盾构施工涌水涌砂处理措施

盾构施工涌水涌砂处理措施

朱春明  

无锡地铁建设有限责任公司

摘要：盾构法施工过程中，盾构始发、接收，以及洞门环梁拆除施工，涌水涌沙风险较大，往往关系到整个施工过程中的安全。本文从这三个过程涌水涌沙的原因切入进行分析，详细阐述预防措施，以及发生涌水涌沙后，如何快速的组织应急抢险，减少渗漏，确保盾构施工安全，对盾构施工应急抢险工作有着一定的指导意义。

关键词：应急抢险 盾构施工 洞门防水 注浆堵漏  钻孔

前言

随着国家经济建设的发展，地面交通压力越来越大，已不能满足日益增长的需求，地下空间的开发、地下交通发展已被越来越多的城市采用。城市地下空间的大发展，带来了专用工法的快速进步和发展。盾构法作为一种掘进精度高、速度快、适应地质能力强、作业环境好、施工质量工期易得到保证的施工方法，越来越多的被应用于地下空间的施工。盾构法施工过程主要分为三个阶段，分别是盾构始发、盾构掘进、盾构接收。盾构始发阶段，盾体未完全进入土体，同步注浆尚未开始进行，洞门与盾构机间的间隙未得到有效的密封，盾构刀盘前方土体与外部空间存在联通，此时如果加固区土质不良、含水量大，在洞门的间隙就会发生涌水涌沙。盾构接收阶段，刀盘已进入车站结构空间，同步注浆尚未凝固，未能达到密封的效果，加固区内土砂存在喷涌的风险。盾构掘进阶段涌水涌沙风险较小，且大部分靠盾构机本身自带的系统就可以有效处理，因此不在本文的讨论内。另外，洞门环梁施工时往往需要拆除洞门的密封装置，如果洞门封环注浆效果不佳或围护结构与盾构加固体中间存在质量缺陷，此时发生涌水涌沙风险也很大，且会带来后续施工中各类隐患。

1、盾构始发

盾构始发过程中，盾构机与洞门间隙发生漏水，如水量小无泥沙等杂物，且水压较小，可在盾构机与洞门钢环间隙塞入棉纱、三角木等进行封堵；待盾构主机全部进入土体，采用洞内管片吊装孔注浆的方式封堵，选择在洞门内2环位置，对整环管片吊装孔全部开孔探查，找出漏水通道，使用球阀连接好注浆孔，将三通接头接在球阀后部，降低浆液混合时间，调整浆液配合比，使浆液在流至管片背后时开始凝结，注浆直至双液浆等通过引水孔呈塑状流出，逐步降低注浆压力，待注入地层的双液浆等完全凝固之后，则涌水涌砂封堵完毕；洞内注浆务必注意注浆压力，不超过0.5mpa为宜。洞内注浆时，外部漏水点使用棉纱进行封堵。

盾构始发过程中，盾构机与洞门间隙发生漏水，若出水量大、水中夹杂泥沙、漏水点压力大，如盾构主机未全部进入土体，可采用前盾、中盾径向预留孔注入聚氨酯等止水材料；若盾构主机全部进入土体，则也可通过洞内注浆的方式进行应急处理，可采用洞内管片吊装孔注入聚氨酯的方式封堵，选择在洞门内2环位置，对整环管片吊装孔全部开孔探查，找出漏水通道，使用球阀连接好注浆孔，使用齿轮泵进行压浆，泵管出口直接接在注浆球阀上，降低聚氨酯反应时间，调整聚氨酯AB液配合比，使聚氨酯在流至管片背后时开始反应膨胀，快速注入，直至聚氨酯从渗漏点流出，继续进行填充压浆，聚氨酯完全反应之后则封堵完成，洞内注入聚氨酯时，外部漏水点使用棉纱进行封堵，使漏水点有一定的反向压力，注入聚氨酯的同时，应有专人观察引水孔（可通过洞内注浆孔周边的球阀打通之后观察）的水量、压力及水质。若单孔注浆效果不佳，则可同时采用多点开孔、多点同时注聚氨酯的方式进行应急处置。

洞门漏水漏砂后，会直接导致地层中水土流失，容易引起盾构上方沉降，必须尽快进行注浆加固作业，可在地面使用WSS注入凝结时间较长的双液浆等（30～90秒凝固为宜，以现场试验数据为准，注意水玻璃波美度的调整，注意水泥浆配比的准确）填充地层，填充注浆时，应控制注浆压力，少量多次、多点位进行注浆填充，填充作业时要设专人观察洞门情况，防止因加固注浆造成洞门二次渗漏水。

