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1、从本学科出发，应着重选对国民经济具有一定实用价值和理论意义的课题。课题具有先进性，便于研究生提出新见解，特别是博士生必须有创新性的成果浅埋暗挖隧道穿越污水方涵涌水事故分析及处理 摘 要 本文通过北京地铁复八线“热八区间浅埋暗挖隧道穿越污水方涵时产生涌水，淹没整个已完隧道工程的工程事故 分析 及处理情况介绍，使建设者从中得到一些 教育 。 关键词 暗挖隧道 涌水事故 处理 0 引 言 北京地铁复八线区间隧道均采用深井降水，浅埋暗挖法施工。对于地层中的潜水和承压水经过降水都比较理想，基本实现无水施工。但是上层滞水，特别是城市管线的渗漏水给工程带来不少威胁。综合复八线一些坍方事故，引起的主要原因多是
2、管线渗漏水造成。 本文通过复八线“热-八区间隧道穿越北京第一热电厂泄洪方涵处漏水引起坍方的事例，从中 总结 经验，吸取教训。 1工程概况 北京地铁复八线“热八”区间暗挖隧道采用新奥法施工，分南线和北线。在北线设一座施工竖井，竖井中心里程为B265+192。竖井向东3m有热电厂泄洪方涵，横断面为两孔净空2mx2m的钢筋混凝土方沟，方涵壁厚200mm，底板外皮距地铁隧道拱顶初期支护外皮仅139m。 竖井占京通快速路北辅路南半幅，竖井北侧有*600上水和*500燃气管线，竖井南侧紧邻京通快速路。如图1。地铁隧道从竖井向东西两侧开挖。 为了保护方涵，保证施工安全，设计采取在竖井内沿隧道马头门施打108
3、钢管管棚支护。钢管长1018m，间距300mm。如图2。 图2 马头门施打108钢管之棚支护 管棚穿过地层为亚粘土。地下水有滞水和潜水。为保证隧道开挖无水作业，在隧道北侧方涵两侧打深井降水，井间距6m。 事故现象 管棚钻进时采取由中部拱顶向两侧依次交错进行。在施作北侧拱脚最后根管棚时，突然有水由钢管涌水流入竖井，当堵住流水钢管时，污水便从其他钢管流出，水越流越大，并由竖井流人另一侧已完隧道。当第一根管水流出来，采取堵管 方法 堵水。但又引起相邻干管流水，随着水流带着泥沙造成各管联通，最后各管几乎都有水流出。由于方涵水流量为13立方米s，水从拱部流出，落到隧道底8m高。在洞口底部时间不长就发现有
4、污泥上返。为保住竖井及洞口，确保竖井两侧惜线、道路安全，立即采取了封井措施。当竖井内水位高于方涵水位1m左占，水位达到平衡，竖井洞口完好。但此时已经建成的100多m隧道全部注满了水。竖井东侧土体被流水冲刷带走，引起拱部土体坍方，压断管棚。引起地层沉陷，地表出现孔洞。 事故发生原因 在工程施工前进行了管线调查，此方涵为1958年建设，已超过设计使用寿命，“一热”也已考虑新建管线来代替。在不久前修建京通快速路施作路基时，已发现该管线有水渗出，采取大板凳型式跨过。为此，地铁施工曾考虑此管线下方土体可能会被液化。开挖时会使管线产生过大变形，甚至引起管线裂缝 影响 管线使用。就此曾找有关单位协商，建议暂
5、时截流但未同意。设计才采取大管棚加注浆方案。 在施工开始，先在方涵两侧，施工做深井降水，井距6m，也未发现有水流出。从洞顶施作第一根管棚时也未发现有异常，只在施工北侧拱脚处最后一根管棚时突然有水涌出。 事故发生后，经有关方面协调，对方涵采取上游截流，疏干方涵内积水。经检查方涵，发现整个方涵，不只是坍方处，在坍方以外范围的方涵都有多处裂缝。方涵混凝土强度也很低，约为C15。不少地方混凝土保护层脱落，钢筋外露且锈蚀严重。经过凿除裂缝处混凝土底板检查发现，裂缝附近板下土体均液化。但因亚粘土地层渗透系数较小，土层较厚，渗漏水未向周围扩散，只在较松散地方形成水泡存在。降水井间距虽然只有6m都未发现异常，
