田茂海

（太原市軌道交通發(fā)展有限公司，山西 太原 030000）

自1969年10月中國首條地鐵（北京地鐵1期工程）投運以來，地鐵以其安全、準(zhǔn)時、高速度、大運量、低污染等優(yōu)點獲得各級政府及市民的廣泛關(guān)注。截至2018年底，全國共有在建地鐵線路258條（段），總計6374km，預(yù)計投資額達(dá)42688.5億元[1]。但是，由于地鐵建造深度增加，地下情況愈加復(fù)雜，地鐵施工事故頻次漸多。城市軌道施工事故可能造成極大的經(jīng)濟(jì)損失，造成較為惡劣的社會影響，有必要對城市軌道施工事故進(jìn)行有效預(yù)防及科學(xué)治理。對此，國內(nèi)外研究學(xué)者進(jìn)行了大量的研究，丁烈云[2]首次應(yīng)用信息技術(shù)，進(jìn)行地鐵工程施工安全風(fēng)險控制，便于及時有效地采取施工控制和應(yīng)急措施；胡群芳[3]收集了2003—2011年我國地鐵隧道施工事故數(shù)據(jù)，為風(fēng)險管理實施提供了基礎(chǔ)資料，并為我國地鐵建設(shè)事故防范提供參考；高丙麗[4]提出基于模糊綜合評判法，確定不同管線的風(fēng)險等級，給出不同安全風(fēng)險等級的管線保護(hù)措施，建立地鐵施工鄰近管線安全風(fēng)險評估體系，為管線安全管理控制提供了可靠依據(jù)。

1 隧道事故處理流程分析

文章的研究僅針對盾構(gòu)隧道出現(xiàn)事故后的后續(xù)應(yīng)急處理手段，并未涉及隧道修建過程中的施工規(guī)范及事故預(yù)防等方面。隧道事故處理流程如圖1所示。從圖中可以看出，盾構(gòu)隧道挖掘出現(xiàn)事故（涌水涌沙）后，首先需要進(jìn)行搶險救災(zāi)，防止地面坍塌、周邊建筑物傾斜等災(zāi)害惡化問題；同時，第一時間組織專家對災(zāi)害原因進(jìn)行分析，根據(jù)分析結(jié)果對事故搶險手段進(jìn)行針對性指導(dǎo)。在搶險救災(zāi)過程中，同時進(jìn)行搶險過程中的監(jiān)測（地面沉降、隧道變形等），用以指示搶險救災(zāi)的效果。事故表征現(xiàn)象（涌水涌沙）基本消失，且監(jiān)測數(shù)據(jù)穩(wěn)定后，搶險過程結(jié)束。事故的發(fā)生可能對隧道質(zhì)量產(chǎn)生較大的影響，因此為了災(zāi)后隧道的使用能力，對隧道進(jìn)行災(zāi)后檢測及安全性評價。通過檢測結(jié)果確定隧道的適用性評定，通過安全性計算結(jié)果確定隧道的安全性評定，綜合確定隧道的性能。當(dāng)災(zāi)后隧道性能滿足設(shè)計要求時，隧道可正常使用；當(dāng)災(zāi)后隧道性能低于設(shè)計要求時，隧道需要對評價較低的檢測項進(jìn)行針對性修復(fù)。在隧道修復(fù)完畢且穩(wěn)定一段時間后，對隧道進(jìn)行加固效果檢測，主要包括焊縫質(zhì)量檢測、化學(xué)螺栓拉拔力檢測、鋼板及管片黏結(jié)質(zhì)量檢測等不同的檢測項。根據(jù)檢測結(jié)果對隧道加固效果進(jìn)行評價，若加固效果符合規(guī)范要求，則加固后隧道可正常投產(chǎn)使用，事故處理完畢。

圖1 隧道事故處理流程

2 太原某隧道事故處理工程應(yīng)用

上文描述的事故處理流程是根據(jù)太原某隧道事故總結(jié)而來，并在太原事故中進(jìn)行了工程應(yīng)用。為了對該事故處理流程適用性及針對性進(jìn)行詳細(xì)了解，文章首先介紹太原某隧道所處地質(zhì)狀況及事故的簡單描述。太原某隧道主要穿越的地層為黏質(zhì)粉土、砂質(zhì)粉土、粉細(xì)砂。該隧道右線洞門出現(xiàn)涌水涌砂險情，短時間內(nèi)涌水涌砂量迅速增大，造成右線區(qū)間第619環(huán)管片變形，隨著涌水涌砂量增加，右線區(qū)間第620環(huán)管片與第619環(huán)管片形成明顯錯臺，如圖2所示。

