某市地铁区间隧道事故修复施工技术

地下交通工程与工程安全某市地铁区间隧道事故修复施工技术杨󰀁上海磊,隧道工程股份有限公司上海󰀂。。 !󰀂∀摘、要某市在地铁区间隧道盾构法施工中发生事故导致隧道损坏,。。。通过对隧道的损坏情、况损坏范围进行鉴定提出总体的修复方案针对工程实施过程中的重难点问题采用特,,殊的施工工法和施工设备进行应对效应用于此类隧道施工的修复关键词∃%&∋()∗∋(,−−(3。修复工程实施效果表明形成的隧道修复技术能够有地铁隧道#事故修复#深基坑+,−−∗./)0))1∗2)&∗),&∗∗)−//),∗∋33)−)∗∗4/∗−&,)∋5)66∗−4−14−∗∗∋3−+78∋,−−∗(∗−1..43−4−1&)&∗∗∋43−.3:3(−(10)(∗∋(3.4−(4−∗4∋9))−1:;4361(3<∗∃3<∗()..5)%4.4∋)∋43−&∗3663)(.2)&6,∋2/):∋∗∗>)04−:∗∗∋43−:/)03,∋3∋5∗∋,−−∗.)−−/4∋&6∗3:4∋6∗?∗1/4−1∋5∗6(434∋9)−//4::4∗,.∋93>∗∗,∋43−,4∋)∋43:(∗5)%4.∋5∗∗−:4)23((∗≅,254∗52∗(∗−∗3/Β24∋5/4∗)&6∗∗4).∗3−&∋(,∗∋43−0∗∗∋53/)−/Α460∗−∋.∗::∗∗∗∋3:5)%4.4∋)∋43)2∋33(&4≅4−∋∗/∋5)∋∋5∗6∗(:3(0/(∗35)%4.4∋)∋4−∗∋∗∗5−∗4Α,∋∗3,./%∗::∗∗∋4<∗.966.4∗/04.)(∋,−−∗.(∗5)%4.4∋)∋43−6(3Χ3(/&∗∗∋&∋3∋5∗&)−0::∗∗Δ∗920∗∋(3∋,−−∗.#(∗3∋)∋45)%4.4:(30∋5∗)∗∗4/∗−∋#/∗∗6:3,−/)∋43−Ε引言为了缓解城市中与日俱增的交通压力我国各大中城市的地下轨道交通网络发展迅速,,软土地区的地铁隧道多采用盾构法进行施工,,。受地层条件的影响在盾构法隧道施工过程。,中盾构进出洞面临一定的风险可能引发严重的工程事故损的隧道进行修复尽可能减少损失,,。一旦出现事故需要对已经破,,,本文针对某市地铁区间隧道事故对盾构进洞导致的。隧道破坏形式进行现场测定提出针对性修复技术效地应用于此类事故的隧道修复󰀂。现场实施效果表明该修复技术可以有事故背景某市地铁∃一7区间右线隧道盾构施工过程中在盾构到达,,,7站南端头井洞门时发生。,突发性的涌水涌砂导致7站以南地面大面积沉降已经完成的部分区间隧道局部坍塌如图Ε所示损坏的区间隧道长约。,ΕΦ 0,,在损坏的区间隧道范围地面最大沉陷约,,ΓΗ0。受区间隧道沉陷影响的区域超过Ι 0有路面之间出现了大量的裂缝ϑ!区间隧道左侧混凝土路面大量塌陷沉陷的路面与原一一地下交通工程与工程安全险情发生后,7车站南端头井。