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联络通道透孔施工涌水涌砂事故处置分析摘要：天津地铁某区间在进行联络通道透孔施工时发生涌水涌砂事故，造成左右线隧道沉降变形、共30环管片受到不同程度的挤压受损，地面新建海沽道地面严重沉降。
结合事故分析原因，提出处置措施，为透孔施工控制措施及事故处置提供参考。
关键词：联络通道；透孔；涌水涌砂；措施1工程概况及周边环境1.1工程概况天津地铁某区间左线隧道总长为1708.0537m，右线隧道总长为1718.2751m，管片外径6200mm，内径5500mm，宽1500mm，厚350mm；里程右DK41+892设置1处联络通道，隧道中心线间距为16.661m，隧道中心高程左线为-18.916m、右线-18.935m，联络通道拱顶覆土约17m。
联络通道采用冷冻法（氯化钙盐水做为冷媒剂）加固地层，矿山暗挖法施工。
1.2水文地质情况在联络通道施工范围内的⑦2粉质粘土、⑧2粉质黏土、⑧3粉土、⑨4粉砂、⑩2粉质黏土中含承压水。
1.3周边环境联络通道地面为新建海沽道（未通车），周边无构筑物及管线，联络通道中心距卫津河约61.7m。
2冻结孔布设联络通道冻结孔共55个(左线隧道42个含4个透孔、右线隧道13个)，8个测温孔，4个泄压孔，冻结孔按照上仰、水平、下俯三种角度布置在联络通道四周。
设计4个透孔用于冷冻排管及对侧冻结管供冷，透孔采用φ89×8mm低碳钢无缝钢管。
如图1、图2所示。
图1冻结孔布置剖面图（联络通道）图2冻结孔布置平面图（联络通道）3冻结孔施工工序施工工序：定位开孔及安装孔口管→安装孔口装置→钻进→测斜→封闭孔底→压力试验。
4事故经过及处置措施4.1事故经过联络通道冷冻孔钻孔施工平台搭设完成，钻机就位并固定后于2016年1月17日16：10分开始进行首个透孔（D18处）施工，从左线开孔正常钻进；20：10钻穿右线钢管片肋板处，在钻头和钢管片之间开始出现漏水，现场人员立即在漏水处塞棉布，并用双快水泥封堵，效果不明显，同时加快钻进速度；20：20钻头和钢管片之间开始出现涌水涌砂，10分钟后右线透孔附近管片开始出现裂缝，25分钟后左右线管片陆续出现挤压性破损，局部破损严重，拼接缝处出现错台，明水从管片裂缝、破损处及管片拼缝处渗出；1月18日00：10右线透孔不再喷涌，仍有泥水流出，含沙量较少，左右线停止注聚氨酯，继续注双液浆；18日2：10涌水涌砂全部封堵。
浅谈联络通道开挖施工风险分析及控制措施摘要:地铁作为现代化的城市轨道交通，承担着越来重要的客流运输任务。
由于地铁隧道两个车站间距较大，其中人员和设备高度密集，一旦发生灾害，救援和疏散十分困难，因此联络通道成为地铁修建时的必须修建工程。
联络通道工程量相对较小，但是其施工风险非常大，尤其是天津地区的地质条件多为粉土、粉砂，而且地下水含量丰富，在施工过程中极易发生涌水、涌砂等事故。
因此，在联络通道通道开挖过程中对风险的控制尤为重要，现以天津地铁6号线土建施工第R4合同段解放南路站～洞庭路站区间联络通道兼泵房为例，对联络通道冻结法开挖施工进行讨论。
关键词：联络通道；冻结法；施工风险；控制措施1工程介绍天津地铁6号线段解放南路站～洞庭路站区间在里程右DK40+380.000处设置联络通道兼泵房一座，区间左、右线隧道中心距为15.000m，左、右线隧道轨面标高均为-17.938m（中心标高为16.078m），联络通道长约8.8m，通道内径尺寸为2.0×2.5m；联络通道由水平通道、集水井及喇叭口构成，采用冻结法加固，矿山法施工，风险等级为Ⅲ级。
