(整理)30寧波富水軟土地層聯(lián)絡(luò)通道冷凍法施工控制及試開挖涌水情況分析與處理.

1、精品文檔精品文檔寧波富水軟土地層聯(lián)絡(luò)通道開挖涌水情況案例分析李世佳陳躍進(jìn)（寧波監(jiān)理部）1 工程概況1.1 工程概述【盛莫路站福慶北路站區(qū)間】 隧道全長 10031003 米（836836 環(huán)）,其隧道聯(lián)絡(luò)通道及泵房在左線隧道443443環(huán)位置，聯(lián)絡(luò)通道所在位置的隧道中心高程為-17.564m-17.564m，通道中心線間距 12m12m，聯(lián)絡(luò)通道由與隧道管片相連的喇叭口、水平通道和泵站構(gòu)成。其中通道和喇叭口為直墻圓拱型結(jié)構(gòu)，泵站為矩型結(jié)構(gòu)，均采用 二次支護(hù)方式。本區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道位于寧穿路下方，距離聯(lián)絡(luò)通道中心最近的建筑物是混2 2 層建筑，約為 2121 米，距離梅墟港橋約 3232 米，附近無

2、重要管線。圖 1-1【盛福區(qū)間】聯(lián)絡(luò)通道平面圖及斷面圖該區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道由于受到節(jié)點(diǎn)工期影響，為加快聯(lián)絡(luò)通道施工進(jìn)度，決定暫停右線盾構(gòu)掘進(jìn)施工，利用已貫通左線進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)孔施工，在凍結(jié)期間，繼續(xù)進(jìn)行后續(xù)右線盾構(gòu)掘進(jìn)， 待盾構(gòu)機(jī)到達(dá)后，再進(jìn)行聯(lián)絡(luò)通道開挖施工。 根據(jù)該進(jìn)度計(jì)劃安排， 聯(lián)絡(luò)通道冷凍機(jī)組只能放置在盛莫路站中板上，再通過約 600600 米長的鹽水管將鹽水輸送聯(lián)絡(luò)通道處冷凍管。1.2 工程地質(zhì)及水文條件聯(lián)絡(luò)通道處地面標(biāo)高約為 +2.29m+2.29m。聯(lián)絡(luò)通道施工深度范圍內(nèi)的土層自上而下主要為2-12-1 層灰色淤泥、2-22-2 層灰色淤泥質(zhì)粘土、1 1 層灰色粉砂、2 2 層灰色粉

3、質(zhì)粘土夾粉砂和1-21-2 層灰色粉質(zhì)粘土，地層土質(zhì)較軟，自穩(wěn)能力差，其中1 1 層灰色粉砂，2 2 層灰色粉質(zhì)粘土夾粉砂層極易造成涌水冒砂、精品文檔精品文檔隧道坍塌變形。精品文檔精品文檔圖 1-2【盛福區(qū)間】聯(lián)絡(luò)通道地質(zhì)剖面及地層物理力學(xué)指標(biāo)2 開挖涌水情況1 1、20122012 年 5 5 月 1111 日上午 9 9 點(diǎn)，【盛- -福區(qū)間】聯(lián)絡(luò)通道開始拉鋼管片， 1212 點(diǎn)，拉完第二塊（本次鋼管片一共分為六塊，拉開順序?yàn)樽笾?、左上、左下、右中、右上、右下），在拉完左上部位鋼管片后，發(fā)現(xiàn)壁厚土體的右上部邊角位置出現(xiàn)一小股清水涌出；至 13:3013:30 分拉完整個鋼管片后，該清水一直

4、存在。圖 2-1 第二塊鋼管片拉開后的情況2 2、下午 14:0014:00,開始對聯(lián)絡(luò)通道進(jìn)行開挖約30-50cm30-50cm，發(fā)現(xiàn)該股清水中斷，15:0015:00 開始繼續(xù)試挖，層號巖土名稱鱷性標(biāo)靜止數(shù)IS土粒ttl7LKk也基力臺直水平土飆對皇苴Ml粘土&52 75Q蒯3D對2542 2UE-W3.40E-0622 130牝北.917.1 2.751.36365661.S8.90E-061.1TE-OT13 12.6Q.62艇S6.72.T6L.65&55.51.$工期5.0OB-C6L0對0.56:一:451T 2 2.741.2T16D661.94.70B-08