、∃站右线西端头井始发井已经封闭同时右线区间隧道,,,内已经注水保持隧道洞内外水土压力平衡盾构机的盾体部分在端头井加固体中盾构机的后备车架残留在损坏区间隧道内图Ε事故线路平面图Γ修复方案的确定ΓΕ破损隧道范围的确定为了解隧道受损破坏情况采用了钻孔探摸的方法对地表沉陷超过,,,Ε 00的区域进行探摸考虑隧道顶标高沉降超过Ε 00时隧道管片发生损坏最终确定隧道修复长度为ΕΦ 0。修复范围以外的隧道在后续施工中通过监测隧道内积水和隧道外地下水有无关系。确定隧道是否完好Γ󰀂原位明挖结合局部冰冻暗挖方案修复方案根据前期损坏范围和损坏形式的探摸结合实际情况最终确定了原位明挖结合局部冰,冻暗挖修复方案。首先在完好隧道临界点进行垂直冻结形成相应的冻结塞隔绝完好隧道与,,损坏隧道之间的联系#然后对包含损坏隧道及左线隧道󰀁未施工∀的范围进行明挖构筑下三层矩形断面结构最后在二次冻结后实施明挖基坑与完好隧道之间的暗挖对接具体流程如图󰀂所示。,垂直冰冻塞塞施工理膨誉青理二次垂直直暗挖对接接冻至胡江明推勘乞围拟幻二场区内障障碍勿育理理地基力咽尼拼勾Κ部土体开挖及支撑井点降水盾构清理吊装装尾俐;下部土体开挖及支掉掉汉/基参接施工图󰀁Ε∀󰀂修复方案施工流程图明挖修复段、明挖修复段宽度确定时需要综合考虑损坏管片的情况扰动土体的成槽能力左线盾构的接收等多方面的因素定为右线线路中心线外放面为曲线形式整个修复段结构净宽为󰀂,、,Φϑ0,左线线路中心线外放,Φ30,该段区间隧道平ΦΦΛΦ󰀂Η0ϑ长约Ε!0。明挖基坑结合纵剖面布置ϑΛ一ϑΜ一地下交通工程与工程安全道混凝土支撑局部加设ΕΛ󰀂道临时钢支撑围护墙采用厚,,Ε30的地下连续墙。󰀁󰀂∀隧道对接段,,。明挖基坑修复段与冻结塞外侧的完好隧道之间实施矿山法暗挖对接施工设计暗挖长度约为&0,该修复段采用地面和隧道内打设垂直冻结管实施二次冻结形成一个包容隧道,,。,管片的冻土体然后开始通过垂直冻结塞的暗挖施工暗挖施工进行过程中割除换接垂直冻结管在暗挖修复段与完好隧道之间还需要构筑喇叭形隧道接头ϑ修复工程难点及对应措施ϑΕ修复工程难点根据确定的修复方案进行隧道修复过程中受周边环境和工程特点的影响面临诸多工,,程难点󰀁修复工程紧邻重点保护的地铁车站展览中心等重要建筑需要严格控制修复工Ν、,程施工对周边环境的影响󰀂 隧道切割施工难度很高且易对未破坏隧道造成不利影响󰀂!,明挖基坑需要开挖至承压水层且坑内存在盾构机车架轨枕隧道结构等障碍物因此基坑围护结构施工坑底加固承压水降水难度很高∀,、、、,、、。∃对应措施及修复技术实施%&∋地下障碍物切割施工()∃∗+一清障切割采用,型全回转全套管钻机该设备具有切割能力强切割效率高的特,,。点在上海地铁建设工程中曾广泛用于深层障碍物的切割清理,,根据修复方案需要切割清。,󰀂理的主要工作面如下基坑的横向端面对原破损隧道管片的切割清理基坑内格构柱与降水井点位置处的原隧道管片的切割与清理清障深度最深达到−./,,,在连接段位置的切割施工过程中主要通过提高完好隧道的刚度对完好隧道实施保护,,,。