李夫杰

摘要： 本文以哲學反演法思維為工程事故主要推理手段，結合對施工現場環(huán)境、監(jiān)測數據的分析總結，對杭州地鐵二號線某地鐵車站盾構接收時的涌水涌砂現象進行了深入解剖，并得出結論：哲學思維的反演法對分析工程事故、預測工程趨向和結果有很好的實用性，它能快而準的分析得到事故的原因、工程的趨向和結果，從而降低工程事故的發(fā)生率并減少其所造成的損失。

Abstract： Taking the philosophical inversion thinking as the main reasoning means of engineering accident， combined with the analysis and summary of construction site environment and monitoring data， this paper explored the gushing water and sand phenomenon in the shield reception of one subway station in Hangzhou Metro No.2 Line， and got the conclusion： philosophical thinking of inversion was good for the analysis of engineering accidents and the prediction of trends and results of the project， can give cause of the accident， engineering trends and results quickly and accurately， thereby reducing the incidence and losses of engineering accidents.

關鍵詞： 反演法；盾構接收；涌水涌砂；工程事故

Key words： inversion；shield reception；gushing water and sand；construction accident

中圖分類號：U231+.3 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2015）23-0079-03

1 研究背景及意義

目前我國經濟發(fā)達的城市大多已開始或著手修建地鐵，尤其是東部沿海地區(qū)城市地下鐵道工程更為興盛，在此建設過程中越來越多的地鐵車站深基坑工程展現在繁華的都市之間[1]。隨之而來的就是越來越多的深基坑、區(qū)間隧道需要在城市建筑密集區(qū)域施工，且大多鄰近已有建構筑物、地下及地上市政管線設施等。又因軟土地區(qū)深基坑施工過程中極易引起周圍地層及建構筑物沉降或變形，且不好控制，稍有不慎就會產生極大的安全隱患。所以對軟土地區(qū)地鐵施工的重視程度和正確的施工思維方法尤為重要，能在很大程度上降低地鐵施工對周圍已有建、構筑物與地下市政管線等設施產生的不利影響[2][3]，并對減少地鐵工程所產生的安全隱患和財產損失有重要意義。

2 工程概況及特點

2.1 盾構接收、始發(fā)洞口地質概況及工程環(huán)境

①本工程盾構洞口地質情況如表1所示。

②工程環(huán)境。

本次盾構接收井設在某車站端頭井內，車站處于東西向交通要道中間，兩邊50米外為商業(yè)住宅區(qū)，端頭井東側25m左右有一座橋，橋下為一南北向寬10m深2m左右河流。如圖1所示。

2.2 盾構端頭加固范圍及加固要求

①進出洞端頭地層加固范圍：縱向為車站槽壁以外9m，橫向為洞圈以外各2.5m，深度為隧洞底板以下2.5m。如圖2所示。

②加固要求。

1）加固土體無側限抗壓強度為0.8MPa～1.2MPa。

2）滲透系數≤1.0×10-8cm/s。

3）9m寬加固帶除緊鄰車站圍護結構地下連續(xù)墻外40cm左右范圍采用高壓旋噴樁加固之外，均采用三軸攪拌樁加固。三軸攪拌樁為密排樁，成樁直徑Φ850@600。高壓旋噴樁直徑Φ800@600，采用三重管高壓旋噴，壓力28～30MPa。

2.3 工程特點

根據地質勘察報告，施工場地處于典型的富水軟土地區(qū)，廣泛分布第四紀海相沉積的厚層軟土，具有“天然含水量大于或等于液限，天然孔隙比大于或等于1.0，壓縮性高，強度低，靈敏度高，透水性低”等特點。盾構掘進多處于④淤泥質粘土、③淤泥質粉質粘土、③1粉砂層范圍，盾構接收施工時及易發(fā)生涌水涌砂及塌方、沉降現象。

3 盾構接收前的準備工作

3.1 探孔試驗

在左線盾構接收前20天左右，對盾構接收洞門進行了探孔實驗，探孔方案中探孔分別布設在距洞門邊緣25～30cm處1點、3點、5點、7點、9點及中間位置。結果在打完1點鐘位置探孔后發(fā)現有涌水現象，之后對1點鐘位置探孔進行了封堵。然后又對7點鐘位置進行了探孔實驗，結果涌水現象比1點鐘位置還要明顯，隨即進行封堵，以免事態(tài)擴大。

3.2 洞門后的注漿加固

在1點、7點鐘位置的探孔試驗之后，試驗終止。為不影響盾構接收，隨后緊急對洞門滲漏水問題進行了原因分析，并對洞門后進行雙液漿注漿加固。加固點分別布設在距離洞門邊緣20～25cm處12點、2點、4點、6點、7點、9點、10點及中間位置。注漿順序為中心點→2點→10點→4點→9點→7點→12點→6點。雙液漿凝固速度為60秒，注漿壓力5～6MPa。用同樣的方法也對右線盾構接收洞門后進行了預加固。

3.3 再探孔

注漿加固完成后，采用接收前探孔試驗方案對洞門再次進行探孔試驗，無涌水涌砂現象，只有4點、9點鐘孔位有少量滲水現象，表面上分析不影響盾構接收。

4 盾構接收時涌水涌砂

盾構在掘進最后10m時各種參數一直都在預計范圍內，出土正常，并無異?，F象。但是在盾構刀盤剛剛掘出洞門后，刀盤周圍下半部分開始涌水，之后10分鐘左右伴隨涌砂現象發(fā)生。

