盾构隧道工程事故案例分析1

盾构法隧道工程事故案例分析及风险控制 上海市土木工程学会

傅德明

盾构法隧道已经发展到十分先进和安全的技术,但是由于地质水文条件的复杂性,或由于施工操作的错误,还存在许多风险,近年来,我国的盾构隧道工程也出现一些工程故事,因此, 隧道工程的安全和风险控制十分重要.

1、 盾构法隧道工程事故分析和风险控制 1.1 南京地铁盾构进洞事故

事故描述：

1.工程概况

南京某区间隧道为单圆盾构施工，采用1台土压平衡式盾构从区间右线始发，到站后吊出转运至始发站，从该站左线二次始发，到站后吊出、解体，完成区间盾构施工。

该区间属长江低漫滩地貌，地势较为平坦，场地地层呈二元结构，上部主要以淤泥质粉质粘土为主，下部以粉土和粉细砂为主，赋存于粘性土中的地下水类型为空隙潜水，赋存于砂性土中的地下水具一定的承压性，深部承压含水层中的地下水与长江及外秦淮河有一定的水力联系。到达端盾构穿越地层主要为中密、局部稍密粉土，上部局部为流塑状淤泥质粉质粘土，端头井6m采用高压旋喷桩配合三轴搅拌桩加固土体。 2. 事故经过

在盾构进洞即将到站时，盾构刀盘顶上地连墙外侧，人工开始破除钢筋，操作人员转动刀盘，方便割除钢筋，下部保护层破碎，刀盘下部突然出现较大的漏水漏砂点，并且迅速发展、扩大，瞬时涌水涌砂量约为260m3/h，十分钟后盾尾急剧沉降，隧道内局部管片角部及螺栓部位产生裂缝，洞内作业人员迅速调集方木及木楔，对车架与管片紧邻部位进行加固，控制管片进一步变形。仅不到一小时，到达段地表产生陷坑，随之继续沉陷。所幸无人员伤亡，抢险小组决定采取封堵洞门方案。 3．处理措施

抢险小组利用应急抽水泵排除积水，同时确定采取封闭两端洞门的方案，在该车站端头外层钢筋侧放置竹胶板，采用编织袋装砂土及袋装水泥封堵，迅速调集吊车及注浆设备进场，采用钢板封堵洞门；始发站洞内积极抢险，利用方木对车架与管片进行支顶，在无法控制抢险的情况下安全撤出作业人员，在洞内进行袋装水泥

1

挡墙施工，共用水泥90t，码砌过程中有局部渗水，为确保挡墙稳固，决定在始发站洞口堵封，之后开始拆除洞口钢轨。

第二天，盾构到达车站端头继续洞门钢板封堵，并及时浇筑混凝土34m3,在钢板背面架设工字钢作为斜支撑；根据地表沉降情况，调集设备进行地表注浆加固。始发站洞口施工袋装水泥挡墙，利用管片小车用龙门吊吊运到井下，人工码砌并开始加工钢筋网片及模板。

第三天，接收车站端头2根型钢支撑已全部架好，继续向已封堵好的钢环内浇灌混凝土。但钢环下部又出现漏水、漏砂现象，现场组织人员用袋装水泥、棉被堵漏，并增加水泵抽水，晚上安装2根钢支撑，井下立模浇筑右线盾构井2m高范围内混凝土。

之后几天，始发站水泥挡墙施工完成，安装钢筋网片及模板，纵横向设置型钢支撑。端头井两侧继续钻孔并注双液浆，右线端头浇筑混凝土，地表沉陷处土方回填，端头井左侧立模。后向洞内注水，注水速度为51m3/h，并用聚氨酯堵漏。

事故发生10日后，接收车站端头部位继续浇筑混凝土，险情得到有效控制。

1.2广州地铁泥水盾构越江施工塌方处理

广州地铁3号线沥～大区间隧道工程（地质剖面图见图1）采用2台泥水加压平衡盾构机施工，盾构直径φ6260mm。盾构自南向北推进，穿越宽312m的三枝香水道，江底隧道覆土厚度为7.4m -8.6m。河水深度在涨潮时为6.5m，在退潮时为

