富水卵石层地铁暗挖隧道拱顶塌方涌水处置技术

GXF360 2020-06-28

展开全文

1 工程概况及坍塌涌水事故简况

乌鲁木齐地铁4号线某区间1#竖井横通道YDK 13+188.000位于该市冶金街南侧空地内，横通道全长54.627 m，为挑高空间结构。前区标准段断面长度为12.3 m，开挖轮廓尺寸5.200 m×5.257 m(宽×高)；挑高段长度为12.73 m；后区标准断面长度为26.475 m，开挖轮廓尺寸为6.60 m×11.34 m(宽×高)。该横通道穿越的地层主要为中风化泥岩层、强风化泥岩层和杂填土层。区间采用矿山法施工，拱顶位于强风化-中风化泥岩的交界面。横通道所处位置自上而下主要由杂填土、圆砾层、卵石层、全风化砾岩、强风化泥岩构成。地下水可分为松散层孔隙潜水和基岩裂隙水。地表水位高于横通道顶部标高。具体的地质、水文剖面如图1所示。

图1 横通道处的地质、水文剖面截图

2017年9月28日14：30，在该横通道掌子面喷混凝土完成后，施工人员发现掌子面拱顶小导管有细股清水流出；14：40，横通道拱顶局部出现掉块，拱顶出水量变大，水中无明显泥沙；14：50，拱顶掉块处出现了直径约10 cm的水流；29日凌晨1：10，横通道拱顶水柱直径增大至约20 cm，并夹带大量泥沙；凌晨4：07，拱顶水流趋于稳定，泥沙量明显降低。此次涌水塌方为小型塌方，塌方空腔高约为2.1 m，宽度约为3.3 m，塌方时夹杂有杂填土和卵石。之后没有发生再次坍塌，但是不停地从塌方处流出大量的水。为确保施工人员安全，需对涌水塌方处进行补强处理。

2 塌方事故的应急处置措施

2.1 掌子面加固处置措施

考虑到事故涌水量变大可能会导致隧道大范围坍塌和突水突泥等情况出现，在接到掌子面突水现象时，项目部立即启动了应急预案，封锁了拱顶上方的冶金街道路，撤离了所有井下作业人员，同时在洞内引流排水，并对出水里程处每隔1 h进行一次地表、拱顶沉降及洞内收敛的监测。按照“治塌先治水”的方案，项目部组织专业人员讨论应急处理方案，最终得出本次应急处理方案如下[1]：

1) 当掌子面稳定时，采用人工凿除法开挖出一榀格栅的间距，紧靠掌子面架立一榀钢格栅，对掌子面和格栅钢架进行喷射混凝土封闭。

评价滤料加工后的缠结程度可以利用缠结系数来进行表征，其中：CJ表示缠结系数，MD和CD代表滤料纵向和横向拉伸强力值 [N/(5 cm×20 cm)]，G表示滤料的克重 (g/m2)，计算公式如式（1） [3]。

2) 在掌子面完成支护后，在掌子面坡脚处采用砂袋进行堆码反压。堆码处形成一个锥型，层数不宜过高，每层都要整齐码放。

3) 当掌子面加固处理完成后，对未受事故影响的横通道正常段采用竖向横撑进行加固处理。

4) 采用加气砖对掌子面进行封闭，采用工字钢、φ42 mm小导管、角钢、方木对掌子面进行加固。

5) 在架立好的钢格栅空腔处预留3根混凝土泵管，先将架立好的格栅钢架进行C25喷射混凝土封闭，待喷射混凝土强度达到要求后，再采用地泵对空腔处进行C30混凝土回填封堵。本次事故对塌腔处回填了40 m3混凝土。

6) 在开挖之前，在横通道拱顶处180°范围内用双排φ42超前小导管(3 m/根)，以环向间距30 cm进行打设，并进行水泥-水玻璃双液浆(体积比为1∶1)注浆，以加固掌子面围岩。

冬天，在北方的寺庙受戒，“果智”和其他一群戒兄弟睡在同一间宿舍，某天打扫卫生，他看到许多装有黄色尿液的矿泉水瓶被扫了出来，心中奔腾，“这是和尚做的事？”

2.1 标准曲线的绘制精确量取Hg、As、Cd、Pb标准储备液，分别配制各个元素的一系列标准浓度，再在表1的工作条件下进行测定，得各个元素荧光强度及其线性回归方程，实验所得相关系数r≥0.999 2。见表3。

7) 在掌子面前50 cm处对上台阶增设一环径向注浆小导管(3 m/根)，环向间距为0.5 m，并采用采用水泥-水玻璃双液浆(体积比为1∶1)注浆，加固掌子面围岩。