联络通道水平通道为直墙圆弧拱结构，采用的初次衬砌（钢支架喷射混凝土）厚度为300mm，二次衬砌厚度为400mm的C35、P10模筑防水钢筋混凝土，联络通道兼泵站的开挖轮廓高约为4.65m（喇叭口5.15m)，宽约为3.4m(喇叭口4.4m)，开挖区标高约为-19.188m～-14.038m；集水井开挖深度为1.9m，长5.9m，宽度为3.4m，最低标高约为-21.088m。
联络通道主要位于⑧2粉质粘土、⑧2t2粉土、⑨1粉质粘土层中，拟构筑联络通道所在位置的隧道管片为钢管片，场区内地下水类型主要为松散岩类孔隙水，钻孔深度范围内地下水可细分为：潜水、第一层承压水、第二层承压水，联络通道主要位于第一承压水层。
2联络通道开挖施工在通道开挖前先进行探孔探测，遵循“先探后挖”的原则。
编号持有人天津地铁联络通道施工手册（试行）天津市地下铁道集团有限公司2015年6月编制人员马运康殷波王荔平郑峰赵孟晨王书雄李养平孟朝辉刘泉冯宝军童刚强张中帅赵则超高书豹周建龙闫超代斌敖岩白桂呈崔涛石伟郝明亮颜巍朱广西一、管理篇1.冷冻法联络通道须进行冷冻专项设计，冷冻设计单位应具备冷冻专业设计资质，工点设计单位应对冷冻设计进行会审。
2.冷冻法联络通道设计前，施工总包单位必须对地下水采样化验，检验含盐量，冷冻设计单位依据化验结果进行冷冻专项设计。
开挖条件验收时必须出示地下水采样化验单。
3.冷冻专项设计前，施工总包单位必须对联络通道轴线和间距进行复测，并将实测结果提交冷冻设计单位。
4.冷冻法联络通道专业分包单位须具有矿山工程施工总承包二级及以上（包含：冻结施工）资质或地铁建设单位认可的冷冻施工资质，并具备天津地区冷冻施工经验。
5.联络通道施工前必须制定专项施工方案，经建科委专家论证并完善审批手续后方可实施。
6.施工单位必须制定专项监测方案，监测项目应包括但不限于地表沉降、建筑物及管线沉降、隧道收敛变形、开挖面收敛变形等。
7.施工前，施工单位应编制联络通道施工人员花名册，并进行安全教育和培训交底，监理单位应对此环节进行监督。
8.施工总包单位应对联络通道的地面位臵、地面环境及管线情况提前进行调查，有针对性地制定应急预案，钻孔作业和开挖作业前各进行一次有针对性的应急演练。
9.冻结孔的开孔位臵、偏斜值、成孔间距及深度应有原始记录，监理单位现场复核。
10.开孔施工前，工作面必须安装视频监控系统（高清球机摄像头）及通讯系统，并将信号传输至地铁集团监控中心。
11.施工期间，施工单位应按施工方案的要求做好泄压孔及盐水泵压力、盐水箱液面高度、冻结孔及循环管路温度、测温孔温度、开挖面温度、冷冻机吸排气温度等关键数据的记录，并对记录数据及时分析。
12.联络通道冻结期间，必须备用一套冷冻机组。
开挖期间应备用一台能满足现场需要的发电设备。
天津地铁6号线联络通道监测方案一、前言天津地铁6号线作为天津市地铁网络的重要组成部分，连接了天津市西南部的滨海新区和北辰区，是市民出行的重要交通工具。
为了保障地铁6号线的运营安全和乘客出行的顺利，建立一套完善的联络通道监测方案是必不可少的。
本方案将着重介绍天津地铁6号线联络通道监测方案。
二、目标与原则1.目标：确保联络通道的通畅和安全，避免堵塞情况的发生，提高地铁6号线的通行效率。
2.原则：-安全第一：一切工作以保障乘客的安全为前提，确保联络通道设施的安全使用。