2

4.7m。大部分掘进的断面为上软下硬地层，岩石（中风化岩层）的抗压强度为7.0～8.3MPa。

左线盾构机于2004年9月5日凌晨1:20刚刚进入江面时（切口741环，以下环号皆为切口环）发生塌方事故，范围约8m×8m，同时造成河堤下陷。立即采用以下措施：

1、对塌陷区回填C20水下混凝土130m3；

2、采取堆筑沙包、安装钢支顶等措施进行江堤加固防止块石塌落。 3、24h值班对塌方区进行地表观测；

4、由于左右线中心距16m，对右线靠近左线侧采取隧道内补充注浆和隧道内位移监测；

9月6日20：353，待回填砼初凝后，重新启动盾构。

9月13日凌晨，掘进至744环，有发生第二次江底塌方，范围11m×5m，停机。 随即对塌方处进行粘土回填，多次累计150m3。9月14日～9月19日，掘进745～755时，为防止压力波动，停止反复正逆洗疏通管路，采取逆洗掘进通过塌方区。

整个事故处理至9月21日基本结束。

河村断层支断层岩体破碎,富水性较好,岩质坚硬.

3

塌方原因分析：

739环开始频繁堵管，739环在反复停机疏通环流系统中掘进了3天，严重堵塞和反复正逆洗循环扰动了薄弱的江底覆土，使隧道上部的淤泥层进入盾构泥水舱，由此引起江底塌方漏斗，并影响堤岸的抛石塌落进入泥水舱。

1.3上海地铁某区间隧道盾构磕头事故

事故描述：

1.工程概况

根据对事故段地质进行补勘得到的报告，盾构下部约三分之一处于⑤1a和⑤2层砂性土体中。⑤1a层具有松散、微承压水和承载力低等特性，在动水压力差的作用下易产生渗流液化，流砂和突涌等不良地质情况，⑤1a不良地质对盾构施工及该段隧道后期运营有较大影响。

2.事故经过

盾构掘进至下行线632环(切口在638环)时由于地质突变，盾构机叩头出现整体下沉；掘进至650环（切口在656环）时盾构掘进姿态恢复可控；到670环与新设计线路拟合，盾构恢复正常掘进。

由于盾构下沉，隧道轴线较设计线路偏低。经线路取中调整后， 形成615～645环隧道偏高，最高点634环+330㎜；646～670环偏低，最低点656环-216㎜。部分管片破损较大；635环～648环隧道上方为6层无桩基老建筑物，施工处理中房屋沉降较大。

4

事故段施工示意图

3.处理措施

发现险情后，施工单位采取了如下措施： 1、管片下调及房屋保护

对超高设计线路段(626～638环)管片采用下部泄压取土，上部注浆的措施使隧道整体下调1～3㎝；同时，根据地表建筑物监测数据对隧道邻接块吊装孔进行注浆，确保建筑物安全。

2、管片上调及地层加固

隧道低于设计线路段（651～663环）对管片底部注浆，上部泄压放浆取土的措施使隧道整体上浮2～4㎝，线路上调与地层加固一并进行。

3、对于⑤1a和⑤2层地质较差段(635～670环)通过分层注浆加固隧道下卧层，改良土体，提高承载力及防止地层振动液化。加固范围：隧道下部120°范围；加固地层厚度为隧道外3m。注浆孔布置：拱底块吊装孔（SD）及在拱底块吊装孔两侧相隔24°加钻4个注浆孔，即每环5个注浆孔。加固范围3米，分三层注浆加固；注浆芯管采用花钢管，长度分别为L=3.5m、2.5m、2m。

4、管片堵漏止水，管片渗漏水部位主要以注水泥浆或丙烯酸盐浆液为主，压力保持0.2～0.5Mpa之间，注浆量控制在0.5～1.5m3之间。 根据初次注浆封堵效果，对堵漏效果不明显及掘进过程中管片背部破损的部位在管片环缝间采用聚氨脂浆液进行封堵。