5、7.2OE-0TT13 12.10.6224.1幌22.6669790161660.00025531.10148土吳撈砂5.3Lil2 6985122.S3.O9E-O50.K0Q41919.0.S閔.12 72Q 966SD13731 43E-OTl.eaE-crr16 15.80.5粘土33.8117.6 2.751.12675111B155.Q0H38B.COE-D816 1.1.8D.5靱 粉M粘土3?.181 720刪LOOL336詆I.04K7l.WE-CfT戊(J.S牯土24.2717.3 2.751.22751315316 11.5D.4箱出帖土45.27 17.82.71-北

6、11029.1精品文檔精品文檔該股清水繼續(xù)出現(xiàn)，但是沒有明顯增大趨勢，現(xiàn)場認(rèn)為該地層主要是3-13-1 淤泥質(zhì)粉砂層和 3-23-2 淤泥質(zhì)粘土夾砂層，由于冷凍部位中心位置不能完全凍住，為冷凍交圈范圍內(nèi)的積水，拉開鋼管片后，因壓力釋 放，為“糖心”的積水釋放的原因，故繼續(xù)開挖。精品文檔精品文檔3 3、下午 16:0016:00,對于持續(xù)不斷的清水，現(xiàn)場采取插管引流措施，后發(fā)現(xiàn)該位置流水仍沒有明顯增大 趨勢，現(xiàn)場繼續(xù)采取開挖。圖 2-4 繼續(xù)開挖，現(xiàn)場通過插入探管方式對水流來源進(jìn)行探明4 4、晚上約 20:3020:30，聯(lián)絡(luò)通道流水突然增大，出現(xiàn)涌水現(xiàn)象，主要為清水，現(xiàn)場開始進(jìn)行搶險(xiǎn)，此時(shí) 開

7、挖面最深處進(jìn)尺約 100-150cm100-150cm，現(xiàn)場采取主要措施為沙袋反壓，疏流、后用快干水泥封堵，水流無明 顯減小趨勢，經(jīng)歷 4 4小時(shí)堵漏措施無效后，至 5 5 月 1212 日 02:0002:00 進(jìn)行開挖面填充并關(guān)閉安全防護(hù)門。圖 2-2 試挖時(shí)，水流中斷圖 2-3 繼續(xù)開挖時(shí)，水流繼續(xù)出現(xiàn)現(xiàn)場插入探管，探明水流來源精品文檔精品文檔精品文檔精品文檔5 5、5 5 月 1212 日 03:0003:00,防護(hù)門關(guān)閉后，發(fā)現(xiàn)因搶險(xiǎn)時(shí)強(qiáng)行關(guān)安全防護(hù)門，防護(hù)門右下角有所變形，有水在右下角滲出，同時(shí)現(xiàn)場通過安全門上的注漿孔向內(nèi)注入水泥漿，將門內(nèi)空隙填充，后又注入聚氨酯，確保安全門關(guān)閉密

8、實(shí)。3 涌水原因分析針對此次涌水事故先后進(jìn)行了二次事故分析會，通過現(xiàn)場實(shí)地看查及資料分析，主要意見有以下幾條：3.1 地下水原因A A、 因本區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道凍結(jié)期間，右線隧道還在進(jìn)行盾構(gòu)掘進(jìn)及到達(dá)作業(yè)，并且右線盾構(gòu)到達(dá)后，雖然在盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)后進(jìn)行注漿處理，但因交叉作業(yè)影響，沒有及時(shí)施工洞門圈梁，經(jīng)檢查，【盛- -福區(qū)間】左、右線始發(fā)及到達(dá)共 4 4 個端頭，有 3 3 個端頭存在較大滲水情況；該情況雖然沒有規(guī)范要求：當(dāng)在 凍結(jié)構(gòu)筑物附近 600m600m 范圍內(nèi)不得有大抽（滲）水時(shí)，或抽（滲）水量 200200 m3/hm3/h 嚴(yán)重，但是不可避 免的對本次凍結(jié)出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)造成影響。B B、 本

