事故发生
某工程中采用直径6m的泥水平衡盾构施工,掘进地层的前半段为洪积砂砾层、后半段主体为软弱黏性土,掘进总长约4km。掘进至3km处发生严重的地面冒浆情况。根据设计纵断面图,推测事故发生时盾构机上方覆盖黏土层。为了研究冒浆原因,调查了地层中是否存在空洞或水井等。在之后的地质调查发现隧道上方并无黏土层,而在钻孔之间存在松软的冲积砂层、砂砾层形成的旧河道。
预测地质和实际地质(旧河道)的差别
分析原因及对策
该地层中,随着漏浆产生的超孔隙水压力导致土体隆起,而隆起恢复时极易引发地面沉降。另外,调查发现周边建筑工程中的桩基施工中同样发生了严重的冒浆现象。采取增加大量的黏土矿物基添加剂的应对措施,提升泥水质量并降低开挖面水压力的下限控制值,恢复掘进60m左右时,再次发生明显冒浆,因此再度停机。针对上述情况,决定进一步加强泥水质量,最终确定使用CMC的高浓度泥水(漏斗黏度35~40s)。另外设计了对应长距离掘进、高浓度泥水的泥水输送设备及其启动方式,并增加了开挖面位置的泥水性状测量,采取了精细化的开挖面水压力控制、对盾构机周围注入可塑性填充材料、同步注入高强度注浆液、实时监测地面沉降等措施。
最终情况
通过优化方案和强化施工管理,最终顺利穿越了明显的冒浆区间。
自该例事故后,日本长距离泥水平衡盾构开始与土压平衡盾构同样设置刀盘改良剂注入口,并配备CMC添加剂注入设备,能够直接向开挖面注入CMC,确保泥水从调节槽到开挖面的长距离输送情况下,仅需几十分钟即可形成泥膜。