5、破损管片修补

管片破损面较大部分出现露筋的部位，根据设计批复方案进行修复。隧道管片破损严重，又处于受拉应力作用区，采用粘贴碳纤维布进行补强加固。

本段管片堵漏和修补工作结束后，进行管片防水嵌缝施工，为加强本段管片的防水能力，630～660环采用全环嵌缝方式施工。

5

抢险措施施工示意图

1.4 拆除封门后出现涌土、流砂，洞口土体流失 工程概况：

该风井结构为地上一层，地下五层钢筋混凝土结构，风井地下部分为24.2m×15.6m矩形基坑，深约31.7m。

风井围护采用厚1.2m、深49.7m的地下连续墙。隧道采用内径为5.5m，外径为6.2m，衬砌厚度为0.35m，钢筋混凝土管片宽为1.2m的。风井盾构进、出洞处采用高压旋喷加固，qu≥0.5～0.8MPa；地下墙外侧采用高压旋喷桩加固，从地面至坑底以下3m，qu≥1.0MPa；均满足设计要求。 事故经过及处理措施：

（1）2006年5月某日凌晨，施工单位在盾构已经安全进、出风井一个多月的情况下，拆除上行线进洞防水装置，过程中发现上行线进洞处下方局部渗漏水。抢险人员随即采取隧道内压水泥袋或黄砂袋压重、堵漏、注双液浆、注聚氨脂、隧道内支撑和加密对隧道和地面沉降监测等措施，第一次险情得到控制，未对社会及周边交通造成影响，也无人员伤亡。根据这次险情对隧道的影响，工地抢险指挥部布置下一步抢险工作任务，分别采取地面注浆、打降水井措施。

6

地面注浆加固

（2）数日后，左右风井上行线出洞口发生漏水漏砂现象（第二次发生险情），现场抢险人员再次抢险，用水泥封堵上行线出洞口漏水点，抢险队伍立即赶到风井现场，对隧道内进行聚氨脂注浆，堵漏成功。之后继续采取地面注浆和降水井措施，对因流砂所造成的地下空隙进行填充。

（3）三天后的下午，风井上行线进洞口附近再次发生漏水流砂现象，抢险人员立即采取隧道内注聚氨脂，到晚上再次堵漏成功。 3.事故原因

通过对施工及险情发生过程的调查和初步分析得出，加固体与基坑围护体之间、加固体与隧道管片之间存在有渗水通道，在洞口止水装置拆除过程中，流砂在高承压水作用下，从渗水通道处涌出（突涌），造成险情。 总结：

在本次事故期间，地面共打孔46个，地面共注双液浆约99.7吨，隧道内注双液浆约48.15吨，地面和隧道内共注聚氨酯17吨，根据大致估算，发生险情流砂流失量约260～300 m3，地面和隧道内总注浆量近300 m3，流失量和注浆量基本持平。

由于措施及时、有力，抢险取得成功。整个抢险过程未发生任何人员伤亡，对周围环境等也没有造成大的影响。险情造成盾构进、出洞段管片变形和破损，管片的变形和破损尚在可修复范围内。 1.5 台北地铁某通风竖井涌水、涌砂事故

1981年4月，台北地铁某标段通风竖井发生涌水、涌砂事故。 工程概况：

7

该通风竖井为内径23.6m之圆形断面结构，井深35m，井壁为1.2m 厚的连续墙，连续墙深度为64.5m，且水平钢筋完全连接，使连续墙形成一完整管状，因此，内部无需施做内支撑。竖井与盾构隧道间采用柔性连接。 事故经过

当天上午，施工人员正在施工洞口防水层时，隧道扩挖处右侧仰拱部出现大量涌水，施工人员立即设法止水，但水流量及水压甚大而无法遏制，竖井周围土壤随涌水不断流入井内，并沿已施工完毕的隧道线倒灌至邻近的接收井，造成土壤流失及地层下陷。据调查，影响范围为通风井南侧57～75m之间，六栋房屋受损，临近管线破坏，路面产生裂缝。而工程本体已完成的上行隧道有23环遭挤压、变形，通风竖井、已完成线上下行隧道及邻近的接收井遭水土淹埋。 处理措施：

事故发生后，首先通知警察局和消防队疏散附近居民，封闭现场，切断水电。为使通风井内外水压平衡，降低泥沙继续涌入速度，先进行竖井内灌水，然后回填土方，并压实、注浆。进行工程本体及其余受损管线、建筑物、路面的修复工作。 事故原因：

①地下水是造成此次事故的主要原因，事故发生前，没有很好的进行处理。 ②事故发生前，监控、量测资料没有反映出任何征兆，因此，在隧道内发生极小量渗水并未引起施工人员的重视。 预防措施：