9、區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道距離東側(cè)梅墟港橋約3232 米，從地址剖面圖上觀察，梅墟港河流底部為1-31-3 淤泥質(zhì)粘土層，而聯(lián)絡(luò)通道位置主要1 1 層灰色粉砂、2 2 層灰色粉質(zhì)粘土夾粉砂等透水性較強(qiáng)的微承壓水層，中間被2-12-1 層灰色淤泥、2-22-2 層灰色淤泥質(zhì)粘土等不透水層隔開，經(jīng)初步分析，梅墟港河流 與聯(lián)絡(luò)通道位置地層不會發(fā)生水利聯(lián)系。但是，在本區(qū)間右線盾構(gòu)經(jīng)過該位置時(shí)，因梅墟港橋有 4 4 根橋樁侵入隧道界限，曾在去年采取拔樁處理，拔樁后，雖然進(jìn)行了封堵處理，但是很難保證梅墟港河流不與聯(lián)絡(luò)通道位置1 1 層灰色粉砂層已經(jīng)形成了水利通道。圖 2-5搶險(xiǎn)情況圖片圖 2-6 后續(xù)注漿處理圖片精品文

10、檔精品文檔圖 3-1 盾構(gòu)始發(fā)及到達(dá)端頭滲水嚴(yán)重及梅墟港橋樁基處理可能封堵不到位根據(jù)以上兩點(diǎn)判斷：右線隧道頂部1 1 層灰色粉砂層存在流動水體的可能較大，對凍結(jié)施工造成極大影響。而根據(jù)旁通道凍結(jié)法技術(shù)規(guī)程（上海市行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）中 3.23.2 條給出了指導(dǎo)意見：A A、 地層中的含水層自然和人為抽水后形成的地下水流速，當(dāng)超過一定限度（5m/d5m/d ）時(shí)，將影響地 層正常凍結(jié)。B B、 對凍結(jié)構(gòu)筑物附近的水源井應(yīng)進(jìn)行調(diào)查，收集水源井的用途、數(shù)量、方位、距離、深度，抽水 層位及深度，抽水時(shí)間，日抽水量以及抽水影響半徑等資料。C C、 當(dāng)在凍結(jié)構(gòu)筑物附近 600m600m 范圍內(nèi)有大抽水量（60

11、0m3/h600m3/h）的水源井時(shí)，或抽水量200200 m3/hm3/h 的 連續(xù)抽水，或有地下古河道，必須實(shí)測構(gòu)筑物穿過的含水層的地下水流向、流速并提供實(shí)測報(bào)告。筆者認(rèn)為，以上 3 3 條相關(guān)地下水流速的要求，值得我們在后續(xù)聯(lián)絡(luò)通道開挖前，對周邊地下水環(huán)境情況進(jìn)行調(diào)查和方案審查時(shí)借鑒。3.2 地質(zhì)原因在聯(lián)絡(luò)通道范圍內(nèi)取出水樣經(jīng)現(xiàn)場品嘗發(fā)現(xiàn)水質(zhì)苦澀，咸味很重。對取出水樣進(jìn)行化學(xué)分析，發(fā) 現(xiàn)氯離子含量為 7392.37392.3，超出正常氯離子含量的1010 倍，土體內(nèi)水中含鹽量偏高，造成冰點(diǎn)溫度降低,凍土強(qiáng)度下降。因前期勘察文件上沒有提供該位置的水質(zhì)情況，凍結(jié)法設(shè)計(jì)單位仍然按照0 0C 冰

