淺談暗挖施工冒頂成因及技術(shù)措施

身份證：510824197109133533 四川廣元 628000

摘要：暗挖工程就是在巖體內(nèi)部施工作業(yè)，無論其埋深大小，施工中不可避免擾動(dòng)地下巖體。在原有平衡被打破，新平衡未形成前，必定出現(xiàn)不同程度變形與沉降，甚至可能出現(xiàn)冒頂，造成極大破壞與損失。在施工過程中一定要避免冒頂發(fā)生，若冒頂不可避免時(shí)，如何快速控制住事態(tài)擴(kuò)散，把損失減少最小，正確技術(shù)處理措施便顯得尤為可貴。本文以我處理過的一次暗挖車站出入口冒頂事故為例，與大家分享與探討。

關(guān)鍵詞：暗挖；冒頂；措施

該車站位于西南某城市老城區(qū)，在開挖出入口之前車站二襯已完成。該出入口長約120m（暗挖段長度為80m），三跑電扶梯出地面，出入口地面為市民休息娛樂的花園，兩側(cè)是車道，車流量大，此處為三叉路口，是車輛匯聚與轉(zhuǎn)換交通要道，無封路施工條件。地質(zhì)條件差，地表1.6m-6.9m厚的土層，其下為砂質(zhì)泥巖。巖體裂隙較發(fā)育，地下水狀態(tài)為1級(jí)，地下管線資料無資料可查，地勘資料只顯示有一條排水溝，具體位置不祥。后經(jīng)走訪當(dāng)?shù)厥姓块T老員工方知是一條五六十年代砌筑的雨污合排石條水渠，但不清楚來水方向及路徑及是否存在其余支管接入其中。在城市建設(shè)初期此地作為棄土回填場地，其深度、好壞程度均不清楚。

該出入口設(shè)計(jì)為明挖段與暗挖段，確保施工安全，除與車站相連平段部位因埋深相對較深，采取臺(tái)階法（弱爆破技術(shù)），其余暗挖部位均采取CD法（非爆破技術(shù)）。由于地表拆遷等原因，先施工暗挖段，從車站內(nèi)開始。

一、應(yīng)急處理技術(shù)措施

沉降到塌陷是一個(gè)由量變到質(zhì)量的漸變過程，具有時(shí)間性、復(fù)雜性、多樣性、不可預(yù)見性，工程技術(shù)人員很難一蹴而就地徹底解決問題，只能根據(jù)不同階段反饋現(xiàn)象，預(yù)判可能發(fā)生狀況，提前制定防范處理技術(shù)措施并及時(shí)實(shí)施技術(shù)措施，再根據(jù)處理效果與新出現(xiàn)狀況，預(yù)判下一步可能發(fā)生狀況，并作出新的技術(shù)處理措施并實(shí)施，如此循環(huán)直至問題解決。

第一階段

當(dāng)開挖至35m左右（二襯已完成25m）時(shí)觀察到掌子面（上方地面有干涸水池）有濕潤，但未見股狀水，及時(shí)對掌子面進(jìn)行了封閉，洞內(nèi)進(jìn)行下導(dǎo)拱架落底施工。停止洞內(nèi)施工。組織力量對周邊污水井蓋、水面標(biāo)高進(jìn)行測量，為后污水管改排提供技術(shù)依據(jù)。5小時(shí)后掌子面有流水響聲，且聲音瞬間較大，隨后掌子面開始坍塌，坍塌后的泥巖非常軟化，或成稀泥狀。污水帶有濃厚的臭味，判斷為市政污水管?，F(xiàn)場監(jiān)測污水流量為5000立方，流速平均為0.5m/s。立即啟動(dòng)動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)小組，該小組由業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、地勘方、施工方、監(jiān)理方以及當(dāng)?shù)亟ㄎ认嚓P(guān)技術(shù)人員組成，由總監(jiān)理工程師牽頭，現(xiàn)場辦公，針對現(xiàn)場情況及時(shí)召開專題會(huì)議。經(jīng)動(dòng)態(tài)小組初步原因分析為污水管道滲漏導(dǎo)致掌子面坍塌，且由于污水管為條石砌筑老管網(wǎng)，可能長期滲漏后將封閉掌子面背后的泥巖軟化，有發(fā)生塌陷甚至冒頂風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)務(wù)之急采取的主要措施有：

1、地面封閉：首先防止地面冒頂，請示當(dāng)?shù)卣块T，擴(kuò)大現(xiàn)場圍擋范圍，對地面花園實(shí)行封閉。

2、截流遷改：在掌子面地表前方約10米處花壇位置，將污水管挖出，為條石砌筑，過水?dāng)嗝婕s500*600，采用污水泵將污水抽排至下游雨水井。及時(shí)組織力量進(jìn)行地面污水管線改遷，截?cái)辔鬯?。在污水管改排未完成前，從上游對污水進(jìn)行強(qiáng)排，阻止污水對出入口灌入。

