張 君

（上海三維工程建設咨詢有限公司，上海市 200060）

0 引言

地鐵工程處于城市復雜建設環(huán)境中，其建設周期較長，工序間的交叉或施工順序的先后常會伴著風險的潛藏，處理不當就會引發(fā)風險事故。地鐵隧道位于市政管廊下方，二者施工常因客觀條件的制約而發(fā)生沖突。

1 洞門施工風險事故及應急處理措施

1.1 設計工況

無錫地鐵3 號線一期工程盛岸站東端頭為盾構隧道接收洞門，洞門施工在盾構隧道貫通后進行，車站東端頭隧道埋深16.44 m。車站圍護結構形式為地連墻，端頭采用三軸攪拌樁+三管高壓旋噴樁進行加固。隧道上方有一斷面3.1 m×2.6 m 的電力管廊，沿隧道縱向呈東西走向，管廊設計結構底標高為-4.2 m，換填厚度0.8 m，端頭地面標高為2.49 m。管廊與隧道位置關系見圖1、圖2。

圖1 隧道與電纜廊道平面關系圖

圖2 隧道與電纜廊道立面關系圖（單位：m）

設計施工順序：車站端頭加固→電纜廊道施工→盾構接收→洞門施工

1.2 事故經過

本工程在進行隧道管片零環(huán)拆除工作中，對洞門周邊以及隧道內起始的3 環(huán)正環(huán)管片壁后注雙液漿，并通過管片螺栓孔檢查止水效果，確定已完全止水后進行切割零環(huán)管片工序，當切割至隧道外側8點鐘位置，準備施工柔性接縫時，在該部位突然發(fā)生涌水涌沙，涌水量約0.5 m3/s，發(fā)生險情。事故涌水點位于車站東端頭左線地表往下14.16 m 的位置，見圖3。

圖3 涌水、涌沙立面位置示意圖

1.3 應急處理措施

（1）封閉原有交通，緊急交通導改。工地圍擋外側為既有交通道路盛岸路，20 世紀70年代的老舊房屋與端頭井最近距離為23.8 m，周邊環(huán)境較為復雜。所施工位置處于繁忙交通道路中，若持續(xù)涌水涌沙將會使地鐵車站及上方市政道路路基土層持續(xù)發(fā)生脫空，導致土體出現(xiàn)沉降，而后極有可能影響周邊管線及既有道路的正常運行，甚至危及附近民房，進而引發(fā)一系列重大公共安全事故。

（2）隧道內部止水。水土流失嚴重會引發(fā)后續(xù)災害，對隧道產生威脅。迅速調集設備物資進行封堵及注漿處理：從隧道管片上開孔注漿，先打開噴涌點上方注漿孔，向孔內先注入聚氨酯，待聚氨酯遇水膨脹對水流進行阻擋后再注入雙液漿（砂漿+水玻璃）進行填充加固，將管片與隧道壁間空隙填滿，增加背襯強度。按此方法依次打開涌水點周邊管片上的注漿孔繼續(xù)以上步驟注漿，直至完全阻斷水流。

（3）坑內實施抽水、反壓，從噴涌點口部進行封堵。調運大功率多臺抽水泵，將基坑內積水及時向外抽排，同時向基坑內迅速回填沙袋，反壓于涌水涌沙位置，見圖4。

圖4 坑內反壓封堵現(xiàn)場圖

（4）坑外注漿。在涌水位置旁于基坑外側從地面引孔（使用高效鉆機設備，贏得搶險時間），從地面引好的孔內注入聚氨酯達到快速止水，然后注入雙液漿（砂漿+水玻璃）再次進行封堵，見圖5。

圖5 地面引孔注漿

（5）加密監(jiān)測。對隧道內部及沿隧道長、寬方向各2 倍基坑深的范圍內對地面、周邊建筑物加密監(jiān)測，監(jiān)測數據變化情況，同時加強現(xiàn)場風險巡查力度。

（6）地層加固。運用聲波探測地層疏密情況，判斷水土流失狀態(tài)。對于探測到的薄弱地層采取從地面鉆孔注入雙液漿，填補地層內的疏松、空洞部位，提高地層強度。

1.4 事故原因分析

（1）土層性質原因。事故涌水點位于地表下14.16 m 的位置，根據勘察資料成果顯示，該部位地層為④2砂質粉土層，土層滲透性較好，屬中等透水性地層，為微承壓水層。

（2）隧道上方電力管廊的影響。電力管廊的施工破壞了已完成的基坑外側止水帷幕。隧道上方的電力管廊基坑采用放坡開挖方式，最大開挖深度約為地表下7.69 m，與隧道頂垂直距離最短為2.84 m，此開挖深度已進入地層性質較差的④2砂質粉土層，場地的地表水與地下水建立了連通，加大了隧道地下水水頭高度，人為地制造了滲水通道，見圖6。