当电机采用电压型变频器供电时，会产生一个新的轴电流来源，即变频器的共模电压。当采用PWM切换的三相电压供电时，每相都含有很多次的谐波分量[3]。输出的三相电压即使基频分量是对称的，但无法使所有谐波分量都对称以满足瞬时三相电压矢量和为零。因此变频器瞬时中性点电压不为零，该电压就是共模电压的来源，故共模电压可看作变频器三相电压的零序分量。共模电压对电机轴电流的影响主要有以下几个方面。

2.2 横通道施工处置方案

在横通道挑高段涌水塌方段后3 m范围施工时，须严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤测量”的原则。开挖之前打设双排φ42 mm超前小导管和单排φ42 mm径向小导管，并进行水泥-水玻璃双液浆注浆，加固掌子面围岩。对超前支护加强注浆，开挖进尺为一榀钢格栅(间距为45 cm)，钢格栅采用密排进行施工;锁脚采用双排φ42小导管，加强钢格栅的稳定性[2-3]。具体的处治方案如图2所示。

1) 超前小导管施工。挑高段涌水塌方过渡段开挖前，先进行超前注浆小导管施工以加固掌子面。在挑高段拱顶180°范围内采用双排φ42超前注浆小导管(2.5 m/根)，环向间距为0.3 m，纵向间距为1 m，采用体积比为1∶1的水泥-水玻璃双液浆进行注浆加固。采用水泥-水玻璃双液浆时，水泥浆和水玻璃浆应分别放在两个容器内，按一定比例配制好待用;注浆压力控制在0.3～0.5 MPa，不宜超过0.5 MPa，否则浆液损失过大，造成浪费；初始注浆压力控制在0.3 MPa，终止注浆压力控制在0.5 MPa。

图2 超前小导管的平面布置

2) 径向锚管施工。在掌子面前50 cm至塌方段后3 m的范围内，对横通道拱顶180°范围增设一环径向注浆小导管(3 m/根)，环向间距0.5 m，并采用体积比为1∶1的水泥-水玻璃双液浆注浆，加固掌子面围岩。具体方案如图3所示。

图3 涌水塌方处前50 cm径向锚管的布置

3) 横通道开挖。挑高段涌水塌方段后3 m范围的开挖作业采用人工配合风镐进行开挖。开挖过程中随时注意围岩变化情况，在围岩稳定的情况下方可进行开挖。开挖间距为一榀钢格栅的间距(45 cm)，严禁超挖、欠挖。

4) 锁脚锚杆施工。横通道挑高段涌水塌方段处理完成后，对该段后3 m范围内的锁脚进行加强。锁脚采用双排Ф22 mm的砂浆锚杆，每根锚杆的长度为3 m。锁脚锚杆水平倾角向下30°打设，之后采用U型筋将锁脚小导管与钢格栅焊接在一起。

2.3 处置关键点的控制措施

1) 隧道施工严格遵循浅埋暗挖法十八字方针：“管超前、严注浆、短开挖、强支护、早封闭、勤测量”。

2) 严格控制每一榀钢架的间距，以及焊接和螺栓的连接质量，加工完成后做到榀榀验收。

3) 坚持以地质为先导的原则，时刻掌握隧道的地质情况，在异常地质处要有特殊的超前支护和初期支护措施。

4) 施工时坚持先护顶后开挖的原则，并采用超前小导管预注浆加固措施。通过试验确定注浆的压力、配合比、浓度和固结范围，作到心中有数，以保证注浆能够达到预期目的。

5) 加强监测。开挖初期支护后，加强对拱顶下沉及边墙收敛、地面下沉与隆起、格栅钢架内力等的测量工作。及时对数据进行分析，一旦发现异常情况立即上报，并采取相应的防治措施。

3 现场监测分析

新奥法测量工作的目的主要是掌握围岩动态和支护结构的工作状态，通过利用量测结果来修改设计并指导施工。对监测数据进行分析处理与必要的计算和判断后，应做出预测与反馈，预见事故险情，以便及时采取措施，保证隧道施工安全和围岩稳定。为了正确判断塌方处理后围岩开挖过程中的安全状况，依照设计要求对横通道拱顶塌方段后3 m掌子面前后10 m范围内进行5组地面沉降测量。由测量结果得知，地表、拱顶沉降及洞内收敛数据正常，满足规范要求。

3款面膜拟合水光指数提升结果其消费者使用后自我评估水光感结果见表9, 将通过该模型计算得到的拟合水光指数提升百分比与自我评估使用产品后肌肤水光感进行Pearson相关性分析结果见表10。