2、盾构接收

盾构机主机未完全上托架，若出水量小，无泥沙等杂物，且水压较小，在盾构机与钢环缝隙塞入棉纱、三角木封堵，并紧固洞门压板钢丝绳。若出水量大，且有泥沙等杂物，可使用盾构机前盾、中盾预留孔注入聚氨酯等材料封堵，或在地面使用WSS钻机打孔注入聚氨酯等材料封堵，控制住漏水后，迅速推进，将盾构机完全上托架，降低暴露时间。如盾构机已到达托架后，漏水量大，有泥沙等杂物，可采用已拼装管片吊装孔注浆的方式封堵。来水方向不明时，在进加固区2环位置管片吊装孔进行封环注浆。若封环注浆后依然漏水，选择在洞门内2环位置，对整环管片吊装孔全部开孔探查，找出漏水点位，在漏水点后打开吊装孔，使用球阀连接好注浆孔，将三通接头接在球阀后部，降低浆液混合时间，调整浆液配合比，使浆液在流至管片背后时开始凝结，注浆直至聚氨酯或双液浆通过引水孔呈塑状流出，逐步降低注浆压力，待注入地层的浆液完全凝固之后，则涌水涌砂封堵完毕；之后可在地面使用WSS注入凝结时间较长的双液浆等（30～90秒凝固为宜）填充地层。洞内注浆务必注意注浆压力，不超过0.5mpa为宜。洞内注浆时，外部漏水点使用棉纱进行封堵，然后焊接环形钢板，使漏水点有一定的反向压力，注入双液浆的同时，应有专人观察引水孔（可通过洞内注浆孔周边的球阀打通之后观察）的水量、压力及水质。

洞门漏水漏砂后，会直接导致地层中水土流失，容易引起盾构上方沉降，必须尽快进行注浆加固作业，可在地面使用WSS注入凝结时间较长的双液浆等（30～90秒凝固为宜，以现场试验数据为准，注意水玻璃波美度的调整，注意水泥浆配比的准确）填充地层，填充注浆时，应控制注浆压力，少量多次、多点位进行注浆填充，填充作业时要设专人观察洞门情况，防止因加固注浆造成洞门二次渗漏水。

3、洞门管片拆除

洞门管片拆除前，打开洞内2-5环吊装口查看有无渗漏水情况，若有动水，则应进行双液浆封堵，在动水封堵完成前，严禁拆除洞门管片。洞门管片拆除过程中或拆除后，洞门环梁结构施工前，若洞门出现涌水涌砂，先在洞内2-5环处管片吊装孔位置开孔注入聚氨酯进行封堵，封堵工艺同上述。如仍有漏水，则说明动水来自加固区与车站结构处，需采用地面垂直注浆的方式进行，地面垂直注浆使用阿特拉斯引孔注浆，工艺与上述WSS注浆工艺相同。

    洞门管片拆除前，应对洞门环梁施工前的洞门暴露做好相应的应急措施与应急物资设备的准备以及施工筹划，确保快速施作洞门环梁结构，快速封闭隧道端部。洞门环梁施工完成后，应及时做好土体填充注浆，防止周边道路、建构筑物等沉降变形。

洞门漏水漏砂后，会直接导致地层中水土流失，容易引起隧道上方沉降，洞门环梁施工完成后，待强度达到设计值的70%左右，可开始进行洞门注浆加固作业，冷冻法洞门严格按照融沉注浆方案进行。洞门加固注浆可在地面使用WSS注入凝结时间较长的双液浆等（30～90秒凝固为宜，以现场试验数据为准，注意水玻璃波美度的调整，注意水泥浆配比的准确）填充地层，填充注浆时，应控制注浆压力，少量多次、多点位进行注浆填充，填充作业时要设专人观察洞门情况，防止因加固注浆造成洞门二次渗漏水。

4、应急组织

若出现涌水涌砂，应立即组织隔离、疏导交通和保护现场。组织人员从安全通道向安全出口方向迅速疏散、撤离。遇有人员受伤，立即通知“120”急救中心，并派人至路口接应。“120”未到之前应及时对伤员进行临时救治。

立即通知相关单位（如管线单位等）的人员到场监护，抢险中应对周边环境进行监控，有可能造成破坏时，及时采取安全措施。并与应急救援物资供应单位联络，保证物资供应渠道畅通。

立即组织技术人员迅速查明现场的实际情况（如事故发生时间、地点、部位、原因、过程、已采取的措施及可能发展趋势导致的后果等），在确保安全的前提下运用拍照、录像等手段取得资料，为现场抢险、事故调查和分析提供相关资料。

根据现场提供的各种资料，按照既有的专项应急预案或现场处置方案进行应急处置，通过现场会议决定应采取的应急措施（如临时围护、支护、注浆加固等），快速、高效的组织应急处置。

参考文献

[1]《盾构法隧道施工及验收规范》GB50446－2017；

[2]《城市轨道交通工程技术规范》DG/TG08 2232－2017；

[3]孙延盼.隧道盾构施工对邻近建筑物的影响研究[D]．江苏：苏州科技大学,2015：1-2．