①施工全过程均应小心谨慎，现场内出现任何迹象或征兆均应保守处理。

8

②应妥善处理地下水，注浆止水需在妥善的保护下进行，以免破坏本身结构。1.6 上海某隧道漏水事故

事故经过：

上海某上行隧道内在检查时发现封堵墙处管片上方有局部渗水情况。渗漏位置为管片上部封顶块与邻接块的环缝（圆环“11点钟～1点钟”范围），见下图所示。

隧道渗漏点示意图 新增漏水点位置示意图

进过多方努力，两处漏水点均被有效封堵。新的漏水点又出现在封堵墙左上方位

置，漏水点处Φ1.5寸流量的水流进入上行线隧道内，且漏水趋势愈发严重。 处理措施：

(1) 在发现渗漏情况有逐渐变大的趋势后，立即进行管片壁后聚氨酯堵漏，共用去聚氨酯10桶，管片环缝漏水得到控制。对于新出的漏水点，有关各方紧急商定采取抢险措施：一、针对上行线封堵墙正面左上方漏水点，压注聚氨酯进行堵漏。二、在隧道上方地面，即江中围堰平台上，对封堵墙后面的隧道内部及周边进行填充注浆。通过以上措施，渗漏得到控制。同时，在上行线隧道内安排人员值班，进行即时监测汇报动态变化情况。

(2)为了保证渗水情况能更好的控制，随后开始进行地面注浆工作。充填注浆孔位布置为：在上行隧道内布置一孔，隧道两侧各布置一孔。隧道内孔位注浆以注浆量和注浆压力双重控制，初定注浆量（连接段土体5%充填率）为10m3左右，注浆压力0.3～0.4MPa。隧道两侧注浆以压力控制为主，为0.3～0.4MPa。浆液为单液水泥浆，水灰比0.6。

(3)之后又通过隧道内及两侧孔位注浆，隧道内渗水情况进一步减小，渗漏由不间断线流变为滴漏形式。

(4)最后对上、下行隧道范围进行低压力（0.3～0.4MPa）的充填注浆，一方面对原9 冻土起到持续充填作用，另一方面也可对后续江中连接段水平冻结区进行土体改良。

1.7 广州地铁盾构施工引起地面沉陷事故 工程概况：

2006年1月某日上午，广州市地铁线某区间盾构施工路面发生沉陷，沉陷区域直径约6米，深度为60厘米，地面是该线地铁单位的一个项目经理部。 事故经过：

发生下陷的路面位于该项目部西侧围墙根下，水泥路面从四周朝路心凹陷，中心处下沉半米多深，路面的围墙受牵引后，墙壁出现大量裂痕。

事故因地下水流失引起。警方封锁了周边道路，为减少对交通的影响，施工单位在现场启动应急预案。 事故原因：

据专家分析，该地段为地质条件极复杂的断裂带，且上部为回填沙土层，沉陷处地下水丰富。因施工中机器扰动了地层，地下水流失而引起路面局部沉陷。

1.8 上海地铁双圆盾构隧道施工沉降过大 工程概况：

该区间隧道选用1台Φ6520mm×W11200mm（外径×宽度）辐条式双圆盾构施工。盾构总掘进长度为1458.048m，总推进环数为1215环。隧道管片采用预制钢筋混凝土衬砌管片，采取错缝拼装。管片外形尺寸Φ6300mm×W10900mm（外径×宽度）、内部尺寸Φ5700mm×W10300 mm（内径×宽度）,厚度300 mm，宽度1200 mm。1环管片由8块圆形管片、两块大小不同的海鸥形管片和1块柱形管片组成，共计11块。

10

事故经过：

盾构推进至+37环,切口的位置大约在+41环,地表点对应位置在CX9～CX10之间。上行线地表点CS9二十四小时变化量为-14.76。下行线地表点CX4、CX5、CX6、CX7、CX8、CX8-1、CX8-2、CX8-3二十四小时变化量其值分别为-7.98、-7.56、-6.88、-136.76、-124.20、-125.50、-102.38、-36.05。下行线地表点CX2-1、CX3、CX4、CX5、CX7、CX8、CX8-1、CX8-2、CX8-3累记变化量为-40.20、-131.10、-48.99、-40.11、-133.38、-120.53、-126.50、-102.16、-33.80。

