基礎(chǔ)上，形成了盾構(gòu)隧道事故后的一般處理流程，并且將事故處理流程應(yīng)用于該太原隧道事故處理過(guò)程中，得到的主要結(jié)論及認(rèn)識(shí)如下：（1）盾構(gòu)隧道事故（涌水涌沙）后一般經(jīng)過(guò)原因分析、搶險(xiǎn)救災(zāi)、過(guò)程監(jiān)測(cè)、事后檢測(cè)、加固修復(fù)、修復(fù)后檢測(cè)等流程。通過(guò)過(guò)程監(jiān)測(cè)確定搶險(xiǎn)救災(zāi)的效果并對(duì)其進(jìn)行指導(dǎo)，通過(guò)事后檢測(cè)確定災(zāi)后隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，通過(guò)修復(fù)后檢測(cè)確定加固修復(fù)效果。通過(guò)一系列流程相互關(guān)聯(lián)，形成了從盾構(gòu)隧道事故發(fā)生到解決的完整處理流程。（2）將形成的盾構(gòu)隧道事故處理流程應(yīng)用在太原某事故隧道中，成功解決了太原某隧道事故。該工程應(yīng)用充分證明盾構(gòu)隧道事故處理流程較為可靠，可以為其余隧道事故提供借鑒。