地铁矿山法施工突发性落拱的处理

　　摘 要：本文以某地铁区间隧道某段出现突发沉降，引起上台阶拱架下沉，根据现场条件，采用了一系列加固措施，将变形拱架进行了托换。处理过程及时、简单、有效，希望能给大家提供一些处理与此相关问题的参考。

　　关键词：隧道矿山法施工,落拱处理

　　1 工程概况

　　某地铁区间隧道开挖采用矿山法施工，分左、右双线，左线隧道全长756.121m，右线隧道全长766.35m,内设施工竖井一座。

　　本区间隧道的岩土层，按成因时代、岩性特征、埋深分布条件及物理力学性质，可分为以下情况。

　　①-1杂填土：层厚0.60-3.00m;

　　②-1b2粉质粘土;层厚2.50-4.90m;

　　J1-2x-2a中风化砂岩：层理倾角多小于200，层厚1.50-14.60m;

　　J1-2xn-2b中风化泥岩:裂隙较发育，遇水软化，层厚0.90-11.00m。

　　区间隧道西段位于岗间低洼地，隧道混粘性土卵石层上均为黑色粘质土，流塑状(距车站长度为90m)。隧道在掘进时发现地质变化与原勘察报告有出入，围岩变化多样，为保证施工掘进安全，经业主及专家论证，变更围岩由Ⅴ级改为Ⅵ级，支护措施进行加强，采用大管棚施工并辅以超前小导管开挖，进尺缩小为50cm/榀。

　　2 突发性落拱事故经过及紧急处理措施

　　*年*月*日下午在隧道上部掌子面超前小导管管棚施工完毕后，进行正常掘进施工时，隧道右线K20+750～K20+700里程段发生突发性沉降，掌子面喷射砼面出现裂缝，裂缝长度贯通整个隧道上部断面，宽度最大处约6cm，且支撑钢架出现明显变形(经测量拱顶累计沉降约35cm)。

　　在险情出现后，监理部立即组织承包单位施工人员进隧道查看，并现场研究确定以下紧急处理措施：

　　第1步：首先安排施工人员对已发生沉降位段的钢格栅进行加固

　　使用20#工字钢做竖向支撑，撑住已发生沉降部位的钢架，同时安排施工人员在每榀格栅钢架拱脚位置补打2m长φ42的钢管进行加强固定，并且钢管与钢格栅主筋焊死，阻止继续下沉。

　　第2步：完成第1步后在下沉部位拱架的拱脚部位增加临时性横撑

　　横撑采用20#工字钢，防止因拱架下沉而造成变形。

　　第3步：联系沉降监测单位加强监测控制

　　由于隧道处于城东交通主干道下方，在发生事故的沉降区段紧急设置了拱顶沉降点、收敛点及路面沉降点，并要求监测单位每4小时监测一次，根据测试数据指导现场施工抢险。

　　3 隧道事故分析

　　经过紧急抢险，现场拱架已停止落拱。而后业主、设计、勘察、监理及承包单位技术人员开会讨论分析，该区间隧道为浅埋暗挖隧道，所经地段地质条件复杂且较差，特别是横通道以西地段，岩层主要是以淤泥质土和卵石层为主，地下水丰富，围岩遇水则软化、塌落，属于Ⅵ级围岩。

　　在此段里程发生坍塌后已经进行了设计变更，增加了φ108大管棚超前支护，并且钢格栅间距由原来的75cm调整到50cm。

　　由于岩层为IV级围岩，为增加掌子面的稳定性，上台阶施工采用预留核心土法，弱爆破开挖，人工使用风镐进行修边后立即架设钢格栅，并在管棚空隙处插打φ32超前小导管，小导管长度3m。

　　为降低施工风险，加快施工速度，故施工过程中锁脚均为补打，即施工掘进的同时将后面的核心土清除，随掘进随清除，保证核心土的预留长度。清除核心土后的部位两侧拱脚部位及时补打锁脚锚杆，并与钢架主筋焊接。

　　在此里程段左线由于地质条件较差，拱顶上方土层空隙较大(大管棚注浆时周边河流处有明显跑浆)，虽然隧道未开挖前土层属于稳定状态，但是一旦开挖其稳定性即被破坏，而围岩自身为IV级围岩承载力较差，加上事故发生前南京出现罕见长时间暴雨，路面积水较多，造成拱顶上方静载过大，使隧道初衬被压开裂而造成沉降。

　　4 处理方法

　　事故发生后，在原有施工组织设计方案的基础上进一步采取相关措施对发生沉降部位进行加固处理，并制定下一步施工处理方案。

　　第一步要求承包单位及时对地面沉降区段以及隧道内格栅钢架下沉部位进行紧急注浆，并且注浆压力控制在0.5MPa左右，以达到围岩的稳定作用;

　　第二步及时联系监测单位加强对落拱部位的拱顶及路面监控量测，监测频率由原来两天一次改为一天两次，运用监测数据指导进一步施工，以及确定后续的处理方案。

　　4.1 由于上半断面开挖采用弧形开挖、保留核心土的方法，开挖时要严格控制超挖、欠挖现象，每循环进尺为50cm。弧形开挖并完成初喷后，立即进行初期支护，按50cm间距架立工字钢拱架，工字钢拱架采用I18工字钢加工而成，钢架架立完成3榀后，做混凝土护拱一次，如此循环。

　　为防止拱架沉降，在拱脚纵向铺设I20工字钢，并且在铺工字钢之前在其下铺砂夹碎石垫层20～30cm，给铺设的工字钢沿边墙下方垂直搭接50cm长的工字钢，和边墙的拱架密切连接。拱部拱架立好后，及时浇筑混凝土将拱脚以上、及纵向铺设的工字钢包住。

　　4.2 隔榀更换拱架进行处理。

　　待下部土方平整后在拱架部位增加一道临时竖撑(与上部横向工字钢支撑连接)，搭设临时支架平台并且在相邻两榀钢架之间采用风镐将砼凿出凹槽，满足正常标高和中线位置后安装钢架、预留纵向连接筋接头，并施工锚杆和锁脚使其加固稳定，然后切割原连接钢筋及锚杆后喷射砼。将重新安装的钢架采用纵向连接筋焊接牢固，依次施工并拆除钢架直至施工完成。

　　4.3 待换拱处理完成，按设计完成下半断面的开挖支护工作。

　　5 结论

　　在本次事故发生及处理过程中，监理部始终坚持以监测数据来指导施工，及时组织人员迅速有效的进行抢险，通过一系列的紧急加固措施，并未造成更大的损失。希望此次处理过程及采取方法措施能给大家提供一些参考。

《地铁矿山法施工突发性落拱的处理》

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