盾构推进到46环，切口的位置大约在+50环，地表点对应位置在CX11。上行线CS9累记变化量为-89.88。下行线CX3、CX4、CX5、CX6、CX7、CX8、CX8-1、CX8-2、CX8-3累记变化量分别为-132.54、-33.27、-48.33、-138.72、-175.79、-166.94、-157.74、-101.16。 事故原因：

（1）盾构注浆系统故障，液压千斤顶有漏油现象，同步注浆管老化，盾尾脱出后未能及时注浆，导致地层损失较大；

（2）盾构覆土较浅，约在6m左右，属浅覆土施工，盾构姿态有上浮趋势； （3）该处土质较差，大部分为回填土，基本不具强度，受扰动后变形明显。且在盾构推进的线路上有2条暗浜，给盾构掘进带来一定的困难。 4.处理措施

（1）提高监测频率，加强施工管理，保证浆液注浆压力合适，浆量充足。采用二次注浆，确保控制沉降，根据监测情况，及时调整注浆量

和注浆压力。同时确保盾构施工机械正常运行。针对盾尾地面沉降较大，依据少量多注的原则采取二次注浆，在稳定注浆压力和注浆量的同时根据现场土层情况即时调整浆液配合比，使注浆效果更为显著，从而有效减小沉降。

（2）盾构停止推进，逐步调整浆液，进行二次注浆。 1.9 广州地铁盾构换刀引起的爆炸事故

2008年04月15日 傍晚6时15分，广州地铁六号线东湖站至黄花岗站施工现场发生事故，造成2死5伤。 前日傍晚6时10分，中铁隧道集团有限公司广州市轨道交通六号线东黄盾构区间，在盾构机开仓作业时，遇不明气体导致伤亡事故，现场作业工人18人已全部撤离至地面。现场距地面约23米深，作业面进尺2千米。现证实有2人已死亡，5人受伤。事故等级定为较大事故。

11

事故发生时，因盾构机掘进速度下降，工人判断是刀盘室内的刀片磨钝了，决定打开刀盘室的仓门检查一下。 盾构机因此停了下来，两名工程师和两名工人走上前。 一般的操作程序是，工人上前打开仓门，并用水管朝刀片上喷水，这样可以将刀片上的泥浆冲干净，也顺便给在掘进过程中发热的刀片降温；接下来，作为技术人员的工程师就要手持照明灯查看并统计刀片的磨损程度。 仓门打开了，一工人拿起水管朝刀片上冲水，另一工人举着灯，把手伸进刀盘室内。按照规定，应该举着防爆灯查看刀片，这种低电压的灯即使坏了也只是灭掉，而不会冒出火花。但工地就只剩下了最后一个防爆灯，而且要碰一碰才能亮。用了几个月后，这个灯也坏了。 于是举着一根日光灯的灯管伸进了刀盘室。爆炸几乎就在此时发生了。当时有18人在作业。

一声爆炸后，眼前一片尘土。

类似的事故此前也发生过，但未酿成这么严重的后果。他介绍，两个多月前，刀盘室被打开换刀片，前一天置换了空气没换完，第二天再次将刀盘室内的空气置换出来，但抽风设备只停了中午一顿饭的工夫，一名工人下去换刀片时点了一根烟，里面的瓦斯就燃烧起来，冲出的火焰将该工人的眉毛都烧焦了。

16日，事故调查组委托广州穗监质量安全检测中心对事故现场的余气成分及浓度进行检测。经过从16日中午至17日凌晨间的4次检测，结果显示，盾构机土仓内甲烷、一氧化碳等有害气体严重超标。据此专家初步判断，由于盾构机土仓内聚集了大量甲烷等有害气体，在开仓过程中发生爆燃。 1.10 西安地铁隧道的两起火灾事故

2008年12月30日16时30分，西安地铁二号线F9地裂缝施工点 （会展中心站以北约500米）发生着火事故，原因是施工人员在进行立模钢板切割的过程中，因钢板掉落地下引发防水材料着火，现场烟雾较大并从隧道两端冒出。