首先对隧道进行开孔用低强度砂浆进行充填然后再打垂直冻结孔对充填处的隧道实施局部冻结形成一个刚度较大的冰塞体冻结体的平均温度保持在一&+℃以下可以满足切割过程中对完好隧道的保护如图域的最小宽度为&1/,−所示。。连接段采用打设排孔的形式套管直径为0/,,。,通过,叠交布孔形成一个连续的切削断面,作为地下连续墙施工的前道工序切割完成后叠交区以适应成槽垂直度误差的需要,故切割成孔的垂直度控制是关键&2施工中对所有成孔进行超声波检测垂直度误差均小于,,+.+。切割完成后采用34的水,。泥土对切割孔位进行回填两侧进行旋喷弱加固保证后续地下连续墙施工质量图−对隧道实施保护性切割示意图地下交通工程与工程安全󰀁󰀂∀扰动地层中超深基坑施工󰀂Φ本工程基坑开挖深度达地下连续墙作为围护结构,。Γ0,为了保护周边环境采用厚为,,ΕΟ0、深为ϑΙ0的超深、由于施工场区内的土层经过了严重的扰动满布地下浅层和深、。,层障碍物地下墙施工不仅仅是深度上的突破还要面临施工设备选定接头形式反力箱起拔等关键施工工艺上的创新和突破,,地下连续墙采用十字钢板接头局部采用,“+”形幅加,强施工中采用纳基膨润土造浆并配合泥浆分离系统降低循坏过程中泥浆含砂率成槽采“用德国ΚΠΘ7ΡΘ??’成槽机在砂性土中可以保证较高的施工效率和良好的垂直度地下,,,连续墙钢笼采用整体制作一次性吊装下放、、。整个!󰀂,幅地下连续墙施工耗时约。Γ个月。由于涉及盾构机机架等大体积再次利用必须在基坑开挖施工中将对其保护性拆卸后再吊出这对基坑开挖过程中挖土地效率支撑的及时性等产生了较大的影响地下连续墙在暴露出来后长时间大空间处于无支撑状态也将影响到挖土的效率和支撑的安装,。、,、有可能使得。另外大量破损管片的拆卸吊运,考虑到上述因素施工过程中支撑体系采用了三道。,钢筋混凝土的围攘加对撑结合󰀂一Γ道钢支撑的形式,基坑开挖过程中破碎管片区域采用。临时钢支撑换撑减短地下墙的无支撑暴露时间控制基坑变形进行抽条加固提高被动土压力区土体的抗力性能,、,在第二道第四道支撑底,。、,。为基坑和环境安全必须对基坑底部地基土层进行有效加固加固深度达到󰀂Μ0,,、由于。地下含有隧道结构轨枕及冷冻机等障碍物为了保证加固的均匀性和强度采用三重管双高压旋喷施工工艺由高压水高压浆对土体进行二次切割成桩质量具有较高的可靠性承压水降水采用坑内降水降水井全部打设在基坑内部井深为ϑ 0口,,,,,共设抽水井ϑ ,坑外观测井󰀂口,Μ口疏干井。为了降低承压水降水对周围环境的影响首先采用地下。水三维渗流软件对降水引起的环境影响进行模拟预测,、基坑开挖过程中根据基坑开挖工。,况实施分层降水按需降水减少降水施工对周边环境的影响,,,采用水位自动监测系统和。水位控制系统对坑内外水位进行实时监测并及时调整抽水参数󰀁Γ∀冻结暗挖段施工ϑ基坑开挖段和完好隧道侧清理后的隧道对接段采用曾在上海轨道交通,号线修复工程。中成功应用的分期垂直冻结及暗挖工艺其冻结土范围为全断面含承压水的粉砂层段最大开挖断面直径达到Ιϑ0暗挖,冻结暗挖施工中采用了全自动温度监测系统。