12、點(diǎn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，后經(jīng)過分析，如果出現(xiàn)本次氯離子含量超正常值1010 倍的情況，對應(yīng)設(shè)計(jì)冰點(diǎn)應(yīng)該為 -1.5-2-1.5-2 C . .3.3 冷凍效果不佳事情發(fā)生后，經(jīng)現(xiàn)場勘察，整個凍結(jié)壁可能存在問題:硼102梅墟港橋樁基開tr 活1W-2ELtn12r時(shí)704 750.0025.8U62卻I.D :46811CJ3*2.2就51曲-iaa.44,761. D11520.00.00OLD0.000-0aw0-D魯計(jì)矽IEmooAr34r5G掘1Z.7E精品文檔精品文檔A A、右線 3 3 根測溫管管溫度均較高，管片表面無結(jié)霜；精品文檔精品文檔B B、 保溫板未密貼，冷凍管保溫層未密貼，凍結(jié)效果不佳

13、，檢查鋼管片空檔無充填；C C、 C7C7 測溫孔有滲水現(xiàn)象，說明測溫孔位置未凍??；D D、 考慮到鹽水管道敷設(shè)較長， 鹽水流量壓力較小， 通過對上部鹽水支路流量檢測為 要求 3m3m3/h/h，證明鹽水支路頂部流量不足，影響頂部凍結(jié)效果。圖 3-4鹽水管道敷設(shè) 600 米長，影響保溫及鹽水壓力根據(jù)以上原因分析，認(rèn)為大概在開挖面對側(cè)中上部1 1 層灰色粉砂層，凍結(jié)出現(xiàn)薄弱環(huán)節(jié)，即出現(xiàn)“開天窗”現(xiàn)象。4 處理措施及效果根據(jù)事故發(fā)生情況及原因分析，現(xiàn)場采取以下處理措施以增強(qiáng)凍結(jié)效果：1 1、通過管片上注漿孔對地層進(jìn)行注漿，對可能的“開天窗”現(xiàn)象進(jìn)行封堵處理。先在右線聯(lián)絡(luò)通道洞門（冷凍交圈內(nèi)側(cè)）左側(cè)

14、底部和右側(cè)中上部各打一個注漿孔進(jìn)行注水泥漿，然后在右線鋼管片右側(cè)上部（冷凍交圈外側(cè)）打二個注漿孔進(jìn)行注水泥漿，先后一共注水泥19T19T，注漿壓力約為 0.2-0.25Mpa0.2-0.25Mpa。通過以上處理，左側(cè)安全門底部滲漏現(xiàn)象消失，右線c7c7 測溫孔不出現(xiàn)滲漏。2 2、在右線交圈內(nèi)側(cè)增設(shè)凍結(jié)孔重新凍結(jié)本聯(lián)絡(luò)通道原凍結(jié)設(shè)計(jì)方案中一共設(shè)置凍結(jié)孔 6767 個（左線隧道 5454 個包括 4 4 個透孔、右線隧道 1313 個）。按上仰、水平、下俯三種角度布置在聯(lián)絡(luò)通道和泵站的四周；設(shè)置8 8 個測溫孔（正面 2 2 個，背面 6 6 個）來監(jiān)測凍結(jié)壁厚度、凍結(jié)壁平均溫度、凍結(jié)壁與隧道管片

15、界面溫度和開挖區(qū)附近地層凍結(jié)情況；在與聯(lián)絡(luò)通道相接的隧道內(nèi)兩側(cè)非凍結(jié)處，設(shè)置 4 4 個泄壓孔（正面 2 2 個，背面 2 2 個）。具體情況如下圖：2m2m3/h/h，小于設(shè)計(jì)精品文檔精品文檔FT1圖 4-1【盛福區(qū)間】聯(lián)絡(luò)通道原設(shè)計(jì)凍結(jié)管立面透視圖及布孔位置圖5 5 月 1818 日-5-5 月 3030 日，根據(jù)冷凍法工點(diǎn)設(shè)計(jì)單位的冷凍管設(shè)計(jì)方案，直接在右線上部鋼管片上，增 加凍結(jié)管，用來補(bǔ)強(qiáng)對面凍結(jié)薄弱環(huán)節(jié)。共補(bǔ)打孔1414 個，孔深為 2 2 米。精品文檔精品文檔5 5 月 3030 日-6-6 月 2929 日，在原來凍結(jié)的基礎(chǔ)上，再次進(jìn)行補(bǔ)充凍結(jié)，并對1010 個測溫孔數(shù)據(jù)及凍結(jié)

