地铁盾构区间施工坍塌处理技术探析

【摘要】本文通过对地铁构盾区间事故坍塌现场的描述以及处理技术进行阐述，找出了事故坍塌的原因，对减少施工时对地面以及周边的影响会提供很大的帮助。

【关键词】盾构施工；坍塌；地铁施工；地表沉降

中图分类号：U231+.3 文献标识码：A 文章编号：

伴随着国家的经济高速发展，城镇人口越来越多，造成了很大的交通压力，很多的大城市相继将地铁引入到交通建设中。距今为止，我国已有10多个城市开通了地铁交通。这种交通方式为人们的出行带来了便利，但是也因为施工时的技术以及处理方式不对，造成了施工坍塌事故，所以需要根据事故发生的原因，找出处理解决问题的技术，对以后地铁施工发生坍塌现象的处理会有很大的帮助。

事故坍塌现场的描述以及处理技术

9月21日某城市地铁的有限盾构区间在掘进到437环时突然发生喷涌，造成掘进的速度较为缓慢，为了让盾构机掘的进度加快，将推力加大，但是在掘进速度加大以后却还是没有得到改善，如果将洞门进行凿除，有可能因为突然增大的推力反而将整个洞门坍塌，这种情况下工程承包商就选择开仓检查所有刀具。工程监理对盾构的右线到达节点实施检测验收，发现盾构到达点的地面上出现了混凝土硬化裂缝，工程承包商打算在硬化的混凝土表面凿开进行查看，发现混凝土凿除的部位其地表已经发生了沉降，并且深度和范围也在不断的扩大。

针对坍塌区域的处理方案

针对坍塌事故的处理方案通常是分为两步：一是在对地表注浆时要防止浆液包裹到盾构机，还要防止地表掌子面发生再次的坍塌事故，需要用填充物将空气置换出土仓以及盾构机和围岩间隙，还要往地表里面进行钻孔注浆；二是尽快的将材料调集将已经凿除的洞门到达端进行封堵，并且对洞门出现的变形情况严格的进行监测，在盾构机的盾体上还要同时开设径向孔。

为了确保以上的步骤质量，承包商需要做好以下重点工作：添加设备对地表做好注浆工作；洞门通常使用60cm厚的混凝土进行幕墙封堵，混凝土墙上装配钢筋，这样可以让幕墙提高整体性；往盾构体的径向孔进行注浆，这样可以防止包裹住盾构机；进行洞门旁边的抽芯取样。

2、实施处理工作

9月22日，工程承包商填仓处理，将粘土内添加分散剂，对刀盘上已经形成出现的泥饼充分浸泡。在地表上钻8个孔如下图A中所示，使用袖阀管方式进行双液注浆，在承包商对地表注浆4个孔位的工作完成之后，并且要严格按照已经确定好的处理方案进行二次的洞门封堵。9月26日的晚上，要将刀盘上的泥饼进行处理，并且在使用混凝土封堵后的洞门中心开孔，要将孔钻到刀盘的位置，然后使用高压水枪将泥饼清洗干净。

图A 注浆孔的位置分布图

3、对盾构进行试掘进方案上的确定并且进行试掘进

9月27日的上午，工程承包商依照洞门的封堵状况以及到达端的注浆状况，对右线盾构提出了试掘进的方案申请：通常要将试掘进的距离控制在20cm以内；尽快的对水平加固棒完成加固效果的检验工作，可以为后续的施工方案提供出依据；并且对盾构机的机体上完成径向开孔的工作。9月27日的下午，工程承包商开始试掘进，并且在盾构机的机前体其中2、lO点地方，开设2个径向孔试掘进的距离通常为15cm较正常。

4、恢复盾构的掘进方案确定

工程承包商在9月28日决定在洞门的周边进行水平的探孔，严格的的检查土体加固以后的效果以及固体渗漏水的加固状况。发现开孔之后流出了少量的水。然后对右线的盾构进行试掘进、将刀盘上的泥饼进行处理、对洞门的加固体上水平探孔的检查情况做出分析，确立了盾构右线掘进的恢复方案，并且将注意事项确定下来。

将洞门的水平探孔进行封堵，还需要对洞门会出现的变形进行监测。

将掘进的方案恢复。437环掘进时要对土仓压力慢慢的降低；438环掘进时土仓压力也要缓慢的降低，并且要对二次注浆后的封堵盾构机的水源加强；439环掘进时的土仓压力要严格控制在0．8bar以内，并且将聚氨酯通过径向孔注入盾构机；440环掘进到一半的时候，盾构机的刀盘在对围护墙的结构时，就要清仓并且要密切的监测土仓中的压力变化。

准备好物资应急盾构掘进过程，并且要做好应急封堵洞门的工作。

5、恢复盾构掘进情况

在对437环掘进工作顺利完成后，掘进438环时却发生了喷涌现象，对刀盘后方可能出现的二次坍塌做出初步判断，如果出现了异常情况工程承包商一定要立即将掘进工作停止，对地表开始进行钻孔注浆，对刀盘后方出现的流水通道可以通过对径向孔里注聚氨酯进行封堵。在掘进过程中由于推力比较大，支撑洞门混凝土墙上的脚手架出现了变形，将脚手架换为工字型钢加强对混凝土墙的支撑。对洞门处的混凝土幕墙进行支撑的更换然后继续掘进。439环掘进的过程里将仓土压调整为0．47bar，(按照掘进数据表1中所示)，可是因为盾构机的推进造成了混凝土的向墙外凸出，所以要进行二次加固，这样盾构机就可以慢慢恢复正常的掘进。

表1 盾构掘进的数据表

引发坍塌事故的原因分析

1、在掘进的过程中没有及时合理的加水和泡沫，结果导致了刀盘中心出现区域泥饼，导致盾构机的掘进速度降低，而推力和扭矩反而变大。在这种情况下，在盾构机还没有进入端头并且加固之前，工程承包商将土仓压力提前降低，盾构机的刀盘转动会对地层表面造成很大的扰动，但是因为土仓压力太低，反而造成掌子面和盾体表面上方出现塌陷，而且发生了喷涌现象。造成出土量的严重失控，使得地表出现塌陷。

2、对风险的预计不足

地铁工程的建设过程中“人”是最关键的。该盾构区间的右线掘进工作一直都在顺利实施，在经过了近350环后，因为已经把前面比较困难的工程实施，所以就放松了警惕，造成了对风险预计上的不足。在对端头的加固体进行抽芯实验检测时，结果可以满足工程设计上的质量需求，导致施工单位在对端头做出的加固效果出现了判断上的偏差。

3、应急机制不健全

施工单位的监测人员根据事后的沉降反应，对出现塌陷事件的地点将心监测，发现当监测点的下方出现了塌方空洞，去没有采用有效的措施；在对节点进行验收时，发现了地表出现了一些新的裂痕，虽然有提醒过承包商要注意沉降并且及时的采取措施维护，但是并没有真正的引起工程承包商的关注。

总结

随着我国城市的高速发展，地铁工程项目越来越多的实施，出现的事故也频频发生。通过对地铁事故发生的原因，以一个现实中的事故例子来进行坍塌技术上的分析，对今后提高地铁安全施工具有很重大的意义。

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注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。