2009年1月2日9时56分，二号线钟楼站右线隧道内起火。此次起火原因仍是工人操作不慎，致使焊渣引燃了防水材料。约66小时，同一原因，发生两起同类火灾事故，

12

1.11 上海地铁隧道施工火灾

2009年1月8日11点15分左右，曹杨路地铁11号线的在建工地发生火灾，现场浓烟滚滚。 消防部门出动数十辆消防车赶到现场。事故造成周边部分交通路段拥堵。 事故现场附近的地铁3号线并没有受到火灾影响，仍照常运营。 当天下午1时左右，现场火势完全得到控制。 该事故已造成1人死亡，6人受伤。

事故发生时，现场正在进行盾构进洞注浆施工后的清理工作，起火原因可能是电器设备线路发生短路引发的。事故发生前几天，施工隧道内曾发生漏水，火灾原因可能是由施工隧道内注浆材料聚氨酯引起的。

2.联络通道暗挖施工事故实例

2.1 广州地铁联络通道施工中突发涌水引发上百平米塌陷

2008年1月17日下午3时，广州地铁五号线大西盾构区间2#联络通道在施工中突然涌水发生塌方，造成双桥路旁边花圃内的地面100平方米塌方，深约5米，事故过程没有人员伤亡，地面交通局部(入城方向)被迫暂时封闭，目前情况已得到

13

控制，已成立由市建委和市地铁总公司牵头的现场抢险指挥部，正在组织灌浆充填抢险，力争今日上午恢复交通。

下午5时许，有关单位调来多部混凝土车进行抢险，车辆停在窟窿边缘，有两辆车上有很长的管道，混凝土车把水泥倒在这两辆车上，通过管道注入窟窿中，多辆混凝土车来回穿梭，运送水泥。晚上7时30分，记者离开现场，抢险仍在进行中。有关部门负责人表示会争分夺秒，争取早点填上窟窿，恢复地面交通。

窟窿刚好处于双桥路和珠江大桥的引桥交界处，深约5米

2.2 上海某越江隧道联络通道工程事故 工程概况：

该越江隧道分南线和北线2条隧道，在2条隧道中，设置4条联络通道，连接南北2条隧道。通道结构顶部距江底约7m。拟建的联络通道，是在已建好的2条隧道区间内进行土层冻结后开挖筑砌施工。

4条联络通道只有1条在⑥粘土层中，其余3条联络通道均在⑦土层中，⑦土层是含承压水的砂土层，水头压力0.25～0.3MPa, 孔隙比大，承载力低，容易压缩，在动力作用下易流变，开挖后天然土体本身难以自稳，易发生水砂突涌。

根据联络通道结构尺寸，为保证冻结帷幕有效厚度，并与两隧道管片完全胶结，采用两侧布孔的方案，如图所示。 事故经过：

在开挖4条联络通道过程中，有3条通道分别发生冻结管断裂事故，即浦东上层、浦东下层和浦西下层。

具体情况如下：

14

1）浦东上层联络通道掘进至3.5m 时，发生冻结管断裂，经过试压检查，分别是北线20#、21#、22#，南线1#、3#、4#、5#、6#，8个孔均为拱顶长孔。工作面拱顶部位冻结帷幕有一条20 mm 宽的纵向裂缝，盐水从裂缝中渗出。

2）浦东下层联络通道冻结管断裂事故是在刷扩北线喇叭口时发生， 经过排查断裂管为南线20#和W1-W2-W28 组孔，盐水沿着冻结帷幕向外渗出。

3）浦西下层联络通道冻结管断裂事故在开挖结束后施工防水层时发生的，盐水从底板向外渗出。经过排查分别是南5#和W14-W13-W12组冻结孔发生断裂。 事故原因：

1）过度冻结。设计积极冻结时间为50d开挖，而实际冻结65d才开挖，使通道完全冻实，卸压孔失去作用，冻涨应力向外挤压造成冻结帷幕薄弱处产生裂缝或鼓起，通道部分开挖后应力释放，引起冻结帷幕变形，而致冻结管断裂。

2）冻土属于弹性-粘滞体，其力学特性表现在外载作用下产生塑性变形引起应力松弛，也就是说冻土是一种流变体，在温度和外力一定时，其蠕变变形随着加载时间的延长而增大，冻土强度随着荷载作用时间的增长而降低，两条下层通道均是临时支护施工结束1 0～ 20h以后发生的断管。