圖6 電力管廊內部滲水照片

（3）氣候影響。受多日持續(xù)降雨影響，地下水補給量猛增，場地地下水水位抬高，動水頭壓力加大。

（4）交通影響。場外道路交通流量較大，多有重型車輛駛過，在車輛行駛動荷載作用下，進一步增大了地下土層內應力。

根據以上多重因素綜合分析，事故地段圍巖類別差，④2砂質粉土層土層強度較低，受外部動荷載及水位增大產生的動水頭壓力作用下，該層土體承載力急劇降低，流水夾帶泥沙形成水狀混合物，產生液化、流沙現(xiàn)象，從而造成突涌。

2 洞門施工技術

洞門襯砌為內徑5 500 mm，外徑6 700 mm 的鋼筋混凝土環(huán)圈?；炷翉姸鹊燃塁 40，抗?jié)B等級P10，主筋保護層50 mm，間距150 mm。鋼筋焊接成型，鋼筋與鋼板可靠焊接。

2.1 洞門形式

（1）內嵌式洞門。拆除零環(huán)管片后，管片進出洞環(huán)端面距車站內襯墻400～800 mm，即洞門寬度在400～800 mm 范圍時，采用內嵌式洞門，見圖7。

圖7 內嵌式洞門構造圖（單位：mm）

（2）內嵌-外凸式洞門。拆除零環(huán)管片后，管片進出洞環(huán)端面距車站內襯墻小于400 mm，采用內嵌-外凸式洞門，見圖8。

圖8 內嵌-外凸式洞門構造圖（單位：mm）

（3）外凸式洞門。零環(huán)管片凸出內襯結構長度不大于400 mm 時，采用外凸式洞門，見圖9。

圖9 外凸式洞門構造圖（單位：mm）

2.2 施工步驟

2.2.1 測量

施工放樣，確定隧道中線（若有調線以調整后的隧道中線為準）定位。按設計圖紙放出結構尺寸線，根據測量的結構尺寸線進行下料交底，控制好精度。

2.2.2 零環(huán)拆除

（1）拆除零環(huán)管片前對洞門周邊，以及起始的3環(huán)正環(huán)周邊注雙液漿，通過管片螺栓孔檢查止水效果，在確定止水完全后拆除零環(huán)。施工要點：

注漿及止水效果檢查。在各環(huán)上、下、左、右四個位置，通過注漿孔探孔，探孔深度為深入管片外30 cm，觀察管片上下、兩側的注漿孔是否有漏水情況，若存在漏水現(xiàn)象，則進行二次注漿（采用雙液漿，雙液漿配合比為水泥：水=1∶1，水玻璃：水泥=0.8∶1）。注漿完成后，再次進行止水效果檢查，判斷洞門密封質量，如此反復進行，直到所有孔位打穿后無水漏出時停止注漿。

（2）切割或拆除管片時不損壞相鄰管片。

2.2.3 人工清渣

管片拆除后及時清理暴露面的浮渣。對于侵入限界的凝固砂漿，少量的人工用鋼釬鑿除，也可采用風鎬進行鑿除。鑿除后將基面清理干凈，控制基面凹凸度D/L＜1∶8。

2.2.4 鋼筋施工

（1）鋼筋焊接加工

a.鋼筋焊接使用焊條、焊劑的牌號、性能以及使用的鋼板及型鋼符合規(guī)范要求和有關規(guī)定。

b.嚴格按設計圖紙或料單進行鋼筋下料，焊接成型時，焊接處不得有水銹、油漬、缺口、裂紋，無較大金屬焊瘤。

（2）鋼筋成型與安裝

a.鋼筋安裝嚴格按設計圖紙進行，外凸式、內嵌-外凸式洞門需在內襯墻上植筋以便將洞門緊密地與內襯結構連接在一起，植筋長度不小于20 d。

b.鋼筋的鋼種、根數、直徑、級別符合設計要求，同一根鋼筋上在30 d、且小于500 mm 的范圍內只設一個接頭，綁扎或焊接接頭與鋼筋彎曲處相距不小于10 倍主筋直徑，且不位于最大彎矩處。

c.鋼筋搭接采用搭接焊。鋼筋骨架以梅花狀點焊或綁扎成型，并設限位筋，保證鋼筋位置準確。

d.保證焊接成型的鋼筋網片或骨架穩(wěn)定牢固，在安裝及澆筑混凝土時不松動、不變形，鋼筋與模板間設置足夠數量與強度的墊塊，確保鋼筋的保護層厚度。

e.洞門鋼筋與隧道進洞環(huán)預埋鋼板焊接牢固，后澆部分與管片密貼、穩(wěn)固，保證洞門與隧道剛性連接。

2.2.5 鋼管施工腳手架搭設

搭設門外洞門施工人員腳手架操作平臺，橫距1 500 mm、縱距1 200 mm、步距1 800 mm，施工操作平臺腳手架的搭設嚴格按《建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術規(guī)范》進行施工，掃地桿、斜桿、剪刀撐加固，在頂部操作平臺搭設護欄。

2.2.6 防水施工

防水是洞門工程施工的一個很重要的環(huán)節(jié)，防水效果是通過第一道到最后一道各工序防水環(huán)節(jié)的質量來綜合體現(xiàn)，任何一個環(huán)節(jié)做得不好，都有可能對整體防水效果產生很大的影響，因此必須加強施工過程控制，把好每一道工序的防水質量關。