Φ修复技术实施效果修复工程于󰀂 !年ϑ月正式开始地下连续墙的施工、、,󰀂 Μ年ϑ月完成了明挖基坑的。封顶,󰀂 Μ年−月完成了对接段的暗挖对接施工并实现了结构贯通。工程施工过程中攻、克了超深地下连续墙施工超深地下障碍物清理超深双高压旋喷加固超深承压水降水超深基坑开挖以及冻结暗挖对接段等施工难点,、、如图ϑ。所示新老地下墙接头施工质量良施工过程中基坑整体稳定可靠基、,、好接缝位置基本无夹泥夹砂现象无涌水涌砂现象坑开挖过程中最大地下墙水平位移为均在控制范围之内。,、,,ΙΣ0,基坑结构差异沉降周边敏感建筑物变形等指标地下交通工程与工程安全图ϑ地下墙表面Τ结语本地铁隧道修复工程历时ΕΜ个月的施工完成了修复段与完好隧道的贯通ϑ,,。总体修复,,方案的制定借鉴了上海轨道交通程可以说是,号线修复工程的很多经验取得了良好的施工效果本工”,,ϑ号线修复工程明挖构筑区间暗挖贯通技术思路的又一次成功的应用但在Ν,“工程施工中结合当地土层及现场情况增加了很多新的元素取得了非常不错的效果󰀁Ε∀,在修复工程实施的前期对塌陷地区的探摸和对已垮塌的破损隧道的反复充填加、固有效防止了地面二次塌陷以及在地下墙井点立柱桩施工中出现塌方漏浆现象󰀁󰀂∀,,,。、、。在当地砂性土的地下连续墙施工中通过采用高性能的纳基膨润土泥浆和泥砂分由于盾构机的整体吊装要求局部的地下墙在无支撑情况下暴露的时间较长通过,,,,。离系统有效降低了循环过程中泥浆含砂率确保了墙体本身的混凝土浇筑质量󰀁Γ∀“局部+’字幅地下墙及多道混凝土支撑的设置能有效地控制基坑的变形发展󰀁ϑ∀,,,在暗挖段暗挖贯通后由于工期的要求铺轨单位迅速完成了铺轨安装工作并进行,,了车辆的冷热滑导致隧道中部以上的融沉注浆孔无法注浆造成一定的地面沉降隧道底部的融沉注浆时间也由于车辆试运营的影响每天只能保证Γ一ϑ5,的注浆时间底部的注浆,,作业效果也难以保证。注浆约半年后隧道的融沉情况基本稳定结束注浆施工但隧道的。,长期稳定性还需要后续运营管理单位的进一步监测参考文献;」岩石力学与工程学报ΥΕς黄润秋戚国庆地铁隧道盾构法施工对环境的影响研究「󰀂 Γ󰀂Γ󰀁&Ε∀#󰀂ϑΤϑ󰀂ϑΤ!一ΥΗΧ傅德明周文波Ν一土压盾构技术在我国地铁隧道工程中的应用和发展Υ;ς岩石力学与工程学报󰀂 ϑ󰀂Γ󰀁Φ󰀂∀ϑ!!!ϑ!Μ󰀂ΥΓ〕赵峻戴海蛟盾构法隧道软土地层盾构进出洞施工技术Υ;〕岩石力学与工程学报󰀂 ϑΓ󰀁Φ󰀂∀󰀂ΝΕ󰀁ΩΓ.∀ΝΦΕϑΙΦΕΦ󰀂一Υϑς魏纲郭志威魏新江等,软土隧道盾构出洞灾害的渗流应力祸合分析Υ;ς岩土力学󰀂 Ε。󰀂!Γ󰀂!Ι一ΥΦ〕王秀志梁伟曹文宏特殊环境条件下的上海轨道交通ϑ号线修复工程设计综述󰀁ϑ∀.Ν一修复设计史上的一次重大突破Υ;习地下工程与隧道󰀂 ΙϑΕ—一世界地铁隧道ΥΤ〕付军杜峰,地铁隧道修复施工技术综述Υ;〕地下空间与工程学报󰀂 Ι,Γ󰀁ϑ∀Ι ΙΝΙ Ε一Φ󰀂一