2.1 搶險救災(zāi)關(guān)鍵技術(shù)及過程控制

盾構(gòu)隧道挖掘出現(xiàn)事故（涌水涌沙）后，首先需要進(jìn)行搶險救災(zāi)?，F(xiàn)有的針對涌水涌沙的施工技術(shù)相對成熟，主要有超前導(dǎo)洞排水減壓、注漿法堵水等，需要根據(jù)具體情況針對性選用，并根據(jù)專家災(zāi)害原因分析對事故搶險手段進(jìn)行針對性指導(dǎo)。另外，在搶險過程中需要在搶險救災(zāi)過程中，同時進(jìn)行搶險過程中的監(jiān)測，主要監(jiān)測項目有地表及建筑物沉降、深部點沉降、隧道收斂及錯臺、隧道拱頂及線型等項目。監(jiān)測數(shù)據(jù)可以表明事故的影響程度，并指示搶險救災(zāi)的效果，在監(jiān)測數(shù)據(jù)基本穩(wěn)定后，搶險救災(zāi)過程基本結(jié)束。另外，監(jiān)測數(shù)據(jù)是事故后進(jìn)行數(shù)值分析的重要基礎(chǔ)。

圖2 隧道事故現(xiàn)場圖

例如，在太原某隧道事故發(fā)生后，軌道公司立即組織了相關(guān)單位及全線有經(jīng)驗的專家進(jìn)行事故原因分析。經(jīng)分析，由于隧道區(qū)段處在高靈敏地層且采用了鋼套筒接收新工藝等因素，進(jìn)而引發(fā)涌水涌泥突發(fā)事件，導(dǎo)致隧道下臥土體被掏空，襯砌環(huán)出現(xiàn)不均勻沉降和結(jié)構(gòu)遭到破損。根據(jù)原因分析結(jié)果，針對性地采取相應(yīng)手段進(jìn)行搶險救災(zāi)，采取“涌水點反壓+地面引孔注漿+隧道內(nèi)徑向注漿”堵漏等措施。另外，監(jiān)測單位對隧道上方地表及臨近的建筑物進(jìn)行加密監(jiān)測，如圖3所示。從圖中可以看出，險情發(fā)生后臨近的建筑物發(fā)生明顯沉降（＞13mm），說明隧道涌水涌沙對周邊地層帶來明顯損失。地面注漿后周邊建筑物沉降得到明顯控制，監(jiān)測數(shù)據(jù)趨于穩(wěn)定，搶險救災(zāi)過程結(jié)束。

圖3 險情發(fā)生(左)及注漿后(右)地表沉降數(shù)據(jù)

2.2 事故后隧道現(xiàn)狀檢測及安全性評定

在盾構(gòu)隧道發(fā)生事故后，管片間發(fā)生錯臺，連接螺栓存在拉伸，管片受到壓縮破損，隧道整體存在線型偏差，隧道表面存在破損。這一系列的病害可能導(dǎo)致隧道整體質(zhì)量不符合設(shè)計要求，有必要對災(zāi)害后隧道現(xiàn)狀進(jìn)行檢測。根據(jù)太原地區(qū)現(xiàn)場實際情況，隧道現(xiàn)狀檢測主要工作如表1所示。

表1 隧道檢測工作任務(wù)及目的

基于區(qū)間隧道經(jīng)歷的事故及現(xiàn)狀檢測數(shù)據(jù)，區(qū)間隧道結(jié)構(gòu)安全性分析計算包括隧道結(jié)構(gòu)的原設(shè)計工況和現(xiàn)狀工況。原設(shè)計工況包括原設(shè)計正常運營工況、正常施工工況，兩種工況下分別對襯砌結(jié)構(gòu)環(huán)內(nèi)承載力與裂縫進(jìn)行校核?，F(xiàn)狀工況分別對現(xiàn)狀下襯砌環(huán)安全性與環(huán)縫安全性進(jìn)行評定，考慮出現(xiàn)環(huán)間錯臺、環(huán)縫破損以及周邊地層改變后的結(jié)構(gòu)安全性和使用性。最后，基于現(xiàn)場檢測結(jié)果與計算校核結(jié)果，分別對結(jié)構(gòu)安全性與正常使用性進(jìn)行評級[5-8]。評級標(biāo)準(zhǔn)如表2所示。根據(jù)評級結(jié)果，可以對后續(xù)修復(fù)過程進(jìn)行指導(dǎo)，評級結(jié)果為A級的隧道項目符合規(guī)范要求，不必采取措施；評級結(jié)果為B級的隧道項目略低于規(guī)范要求，不明顯影響使用，可不采取措施；評級結(jié)果為C級的隧道項目不符合規(guī)范要求，明顯影響正常使用，必須采取措施進(jìn)行加固。