內嵌-外凸式洞門防水采用6 道遇水膨脹止水條，洞門管片端面及背面各貼一道20 mm×10 mm緩膨型遇水膨脹橡膠止水條，鋼環(huán)內弧面貼兩道緩膨型遇水膨脹止水條，車站頂/底板面貼兩道緩膨型遇水膨脹止水條。遇水膨脹橡膠止水條延伸使用時，接頭處采用水平重疊的方法進行搭接，搭接長度100 mm，并用高強釘加以固定，安裝路徑閉合成環(huán)，中間不留斷點。內嵌式與外凸式采用4 道遇水膨脹止水條，洞門防水示意見圖10、圖11。

圖10 內嵌式洞門防水示意圖

圖11 外凸式洞門防水示意圖

由于鋼筋綁完成后進行止水條的安裝存在一定的難度，故為達到止水效果，施工采取在鋼筋綁扎前進行止水條的安裝。施工控制要點：

（1）遇水膨脹橡膠止水條粘貼平順，不能出現(xiàn)脫膠、起鼓、歪曲現(xiàn)象。

（2）在止水條外涂緩膨脹劑，控制止水條安放時間，以保證在其發(fā)生膨脹之前（5 h 左右）灌注混凝土，防止暴露時間過長因潮濕或不可避免的沾水提前膨脹扭曲。

（3）止水條在管片及基面上固定牢靠后，在施工中加以保護，謹防碰撞。

（4）沿外貼式止水帶外沿割除洞門處預留的多余防水板，以保證洞門后續(xù)混凝土澆筑的密實。混凝土澆注前對止水條全面檢查，確保未發(fā)生變形后立即澆注混凝土，否則重新安放。

（5）注漿管沿著洞門一圈鋪設，注漿導管4～5 m布置一個。

2.2.7 混凝土施工

施工控制要點：

（1）加固模板，清除模板內的雜物。模板架立牢固、嚴密，尤其是擋頭板，不能跑模，避免出現(xiàn)水泥漿漏失現(xiàn)象。

（2）混凝土坍落度控制在16～18 cm，確?；炷恋暮鸵仔裕霈F(xiàn)離析的混凝土不得使用。

（3）洞門為密封罐式模板，工作面狹小混凝土澆注難度較大，施工中采用細石混凝土。

（4）混凝土充滿整個模型，拌合物入模做到均勻不離析。澆筑速度不宜過快（按3m 3/h 的澆注速度進行），施工過程中嚴禁外來水滲透到正在澆灌的混凝土中。

（5）洞門頂部預留混凝土澆搗孔，混凝土分層灌注。振搗棒等距離插入，均勻地搗實全部混凝土，插入點間距小于振搗半徑的1 倍。每層灌注時振動棒插入下層深度不小于5 cm，振搗時間為10～30 s。前后兩次振搗棒的作用范圍相互重疊，避免漏搗和過搗，振搗時不觸及鋼筋和模板。洞門每一部分混凝土澆注完成后用小錘敲擊內模，檢查有無空鼓現(xiàn)象，以確保混凝土的密實度。

（6）混凝土澆注時，左右對稱，先下后上，由后向前有序進行，每次連續(xù)灌注，以減少接縫造成的滲漏現(xiàn)象。

2.2.8 混凝土的養(yǎng)護及模板拆除

（1）混凝土灌注完畢12 h 后拆除端模，并及時養(yǎng)護。待混凝土達到設計強度的100% 后拆除底模及腳手架并繼續(xù)做好混凝土養(yǎng)護，嚴格控制混凝土的開裂。

（2）拆模、拆除腳手架時遵循先上后下，先非承重后承重的原則。

3 結語

因空間、時間多因素的制約，地鐵隧道和市政管廊工程的施工常存在交叉，先施工管廊必然破壞車站端頭土體止水帷幕，形成補水通道，給隧道盾構接收及洞門施工帶來較大的風險，發(fā)生風險事故后的損失也將會不可估量；而若等洞門施工完成后再施工市政管廊，則又會對兩者的施工帶來許多障礙，也會造成整個建設工期的延長。如何平衡兩者間的施工關系以達到安全、保質、如期完成整個建設任務，一方面，從施工層面，需要進行多方案的比選及優(yōu)化，采取最佳的施工方案；另一面，從設計角度，也可從以下幾方面再做進一步考慮：

（1）為避免車站端頭處土體止水帷幕的破壞，給隧道盾構接收及后期洞門施工增加風險，可將車站端頭土體加固區(qū)域內的市政管廊設計后施工，同時用軟件模擬/計算此條件下管廊基坑開挖對成形隧道的影響程度。

（2）在先行施工市政管廊的條件下，增設管廊施工完成后該區(qū)域土體的隔水措施或止水帷幕的修復設計。

（3）隧道洞門形式盡可能設計為外凸式，避免其它形式的洞門施工需在成形隧道內對管片進行切割、拔除，對隧道壁產生擾動或破壞，從而引發(fā)隧道內涌水、涌沙等風險事故。