3）两条下层断管部位均在喇叭口位置，开挖后冻结帷幕有效厚度减少，表面温度回升，冻结帷幕平均温度升高、强度降低。

4）临时支护采用钢支架木背板结构，木背板后填充砂土难以密实，降低了临时支护的作用，实际冻结帷幕仍然属于空帮状态，空帮时间较长冻土发生蠕变较大。

5）开挖掘砌工艺不合理，本工程冻结帷幕薄弱点在联络通道的喇叭口位置，应缩短掘砌时间，及时支护做结构，防止冻结管断裂。 处理措施：

1）当发现冻结管断裂时立即停止冻结运转，采用气压法对每个冻结孔进行试压试漏。查出断裂冻结管的位置及数量。

2）对断裂的冻结管进行套管(φ83×4.5mm无缝钢管)，并恢复其盐水冻结；由于盐水融化冻结帷幕，使冻结帷幕强度及厚度降低，先用液氮强化冻结，待冻结帷幕达到设计要求时再恢复盐水冻结。

3）由于盐水窝在冻结帷幕继续融化冻结帷幕，致使冻结帷幕强度降低或冻结困难。施工φ40mm 钻孔，使用注水泥浆的方法将盐水及盐水土置换出来。

4）加强冻结站维护，保证盐水温度在-25℃以下，保证冻结器畅通，加强检测，

15

发现问题及时处理。

上层联络通道冻结孔布置图

上层联络通道冻结孔剖面图

2.3 台湾高雄捷运地铁工程坍塌事故 事故经过:

2005年12月，台湾高雄地铁工程发生前所未有的塌陷事故，高雄县市交通要道因此陷入瘫痪。至少有11万人受影响。 事故原因:

这次高捷坍塌的主因可能是因为筑联络通道时，未预先大规模灌浆，导致地盘不稳才发生坍塌状况。 处理措施:

事故发生后，公司封闭了道路，灌浆回填塌陷大洞。

16

事故发生现场

2.4 上海轨道交通4号线联络通道工程事故

2003年7月1日上午7点，上海轨道交通4号线位于黄浦江边的董家渡地面下30余米的区间隧道联络通道发生流砂事故，导致隧道附近的土体流失，约270m隧道发生塌陷损坏，地面发生了较大沉陷，最大沉陷量达到7m左右，事故场区地面宏宇商务楼、音响制品市场、文庙泵站等建筑建筑物发生不同程度倾斜破坏等问题。在事故抢险过程中，为平衡隧道内外水土压力，采用了封闭隧道井口并注水的方法。道路、重要建筑和隧道轴线附近进行了大量注浆充填和加固，地面发生较大沉降和破坏的建筑全部拆除，并进行了回填。

17

发生事故的上海轨道交通4号线旁通道，采用的是冻结加固暗挖法施工。6月底，4号线浦东南路———南浦大桥段上下行隧道旁通道上方一个大的竖井已经开挖好，在大竖井底板下距离隧道四五米处，还需要开挖两个小的竖井，才能与隧道相通。按照施工惯例，应该先挖旁通道，再挖竖井。但是施工方改变了开挖顺序，这样极容易造成坍塌。事故发生时，一个小竖井已经挖好，另外一个也已开挖2米左右。

在事故发生前，冻结施工单位对原定的施工组织设计擅自进行了调整。专家组的分析也认定，方案调整没有严格遵循冻结法施工工艺的有关规定，导致旁通道冻土结构在施工中出现薄弱环节。调整后的方案，降低了对冻土平均温度的要求，从原方案的零下10℃减少到零下8℃；旁通道处垂直冻结管数量减少，从原方案的24根减少到22根，而原先为25米深的7根垂直冻结管，其中4根被缩短到14.25米，3根被缩短到16米，造成旁通道与下行线隧道腰线以下交汇部冻土薄弱；下行线仅设单排6个冻结斜孔，孔距1米，虽然在冻结孔长度上予以增加，但数量偏少、间距偏大，导致冻结效果不足以抵御相应部位的水土压力。

随后，6月28日上午隧道下行线小型制冷机发生故障，停止供冷7.5个小时。下午2时左右，施工人员在下行线隧道内安装水文观测孔，发现一直有压力水漏出，尽管采取了用木板封堵掘进面等一定措施，但效果不佳。29日凌晨3时，水阀处测出的水压接近外部第七层承压水水压。险情初露征兆，但现场没有任何人将这一情况向总承包及监理公司汇报，导致险情逐步加剧。