2.3 隧道不良狀況修復(fù)加固

根據(jù)結(jié)構(gòu)安全性與正常使用性評級結(jié)果，針對性地采取措施對評級結(jié)果較低的隧道進(jìn)行維護(hù)加固。維護(hù)加固的措施一般有地面空洞注漿、管片局部加固、環(huán)間內(nèi)張鋼圈、內(nèi)黏鋼板加固等措施。在太原某隧道事故中，采取地面、洞內(nèi)注漿等工程措施，改善隧道結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)，穩(wěn)定隧道結(jié)構(gòu)。但檢測及安全性評定結(jié)果表明結(jié)構(gòu)環(huán)間抗剪安全儲備降低，結(jié)構(gòu)使用性受到影響，應(yīng)進(jìn)行必要的修復(fù)處理。針對不同的受損情況，分別采取了不同的修復(fù)措施。

例如，對于安全性為B級的襯砌環(huán)（618～621環(huán)），鑒于其管片混凝土和部分連接螺栓受損，安全儲備降低，采用內(nèi)張鋼圈法進(jìn)行結(jié)構(gòu)整體加固處理；對于安全性為C級的環(huán)縫，采用沿隧道環(huán)向黏結(jié)鋼板的方式進(jìn)行環(huán)間抗剪加固，如圖4所示。

表2 安全性及使用性分級標(biāo)準(zhǔn)

圖4 隧道環(huán)向黏結(jié)鋼板現(xiàn)場圖

2.4 隧道修理后檢測

為掌握隧道結(jié)構(gòu)修理后的健康狀態(tài)，需要在加固一段時間（隧道加固穩(wěn)定）后對受損區(qū)間隧道修復(fù)后的加固質(zhì)量進(jìn)行檢測，確保修復(fù)后的隧道結(jié)構(gòu)質(zhì)量滿足設(shè)計要求。太原某隧道加固質(zhì)量檢測項目包括隧道洞徑測量、焊縫質(zhì)量檢測、鋼板及管片黏結(jié)質(zhì)量檢測、化學(xué)錨栓拉拔力檢測。不同的檢測項目對應(yīng)不同的隧道狀態(tài)數(shù)據(jù)，例如通過隧道洞徑測量確定隧道變形數(shù)據(jù)，通過焊縫質(zhì)量檢測確定焊縫表面或內(nèi)部的裂紋、氣孔、夾渣缺陷，通過化學(xué)錨栓拉拔力檢測錨固強度。通過這些數(shù)據(jù)評價隧道加固情況，若加固情況較差，需要重新進(jìn)行加固。通常加固情況滿足設(shè)計要求，隧道即可正常使用。

3 結(jié)束語

文章在分析太原某隧道事故的基礎(chǔ)上，形成了盾構(gòu)隧道事故后的一般處理流程，并且將事故處理流程應(yīng)用于該太原隧道事故處理過程中，得到的主要結(jié)論及認(rèn)識如下：（1）盾構(gòu)隧道事故（涌水涌沙）后一般經(jīng)過原因分析、搶險救災(zāi)、過程監(jiān)測、事后檢測、加固修復(fù)、修復(fù)后檢測等流程。通過過程監(jiān)測確定搶險救災(zāi)的效果并對其進(jìn)行指導(dǎo)，通過事后檢測確定災(zāi)后隧道結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，通過修復(fù)后檢測確定加固修復(fù)效果。通過一系列流程相互關(guān)聯(lián)，形成了從盾構(gòu)隧道事故發(fā)生到解決的完整處理流程。（2）將形成的盾構(gòu)隧道事故處理流程應(yīng)用在太原某事故隧道中，成功解決了太原某隧道事故。該工程應(yīng)用充分證明盾構(gòu)隧道事故處理流程較為可靠，可以為其余隧道事故提供借鑒。