-归责管理：明确责任主体，建立有效的管理机制，确保监测工作的顺利进行。
-定期检测：制定联络通道定期检测计划，并进行必要的维修与改进，确保联络通道的正常运行。
三、监测内容1.轨道监测：通过安装传感器对地铁6号线轨道进行实时监测，包括轨道变形、裂纹、沉陷等情况，及时发现并解决轨道问题，保障列车的安全运行。
2.管线监测：监测联络通道内的各类管线，如电力、通信、给排水等，及时发现管线泄漏、堵塞以及老化等问题，保障通道的正常使用。
3.人流监测：通过安装人流监测设备，实时监测联络通道内的人流情况，包括拥堵、人群聚集等情况，及时采取措施疏导人流，避免拥堵事故的发生。
4.火灾监测：配备火灾监测设备，实时监测联络通道内的火灾情况，包括烟雾、火焰等，及时发现并报警，确保乘客的安全。
四、监测手段1.传感器技术：通过在轨道、管线、通风系统等位置设置传感器，实时采集监测数据，并将数据传输给监测中心进行分析和处理。
2.监控摄像技术：通过在联络通道内设置监控摄像头，实时监测人流情况，并将视频传输给监测中心进行分析和处理。
3.火灾监测设备：设置火灾监测设备，包括烟感、温感等，及时发现火灾情况并报警。
五、监测中心建立一个地铁6号线联络通道监测中心，负责联络通道的实时监测、数据分析和处理，以及处理紧急情况。
监测中心需要配备专业的人员和设备来保证监测工作的顺利进行。
六、预警与应急处置1.预警机制：根据监测数据的分析，建立联络通道监测预警模型，提前预警可能出现的问题，为采取应急措施提供依据。
天津地铁1号线下瓦房―白楼旁通道冻结帷幕的设计与施工重点分析摘要:从煤矿建井施工法到公共建筑施工方法互相采用是目前各不同行业间施工技术相互渗透、相互影响的结果。
文章针对地铁工程中联络通道采用冻结施工法进行施工给予了从设计到施工重点的细致论述，探讨了适合北方地铁冻结施工的工法。
关键词:冻结施工法;联络通道;隧道;帷幕天津地铁1号线工程下瓦房-小白楼联络通道施工，是天津市在地铁盾构区间首次采用的冻结施工法，虽然该方法在煤矿中广泛应用，但在北方地铁，特别是天津地铁还是首次。
由于该方法施工成本较低，质量易于保证，因此，将其成熟的支护、开挖技术应用到北方地铁是极其重要的。
做为冻结法中关键工序及控制点:冻结帷幕的质量关系到整个工程的质量与安全，笔者将已完成的下瓦房-白楼联络通道有关冻结帷幕的设计和施工的重点进行分析，共同探讨适合北方地铁冻结施工的工法。
1 工程概况该联络通道工程位于天津市河西区下瓦房-小白楼区间隧道的中部，即ＤＫ16+400.000ｍ处，通道为直墙圆弧拱结构，集水井为矩形结构，通道和集水井均采用两次衬砌，结构衬为钢筋混凝土，结构底部埋深约22ｍ，设计加固地层体积约为2100ｍ3，采用冻结法支护、开挖。
联络通道由与左、右线隧道正交的水平通道及通道中部的集水井组成(见图1)。
工程地质条件:联络通道位置地面标高为+2.2ｍ左右，隧道上覆土层厚14.6ｍ。
联络通道施工范围内土层主要为第四系全新统中组相层粉土、淤泥质粉质粘土和第四系上更新统三组相层粉质粘土，其土层土质松软、结构松散、孔隙比大、含水丰富、承载力低、容易压缩和在动力作用下易流变，开挖后天然土体本身难以自稳。
因此，在该地层内开挖构筑联络通道前，冻结帷幕的质量尤为重要。
2 冻结帷幕方案设计2 .1 冻结帷幕方案设计冻结帷幕方案设计的基本原则是:①冻结帷幕方案设计必须满足联络通道施工的安全和质量要求，即保证冻土帷幕有足够的强度，冻结帷幕水平孔(斜孔)布设合理，满足施工及规范要求，在设计中应重点考虑联络通道顶部薄弱部位。