上海地层属于典型的软土，黄浦江两侧砂土分布比较广，大约分布在浦东浦西两侧10余米至20余米左右。 轨道4号线隧道梁施工所处土层在地下七层是砂层土，含砂量很高，且有承压水。6月30日晚，施工现场出现流沙，施工单位采取措施，用液氮紧急制冷。7月1日零时许， 冻结施工单位项目副经理明知旁通道冻土结构存在严重隐患、 竟还擅自指挥当班班长，安排施工人员拆除冻土前掘进面部分封板，用风镐凿出直径0.2米的孔洞，准备安装混凝土输送管。正是这个孔洞出水，水砂从掘进面的右下角和侧墙不断涌出，以致封堵无效，最终酿成事故。 事故处理：

事故抢险结束后，即着手对现场周边环境进行了深入细致地调研工作，结合对原工程地质勘察和抢险后就地补勘两份报告的对比分析，同时通过“走出去、请进

18

来”的方式对国内外现有施工机械、工艺水平及工程可实施性等诸方面进行了全面的比选研究及现场相关试验工作，在充分听取了国内外有关专家意见和建议的基础上，对修复工程提出了原位修复和搭桥（改线）修复两大方案。进综合比选，结论如下：

1）从施工难度和风险来看，两个方案都有很多共同的创记录突破，总体的难度和风险大致相当。原位方案牵涉的不确定因素较搭桥方案多一些，难度和风险略高；

2）从环境影响来看，原位方案集中在隧道塌陷区域施工，对临江花苑和江中有一定影响，但搭桥方案浦西段的影响比原位大，而且牵涉浦东段大量房屋拆迁、道路翻交、管线改道和批租地块征用等工作，总体社会影响远大于原位修复方案；

3）根据初步方案及有关图纸计算，在不计征地拆迁的前提下，搭桥方案比原位方案的工程量略多。但是考虑大量动拆迁、道路翻交和管线搬迁工程量，搭桥方案的实际工作量大大超出原位方案；

4）从建设工期看，原位修复比搭桥修复的工期稍短。若考虑动拆迁、道路翻交和管线搬迁等因素，搭桥修复的工期也将更长。

根据对工程实施难度及风险、环境影响以及线路使用条件的综合比选，原位修复方案实施难度以及风险相对较大，但线路长期使用条件相对较好，同时对环境综合影响也相对较小，通过采取技术攻关等措施，对原位修复的风险可进行有效控制。故最终考虑采用线路使用条件相对较好的原位修复方案。

修复工程实施分为三个主要部分：陆地段明挖实施方案、江中区域明挖实施方案以及两端连接段暗挖实施方案。修复工程明挖修复段的总长度为274米。

修复工程所选用地下墙厚度1.2m，深度65.5m，选定德国立勃海尔HS855HD型成槽机进行开挖作业，地下墙接头形式采用十字钢板接头。并针对性地加长止水钢板的长度至50cm，提高抗渗性能。

引进了日本的全回转钻机进行清障施工。修复施工将遇到超深基坑的围护变形和坑底隆起问题。为基坑和环境安全，必须对基坑底部地基土层进行有效加固。最终决定立足国内设备和工艺，自行研制和开发双高压旋喷加固工艺。

19

采用坑内降水的实施方案。降水井全部打设在基坑内部，井深60m，利用围护地下墙的屏蔽作用，增长地下水补给路径，从而达到减少坑外水头降的目的。

基坑开挖段和两侧清理后的隧道的对接采用冻结暗挖的方式。隧道的抽水清理采用常压法实施，但预留了气压法施工的接口。在抽水清理过程中，采用分步抽水的方式。每阶段清理完成后，采用各种措施严密观测隧道内水位变化情况，计算渗漏量并与隧道正常渗漏量进行比较。

针对修复工程基坑埋深大，周边环境复杂的特点，在临江花苑大厦、地下墙、支撑结构、黄浦江防汛墙以及江中围堰等处均布置了测点（人工及自动化监测点），随着施工的进行，全天候地采集地下墙的水平位移、周边建（构）筑物的变形以及地表沉降等监测数据。通过有效的实时监控量测及时掌握工程实施过程中结构的受力状态以及周边环境和建（构）筑物的变位情况。

2007年10月，修复工程顺利完成，4号线全线通车。

20

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/wbx3.html