地铁隧道暗挖区间拱部塌方应急处理案例分析

丁 召 辉

(中铁十四局集团隧道工程公司，北京 100083)

地铁隧道暗挖区间拱部塌方应急处理案例分析

丁 召 辉

(中铁十四局集团隧道工程公司，北京 100083)

结合北京地铁6号线工程建设实例，分析了暗挖隧道塌方事件的原因，并提出了应急响应措施和险情处理方案，成功解决了隧道塌方造成的危害，在技术和组织管理方面为类似事故积累了宝贵经验。

地铁隧道，塌方，应急处理，风险

1 概述

随着城市交通建设的发展，越来越多的地铁工程不断涌现。在人口密集的商业和居住区，地铁区间隧道主要采用暗挖法施工，同时，为了尽量减少线路下穿地面建(构)筑物，暗挖区间线路布设主要选取城市主干道下方[1-4]。然而，暗挖施工的主要风险是拱部塌方引起的隧道内人员伤害和地表塌陷，如何迅速有效的处理暗挖区间隧道塌方，稳定暗挖工作面，妥善处理好塌方引起的空洞，防止产生塌方扩大及地表塌陷引起的次生灾害，成为暗挖区间施工的一个重要问题。

2 工程实例

2.1 工程概况

北京地铁6号线平—北区间线路起点位于平安里站东端，沿地安门大街基本呈东西走向，区间线路起止里程为右K8+469.725～右K9+599.691，右线长度约1 130 m。采用暗挖法施工，断面采用了单线单洞马蹄形断面、复合衬砌结构。

2.2 拱部塌方原因分析

平—北区间左线隧道开挖至K9+22里程处时，隧道拱顶出现渗水，随着渗水拱顶砂卵石等土体涌出。根据地质勘查报告，该施工段掌子面位于横通道进洞8.1 m处，处于粉质粘土层中，拱顶处于粉质粘土层和砂卵石地层交界处，存在界面水，长期对土层浸泡，使土层变得软弱，由于层间潜水并未疏干，开挖至此处时软弱土层自稳性较差，难以成拱，且含水量较大，造成了涌砂涌泥现象。现场情况如图1所示。

2.3 应急响应

1)隧道内应急处理。

a.用砂袋、水泥对工作面进行堆码，同时用型钢、方木及拱架等进行支顶，防止流砂趋势的进一步扩大；b.在掌子面土体上打设锚杆(2 m长钢筋、钢管等)，在拱顶埋设注浆管，在掌子面埋设钢管、PVC管，把塌体空腔内的水引出，挂钢筋网喷射30 cm厚C25混凝土进行掌子面的封闭；c.对掌子面支护面加设工字钢，加强支撑体系。2 h后，待混凝土达到一定强度后，挂第二道钢筋网片喷射第二遍20 cm厚混凝土。

2)地面应急处理。

交通疏导：由于发生险情的掌子面上方是交通繁忙的平安大街内侧快车道，为避免危及地面人员和车辆，险情发生后，立刻组织人员对掌子面对应的地表区域路面进行封闭，实施临时交通疏导，防止次生灾害的发生。

管线排查：发生险情的掌子面上方各类市政管线较多，为避免管线遭到破坏发生次生灾害，项目部组织人员对险情影响范围内的各类市政管线进行了排查。

地面监测：地面应急抢险过程中，监测人员在地表增设了沉降监测点，对地表、管线沉降进行了实时监测。

2.4 险情处理方案

经过紧张的应急处理后，隧道内掌子面保证了稳定，地面及管线未发生异常。经过现场专家与技术人员讨论，制定了后续处理方案，主要包括空洞处理和隧道内加固处理。

1)空洞处理方案。从地表采用地质钻机进行空洞探测和灌浆孔的施钻，在掌子面上方沿隧道轴线布置2个孔，孔间距2 m，其中一孔位于掌子面上方，另一孔位于掌子面前方2 m，一孔为灌浆孔，另一孔为出气孔和观察孔，采用混凝土输送泵直接向空洞内灌注C15砂浆。

于夜间2个钻孔陆续完成，钻入塌腔空洞，随后立即组织利用混凝土拖车泵进行水泥砂浆压注作业，共压注水泥砂浆30余立方米。一孔压注，一孔出气及观测砂浆液面变化，直至空洞填充密实。

水泥砂浆压注过程中，隧道内监测人员保持密切监测，通过监测数据显示，区间隧道无明显沉降。

施工中注意以下要点：a.孔位的选择：首先采用全站仪测出地表相应位置，然后采用地质雷达探测是否存在管线，防止钻机钻孔时钻破管线。b.钻孔施工：选取符合现场情况的钻机，因沥青混凝土路面强度较高，采用汽车钻的高速旋转钻头在沥青混凝土路面开孔，完成路面的成孔。路面以下为杂填土、粉土及砂卵石层，采用小型冲击钻机(三零钻)成孔。防止塌孔，随钻随埋设钢套管作为护筒，直至钻入塌腔空洞。c.灌浆：选取流动性好，具备一定强度的水泥砂浆作为回填料，利用108 mm钢套管作为灌浆管，制作变径管与混凝土输送泵管连接，向空洞内泵送注入水泥砂浆。

注浆管设置如图2所示，地表空洞处理方案如图3所示。

2)隧道内加固方案。对洞内封堵掌子面进行补喷混凝土和型钢支撑加固，在掌子面下断面进一步堆码砂袋。

为了进一步加固掌子面上方土体，自掌子面以一定的仰角采用风枪打设钢管进行回填注浆加固，注浆管采用φ42钢管，共设1排，环向间距0.5 m。期间加强监控量测，分析监测数据。

3 结语

地铁隧道暗挖施工风险较大，为防止安全事故的发生，施工中必须做好如下工作：

1)施工前必须做好工程地质勘察工作，掌握岩层分布情况，做好地质风险估计工作。在开挖前打设超前探孔作为超前探测措施，探孔打设保证覆盖区域要全面，探测充分，能够全面反映前方地质情况。2)必须充分认识地下水的危害，并有足够的措施解决地下水问题。3)暗挖施工现场必须配备足够的应急抢险物资，且要紧随施工面前进。4)为防止险情发生时抢险组织不力，应在施工前制定有针对性的应急预案，组织作业人员针对性地进行抢险演练。5)对于区间暗挖应制作在塌方时能及时控制和固定坡脚的材料与工具，作为应急物资储备。

[1] 王梦恕.地下工程浅埋暗挖技术通论[M].合肥：安徽教育出版社，2004.

[2] 徐庆辉.地铁浅埋暗挖隧道塌方事故原因分析及建议[J].土工基础，2012，26(4)：31-33.

[3] 张成平，张顶立，王梦恕.浅埋暗挖隧道施工引起的地表塌陷分析及其控制[J].岩石力学与工程学报，2007，26(S2)：3601-3608.

[4] 吴江滨.北京地铁隧道穿越南四环路施工安全风险管理[J].山西建筑，2009，35(34)：198-199.

Analysis on arch collapse emergency case of subway tunnel underground-cut section

Ding Zhaohui

(TunnelEngineeringCompany,ChinaRailway14thBureauGroup,Beijing100083,China)

Combining with the project construction example of Beijing Metro Line 6, this paper analyzed the causes of underground-cut tunnel collapse events, and put forward the emergency response measures and risk management program, successfully solved the harm caused by landslides, accumulated valuable experience for similar accidents in technology and management.

subway tunnel, collapse, emergency treatment, risk

2015-01-14

丁召辉(1983- ),男,工程师

1009-6825(2015)09-0177-02

U455

A