16、壁形成情況重新進(jìn)行凍結(jié)效果評價(jià)?，F(xiàn)鹽水去路溫度達(dá)到-30-30 C,回路溫度為-28-28C，去回路溫差控制在 2 2C范圍內(nèi)，凍壁厚度達(dá)到2.8382.838 米，滿足設(shè)計(jì)要求 2m2m 的凍土厚度，凍結(jié)壁平均溫度為-10.6-10.6 C,低于設(shè)計(jì)要求-10-10C。補(bǔ)充 2 個測溫開挖面對側(cè)隧道補(bǔ)孔TC充 14 個凍結(jié)孔FJilU.LmJ補(bǔ)充底部 2 個凍結(jié)孔角度情況補(bǔ)充腰部以上12個凍結(jié)孔角度情況精品文檔精品文檔圖 4-3補(bǔ)充效果凍結(jié)情況圖3 3、凍結(jié)過程中，增強(qiáng)鹽水流量。在管路中添加增壓泵進(jìn)行流量增壓，圖 4-3鹽水干管中設(shè)置增壓泵4 4、在鋼管片將格倉內(nèi)用水泥砂漿充填及棉絮填充密實(shí)

17、。圖 4-4 鋼管片格柵填充水泥砂漿及棉絮5 5、在右線增加一排冷凍排管，以增大保溫面積，自隧道頂端到腰線位置處均用保溫板貼密實(shí)。為了判斷凍結(jié)效果在施工過程中還增加以下措施精品文檔精品文檔(1(1 )在右線在鋼管片與凍土間增設(shè)測溫孔2 2 個，分別設(shè)置在開挖面腰部并距離凍結(jié)孔內(nèi)側(cè)1 1 米位置,精品文檔精品文檔溫度監(jiān)測頻率調(diào)整為 2 2 次/天。（2 2 ）在安全門上安裝壓力表，密切觀測土體的壓力變化。（3 3）由于凍結(jié)管管路達(dá) 600600 米，在凍結(jié)管上安裝壓力表和流量計(jì)以監(jiān)測凍結(jié)管內(nèi)鹽水的壓力和流量。（4 4）在開挖前打設(shè)探孔，檢查凍結(jié)效果。通過采取以上加強(qiáng)凍結(jié)的措施，于 6 6 月 2

18、525 日66 月 2727 日打探孔檢查凍結(jié)效果，共打設(shè)探孔 6 6 個， 其中左線探孔深度為 5.195.19 米（已基本形成透孔），右線 4 4 個，深度分別為 2 2 米，1.51.5 米，2.52.5 米，4.34.3 米, 2 2 米，經(jīng)檢查無線性流水，符合要求。圖 3-13水平探孔及取芯情況圖通過重新對 1010 個測溫孔數(shù)據(jù)、鹽水去路溫度（-30-30C）,回路溫度（-28-28 C）及土壓的變化情況分析 計(jì)算和判斷，認(rèn)為凍結(jié)壁厚度達(dá)到2.8382.838 米，凍結(jié)壁平均溫度為-10.6-10.6 C,低于設(shè)計(jì)要求-10-10C。6 6 月 2828 日，通過再次開挖前節(jié)點(diǎn)驗(yàn)收會議，經(jīng)檢查和驗(yàn)收認(rèn)為達(dá)到開挖條件?，F(xiàn)場重新開啟安全門，進(jìn)行開挖施工，經(jīng)現(xiàn)場實(shí)地檢查及計(jì)算對比，凍結(jié)壁交圈厚度最大為2.92.9 米-3.0-3.0 米，基本與評估計(jì)算情況相符。開挖過程中，無任何滲水情況，7 7 月 5 5 日，順利完成聯(lián)絡(luò)通道上部通道開挖。5 經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)通過本次案例的分析，在采用凍結(jié)法施工聯(lián)絡(luò)通道工作中