6、打管棚时前面管棚也未发现异常，刚好最后一根拱脚处管棚碰到水泡引起涌水。 上述情况，说明此次事故，肓突发性和不可预见性。 从施工 方法 也有值得吸收的教训。 (1)从施工调查已经知道这是一个1958年的钢筋混凝土结构，并已超过设计使用寿命。对这样管线还应坚持采取截流处理方案。实际上事故发生后采用截流，“一热”循环水从另一河道中排出未影响工厂生产。 (2)施工管棚时，采用水冷却，这无疑加大土体液化。另外当时也发现有少量水从管棚中流出一直以为是冷却水流出，未引起警惕。如果采用干成孔作业， 问题 可能会被提早发现。 (3)管棚施工时没有做到随打管棚随时注浆。只等全部管棚施工完后一次注浆，这是造成管涌水
7、迅速波及其他管棚的重要原因。 事故处理方法 由于事故发生过程中，采取及时填井措施，竖井和洞口未发生坍塌和变形，井架完好，京通快速路及京通快速路北辅路均正常通行。为防止重车通行进一步引起坍方，在辅路上加铺了临时钢板。 方涵采取了截水导流，并随着地铁隧道施工修补了方涵，保证通水。方涵内无水后经勘察，方涵周围均被流水冲刷成空洞，管棚被水冲击变形，失去支护作用，要施工此段隧道，必须采取切实可行的措施对方涵进行加固。由于在汛期到来前方涵必须修复好提闸放水，因此要在保证管线和施工安全稳妥的前提下，抓进度，保质量，在汛期到来之前方涵提闸前完成该段隧道的施工。 51 施工方法 由于大管棚已失去对方涵的支护作用
8、，经 研究 采用超前小导管注浆加固方涵底部土体，先施工隧道拱部初期支护，加设临时仰拱增加稳定性和减少沉降，待背后注浆填充方涵底部后再施工侧墙和仰拱。为增加结构稳定，提高防水质量，保证方涵通水后的结构安全，提前施作该段二次衬砌。 在隧道施丁的同时，进行方涵的修复工作。 52 施工安排 竖井内抽水-清理竖井内回填判一打超前小导管注浆加固土层一施作隧道拱部初期支护(加临时仰拱)-拱部初支穿过方涵后拱部注浆加固方涵侧墙和仰拱施工一施作防水和二次衬砌。 5空洞处理531拱顶出现空洞 经勘探方涵下有1m左右探空洞，开挖土方时为防止空洞扩展，先将两侧拱脚土体注浆加固，并 迅速支立拱部格栅，在格栅外侧设置铁丝
9、网或背板喷射混凝土封闭拱顶，喷射混凝土前在空洞处预设背后注浆管，长15m，注浆管深至方涵底板下。532 侧翼出现空洞 方涵内最大裂缝在隧道上方偏北，涌水冲刷导致隧道侧翼存在空洞，施工时在拱脚及以上1m范围内采用同级混凝土回填密实，其余部分根据空隙大小，分别选用同级混凝土或贫混凝土回填，然后再支立格栅，在拱脚埋设注浆管，喷射混凝土封闭。 54背后注浆 隧道迅速施工通过方涵后要立即对其底部进行填充注浆，注浆时在方涵内设专人观察，发现从方涵裂缝向方涵内溢浆时停止注浆。注浆材料为水泥砂浆并加入10粉谋灰。 55 沉降控制措施 施工中尽量减少对周围土体扰动； (2)加强对拱脚的处理，必要时安设拱脚锚杆；
10、 (3)及时施作仰拱，快速封闭成环； (4)加强地表下沉、拱顶沉降的量侧及反馈以指导施工； (5)及时背后注浆，土质差时采取洞内环形固结注浆。 6 施工体会 城市建设地铁采用浅埋暗挖法施工，必然会穿越地下管线，而管线的渗漏水足难以避免的。北京地铁复八线几次大的坍方引发的直接原因均是由于这种水造成的。尤其想北京这类老城市随着 发展 ，有些河流被暗埋，有些管线被改移废弃，管线未进行填实处理。还有的管线建设比较早，甚至还有一些清代的排水沟等，这些都要引起我们高度的重视，事先调查清楚，采取相应处理措施，并做好预处理。 课题份量和难易程度要恰当，博士生能在二年内作出结果，硕士生能在一年内作出结果，特别是对实验条件等要有恰当的估计。
