盾构隧道进出洞施工风险

盾构隧道进出洞施工风险、对策、教训和方法

（共同学习之一）

编写人：章履远

盾构隧道掘进施工中处于正常掘进状态时，往往工作顺利，不会产生多大的问题。而在进出洞施工时，由于施工环节多，复杂而且要求高，包括洞口地基加固、洞圈密封装置、盾构基座、后盾支撑等，只要某一环节控制不当，带来的危害无法估量。从而形成盾构隧道掘进施工中的一道关键工序。现求有关盾构施工中出现的进出洞事故是如何发生的、造成后果、处理措施，应有怎样的教训，以及盾构进出洞施工各工序应注意的事项逐一列下，供各位施工人员作为工作参考。以求达到共同探讨，共同提高的目的。

一、进出洞事故举例：

1、某一工程，在区间隧道中间设立一风井，风井地下部分为24.2m ×15.6m矩形基坑，深约31.7m。风井围护为厚1.2m、深49.7m地下连续墙。隧道外径6.2m、内径5.5m，管片厚0.35m、宽1.2m。风井盾构进出洞地基处理采用高压旋喷桩加强，要求加强后土体无侧限抗压强度Q u≥0.5Mpa～0.8Mpa。加强范围地面下一直到坑底下3.0m。实际施工检验Q u值达到1.0Mpa以上，满足设计要求。

2006年5月某日，在盾构安全进出风井一个月后，拆除上行线洞口防水装置时出现了进洞处的下方局部渗水。施工人员当即进行抢险作业，进行堵漏、注双液浆、注聚氨酯等。并在隧道内加支撑、压砂袋，并加强隧道和地面沉降观察。抢险后总算险情得到控制，也未对周围环境、交通造成影响，也无人员伤亡。为消除事故隐患，事后立即采取地面注浆，补打降水井等措施。

几天后，风井上行线出洞口又发生漏水、涌砂现象，出现第二次险情。抢险人再次抢险，用水泥封堵出洞口漏水点，并在隧道内进行聚

氨酯注浆，再次堵漏成功。事后，继续对地面下注浆，以填充流失的土体，并同时降水。

三天后下午，进洞口附近再次发生漏水涌砂。抢险人员又在隧道内注聚氨酯，直到晚上堵漏成功。

分析原因认为，加固体与基坑围护体之间，加固体与隧道管片之间存在渗水通道。当洞口止水装置拆除过程中，在地下水压力下，通过渗水通道涌出，造成突涌事故。

为了处理事故，地面共钻孔46个，地面双液注浆99.7吨，隧道内注双液浆48.15吨，地面和隧道内注聚氨酯17吨。据估算，险情发生时，砂土流失量约260～300m3（因为地面和隧道内总注浆量300m3）。险情虽没有造成大的影响，但造成了盾构进出洞段管片变形破损。

上述事故得出什么教训呢？本人认为：土体加固质量差，存在漏洞，造成加固体与围护体有渗流通道；其次，加固体与隧道外壁不密贴，即进洞时没有很好做到密封工作（超挖、注浆）；再次抢险时降水井不到位，如果到位，第一次渗漏没有预计到，第二次、第三次就不会发生。（本人不能确定另一原因可能是地面向下注浆时，由于注浆压力破坏了堵漏体，使出现第二次、第三次渗漏）。

从漏水事故发生到三次抢险，用了17吨聚氨酯、99.7＋48.15≈148吨双液浆，及隧道破损加固，损失不小。还要几十号人几天几夜不睡觉，处于紧张状态的精神损伤也不能小看。

本人依为，不采用降水辅助措施是最大败笔。因为31.7深基坑其水压力多大。

2、南京地铁某区间盾构进洞事故：

该区间用一台土压盾构机从区间右线始发，到站后解体吊出，转运到原站第二次左线始发，到站后解体运出。

地层情况为；上部淤泥质粘土，下部为粉土、粉细砂。上部为潜水，下部砂土有承压性。深部含水层与长江水有一定水力联系。端头井处为中密，局部稍密粉土，上部为流塑状淤泥质粉质粘土。采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。

进洞时，发现盾构刀盘顶上地连墙外侧。开始人工破除混凝土切割钢筋，当操作人员转动刀盘，方便割除钢筋时，刀盘下部出现较大漏水涌砂点，并迅速扩大发展。瞬时涌水涌砂量约达260m3/h。仅10分钟，盾尾急剧沉降，隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝。洞内作业人员迅速用方木、木楔，对车架与管片紧邻部位填充加固，控制管片变形。不到一小时，到达段地表沉陷。决定封堵洞门。

第一天：①紧急抽水；②在洞口外面放置竹胶板，后面用编织袋装土、装水泥封堵。后再用吊车吊入钢钣封堵；③隧道内用方木对车架与管片空隙支顶（无法控制时撤出作业人员）。隧道内再用袋装水泥筑挡墙，共用90吨水泥。在堆砌过程中还有局部渗漏。以后还对始发洞口进行封堵；

第二天：①端头井洞口用钢钣封堵，在钢钣后架设支撑，并浇筑34.0m3混凝土；②地表向下进行注浆；③始发站洞口叠起袋装水泥挡墙。

第三天：①端头井洞口架设支撑，再在封闭口内浇入混凝土；②洞门钢环下还出现漏水漏砂，再用袋装水泥、棉被封堵；③右线盾构井内立模板浇2.0m高混凝土封井。

几天后：始发井水泥堵墙施工完成，并按装钢筋网片，纵横向架设支撑，向洞内灌水；端头井二侧钻孔注双液浆；地表沉陷处回土。

十天后：在端头井端部再浇混凝土，险情才得到控制。

对于本次事故我们应接受的教训是什么呢？本人认为有以下几点应吸取：

①、没有充分认识到该区域地层中沙土含水量丰富并有压力，与长江水系连通，补给充分这一事实而疏于防范；

②、没有采用辅助降水措施是最大败笔；

③、加固体封堵不密实，存在很大漏洞，当凿除洞门混凝土时瞬即发生漏水；

④、因为凿除洞门混凝土，采用的洞门封闭失效，又没有其他防水措施跟上。砂性土、高水压、与长江水系有联系，这些危险因素在施工管理人员心中没有意识到。

个人认为，如果管理人员意识到这些危险因素，只要采用一项降水措施，并降水到位，就不会造成上述重大事故。（从事故照片上看出，该车站好像位于郊外）

二、洞门土体加固方法和效果：

当盾构机从洞门始发，或盾构机到达接收井，在穿洞门时都必须先凿除端头井洞门口的围护墙。一旦围护墙凿除后，洞门口就暴露出地下的自然土体，该土体在地下10余米深，洞门直径达6.5m，肯定不能自立，并且地下水丰富，如果不采取措施，洞门口连土带水涌入端头井内而形成事故。因此洞门口的土体必须作加强处理，以保证洞门口围护墙凿除后土体能自立。其次还要保持洞外土体与洞门外井壁处于密封状态，使地下水也不会流入井内。以达到安全施工之目的。

洞门口土体的加固方法选择是根据端头井洞门外土层物理力学指标、隧道直径和埋深、洞门结构、拆除方法、地面及周围环境等因素，来选用合理、安全的地基加固处理方法和范围。常可采用：高压旋喷桩、水泥土搅拌桩、SMW桩、注浆法、冻结法、降水法等。

各种加固方法其加固土体效果是不同的，包括适用性、经济性、方便性及环境影响等。现分别叙述如下：

1、水泥土搅拌桩法加固：水泥土搅拌桩法土体加固在SMW工法没