5 補救措施

5.1 塞棉被

在洞門口刀盤周圍塞棉被，使涌水涌砂速度減緩，阻止涌水涌砂的勢頭。

5.2 注漿加固

在涌水涌砂勢頭減緩之后在洞門及洞內同時多臺注漿機進行注漿加固。因當時涌水涌砂勢頭很緊，單單在洞門進行注漿加固無法完成對洞門涌水涌砂的封堵[4]。只能采取洞內洞外多臺注漿機同時進行雙液漿、聚氨酯注漿加固才能慢慢減緩涌水涌砂勢頭，最后達到止住涌水涌砂的效果。

6 原因分析

6.1 洞門周圍水源及滲水通道的存在

首先，經過接收前的準備工作后，正常情況下在盾構接收時不會出現涌水涌砂現象。而且在洞門加固完成后再次進行了探孔試驗，只有少量滲水現象發(fā)生。由此判斷當時只是洞門及洞門周圍近距離（30～50cm）范圍完成了加固，洞門周圍存在大量水源，及通往水源補給的水流通道。所以在盾構進洞時，洞門破壞，在洞門周圍大量水源的不平衡壓力下，水源突破洞門封堵噴涌而出。如果僅僅是洞門周圍有積水，那么涌水不會源源不斷而且越來越大并隨之伴有涌砂。所以由此判斷洞門周圍水源一定存在通往水源補給地的水流通道（或者叫做滲水通道）。從圖2可以看到在距離盾構接收井東側30m左右位置有一條南北向河流，此河流應為此次涌水的重要水源補給地。

6.2 滲水通道的形成

在基坑開挖后一段時間，基坑周圍就開始有滲漏水現象，因為當時滲漏水不大，沒有引起足夠的重視，滲漏水問題也是沿海一帶深基坑工程的通病。后來到車站主體結構完成之后，盾構接收井周圍還存在滲漏水現象，而且越來越嚴重。所以，從基坑開挖到主體結構完成再到盾構接收的一年多時間里，此處附近一直存在著越來越大的滲漏水問題，加之軟土地區(qū)地層軟、層理發(fā)育，地下各種管線、管溝的存在，都為滲水通道的形成提供了充足的條件，而且后來的涌水涌砂現象也充分證明滲水通道形成了。

6.3 滲水通道的形成時間

在車站基坑開挖前，盾構端頭三軸攪拌樁加固已經完成，所以盾構斷頭加固后一段時間并沒有水流形成，斷頭加固的水泥漿液也不會被水流帶走，端頭加固正常，這一點可從盾構接收前的最后10m推進一切正常而得到佐證。這一點也可證明滲水通道形成于盾構斷頭加固體固結成型之后。

由于目前技術原因，在盾構斷頭三軸攪拌加固體與車站圍護結構之間還有一個40cm左右寬的間隙條帶加固不到，此間隙帶設計在盾構接收前2個月采用高壓旋噴樁加固完成。但事實表明，高壓旋噴樁對此40cm左右寬的間隙條帶并未加固成功。其原因就是在高壓旋噴加固時，此處已經形成滲水通道，而且滲水通道已相當發(fā)育，在車站內外不平衡水壓力作用下，水由外向內持續(xù)滲流，并在外部形成滲水通道通往水源補給地。這樣車站外部一定范圍內就存在持續(xù)流動的動水，以滲水通道為主干，形成流動的水流網。所以在高壓旋噴樁加固間隙帶之后（由于旋噴水泥漿液凝固期很長）還未凝固，水泥漿液就被車站外部流動的水流網所帶走，導致加固失效，而且還破壞了原本的地層結構，使間隙帶的土體更容易被水流帶走流進站內[5]，而在間隙帶體內形成大量的積水空間和積水。

通過以上分析，可知滲水通道的形成時間應該在盾構斷頭三軸攪拌樁加固體固結成型之后，間隙帶高壓旋噴樁加固之前。

本工程在盾構接收涌水涌砂后，也正是通過哲學的反演法思維，快速而準確地分析出了事故的成因，才能在事故發(fā)生后正確而快速的減緩了事態(tài)的發(fā)展，并最終成功封堵，而未對周圍環(huán)境造成嚴重的影響。

7 結論

①施工過程中對事故的發(fā)生要有敏銳的嗅覺和分析能力，哲學思維的反演法對分析工程事故、預測工程趨向和結果有很好的實用性，它能快而準地分析得到事故的原因、工程的趨向和結果，從而減少工程事故所造成的損失，也能減少或避免工程事故的發(fā)生和發(fā)展。

②軟土地區(qū)地鐵施工是一項系統工程，它不僅要與時間、空間賽跑，還要清晰地認識和理解工程的來龍去脈，這樣才能在突發(fā)狀況時對癥下藥，得心應手。對工程施工過程的重視、施工過程的嚴密控制、施工過程的觀察分析，可減少工程的事故發(fā)生率。

參考文獻：

[1]劉建航，侯學淵.基坑工程手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1997.

[2]白廷輝.上海軌道交通深基坑工程新技術與實踐[J].地下空間與工程學報，2005，1（4）：556-559.

[3]黃海濱.上海地鐵車站施工中的環(huán)境保護技術[D].上海：同濟大學博士學位論文，2000.

[4]白云.軟土地基劈裂注漿的加固機理和應用[D].上海：同濟大學碩士學位論文，1988.

[5]劉建航.地下墻深基坑周圍地層移動的預測和治理之二—基坑周圍地層移動的預測[J].地下工程與隧道，1993（2）：2-15，23.