3、增加監(jiān)測頻率：地勘單位進(jìn)一步核實(shí)周邊管線，監(jiān)測單位對出入口地表加密沉降觀測點(diǎn)，同時(shí)增大地表沉降、洞內(nèi)收斂頻次頻率，及時(shí)掌握動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)，并根據(jù)數(shù)據(jù)分析預(yù)測事態(tài)發(fā)展，提前作好進(jìn)一步預(yù)案。

第二階段

經(jīng)第一階段處理，上游條石排水溝截排完成，但洞內(nèi)仍有小股水流出，掌子面地表沉降裂縫仍在逐漸增大，干涸水池底板裂紋不斷加大并下沉。動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)小組分析可能還存在有支流，加之污水管長年滲漏，因開挖導(dǎo)致原土壤動(dòng)態(tài)平衡被打破，造成大面積泥巖失水收縮，造成地表沉降明顯，隨時(shí)可能造成冒頂，危及兩道路及商鋪，造成洞內(nèi)未完成二襯10米初襯變形，后果不堪設(shè)想。當(dāng)務(wù)之急必須盡快找到水源并截?cái)?，控制住泥土隨水流失。必須馬上采取如下措施：

1、繼續(xù)尋找支流并及時(shí)截?cái)辔鬯魅氤两祬^(qū)。

2、加強(qiáng)監(jiān)測工作：對地表、拱頂與結(jié)構(gòu)兩側(cè)增設(shè)沉降點(diǎn)，及時(shí)根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)分析判斷事態(tài)發(fā)展，提前作好應(yīng)急搶險(xiǎn)準(zhǔn)備。

3、加設(shè)擋墻基座：在洞內(nèi)平洞段施做擋墻基座，基座3m厚，高度2m（見下圖），擋墻底部預(yù)埋過濾設(shè)置的排水管，這樣既能排水又可有效阻止泥土的流失，延緩地表沉降速度。

4、在擋墻位置上方施作鋼架砼中心支撐體系：因泥漿流失造成未完成襯砌部位拱架拱頂、兩側(cè)壓力增大，可能造成拱架變形甚至扭曲，進(jìn)而加速地面變形塌陷。增設(shè)鋼架砼中心支撐體系，確保拱架變形在可控范圍內(nèi)。鋼架混凝土中心支撐體系采用I20b，縱向間距0.5m，排距1.0m，C30砼，Φ25鋼筋作為橫向與剪刀撐連接，φ8鋼筋網(wǎng)片（200×200）單層布置，結(jié)構(gòu)厚度1.2m，長度為縱向順擋墻方向。如下圖

第三階段

隨著時(shí)間推移，掌子面陸續(xù)有掉塊，掌子面地表沉降加速，裂縫增大。最終造成地表塌陷，坍腔長約17米，寬約10米，塌體左側(cè)地表下4m處，有一條直徑60cm圓形排污管道，估計(jì)水量約為800立方/天。因地表塌陷，造成兩側(cè)土體應(yīng)力急劇釋放，加速塌陷區(qū)擴(kuò)大，兩側(cè)道路靠近塌陷區(qū)一側(cè)不同程度出現(xiàn)裂紋。若不及時(shí)處理，極有可能破壞兩側(cè)道路，造成交通癱瘓。應(yīng)立即采取如下措施：

1、立即截?cái)嗯盼壑Ч?，阻止污水流入塌陷區(qū)。

2、采取回填反壓：立即對塌陷區(qū)進(jìn)行回填，阻止塌陷區(qū)擴(kuò)大。在回填時(shí)首先采用較大粒徑卵石回填于底層，這樣既能便于水的滲漏，又能有效阻止泥土流失?；靥钔瓿珊蟛扇∮行Т胧┒沤^地表水、雨水滲入。

第四階段

綜合分析近期監(jiān)測數(shù)據(jù)，洞內(nèi)拱頂和地表路面及建筑物變形情況基本處于可控狀態(tài)。地表趨于穩(wěn)定。但因之前沉降、塌陷、泥土流失等原因造成出入口兩側(cè)土體結(jié)構(gòu)改變，洞內(nèi)未作二襯部位拱架變形程度無法估計(jì)；兩側(cè)道路原路基不同程度破壞，現(xiàn)雖經(jīng)回填反壓使土體暫時(shí)形成穩(wěn)定，但一旦繼續(xù)施工，對回填土進(jìn)行清除，又會(huì)造成土體失穩(wěn)。因此必須對采取措施，確保在后續(xù)施工中不破壞出入口兩側(cè)土體穩(wěn)定。為此設(shè)計(jì)動(dòng)態(tài)小組給出下述技術(shù)處理措施：

1、設(shè)鋼管微型樁：在隧道塌陷區(qū)域外且在開挖界限50cm外兩側(cè)各布置3排鋼管樁，采用焊管，樁徑200cm，間距縱向600mm，排距300mm，梅花布置，樁長度18-20m，往車站方向延伸10m，出地面方向延伸3m，