大直沽西路站至东兴路站盾构区间联络通道及泵房施工组织设计1概述1.1. 工程概况津滨轻轨西段工程SZn标段盾构区间隧道起讫里程为：DK5+727.40～DK6+601.40，区间全长874m，区间隧道共有1454环管片（右线728环，左线726环），管片内径5500mm，外径6200mm,衬砌厚度350mm，管片环宽1.2米，采用单层衬砌，衬砌环全环由一块封顶块F、两块邻接块L和三块标准块B构成，拼装方式采用错缝拼装。
管片强度等级为C50、抗渗等级为S≥10。
区间位于R=2000的曲线上及直线上，线路最大坡度20‰，最小纵坡2‰。
左右线盾构区间靠近联络通道一侧位置的衬砌环由特殊钢管片组成。
根据防火要求，在盾构区间的中部设左、右线联络通道，里程为DK6+187.00，设在区间隧道最低点，通道长6.8m，并结合泵房合并建造。
通道内净尺寸为2.0³2.1m，排水泵房有效容积不小于30m3。
通道为直墙圆弧拱结构，集水井为矩形结构，通道和集水井均采用两次衬砌，结构衬砌为钢筋混凝土，地面高程为+2.87m，结构底部深约22m，设联络通道位于大直沽六号路与六纬路交口处，周围建筑物密集，再加上地质条件比较差，土层结构松散，承载力小，为了确保联络通道的施工安全和地面交通的顺畅改变原方案采联络通道由与左、右线隧道正交的水平通道及通道中部的图1 联络通道结构图泵房组成，如图1所示：1.2. 工程地质及水文地质条件1.2.1工程地质情况根据天津市区至滨海新区快速轨道交通工程二期工程大直沽西路站至东兴路站区间段《岩土工程详细勘察报告》详勘情况，该段地质属海积～冲积平原地貌单元，地形平坦，地层为第四系松散堆积层，主要由粘性土、粉土、砂土组成。
联络通道位置主要的地层情况为：地面以下2.4m为杂填土层，2.4m～10.5m主要为③6粉土层（Q43N al），10.5m～15.4m为⑤4粉土层（Q42m），15.4m～19.4m主要为⑥2粉质粘土层（Q41al），19.4m～22.7m 主要为⑦1粉质粘土层（Q3e al），22.7m～23.9m为⑦3粉砂层（Q3e al）,23.9m～27.3m主要为⑦4粉质粘土层（Q3e al），27.3m以下主要为⑦5粉砂层（Q6e al）。
本标段特殊岩土主要为表层人工填土层，因填垫时间短，结构密实度不均，大部表现为相对松散，力学性质差，为欠固结，故工程地质条件差；新近沉积层为古河道冲积层的淤泥质土，土层变化大，结构松软，为欠固结，工程地质条件差。
对隧道工程施工及土体稳定和安全影响较大。
1.2.2 地下水水文特征根据本区段勘察报告，本区间段地表以下浅层地下水为孔隙潜水，主要含水层为粉土及粘性土，一般水位埋深为0.9～2.3m之间，水位高程为1.09～2.29m。
地下水的补给主要以大气降水的补给为主，以附近地表水系补给为辅；其排泄以垂直蒸发为主，向附近地表水系迳排为辅，地下水位年平均变幅为1.0m左右。
1.2.3腐蚀性分析评价1.2.3.1、水质类型及其对建筑材料的腐蚀性分析评价据区域水文地质资料分析，本区段地下水类型为HCO3- CI-—K++Na+Ca2+型。
地下水对砼无腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具有弱腐蚀性。
1.2.3.2、土壤的腐蚀性据已有勘查资料，本区间段范围的土壤对砼无腐蚀性，对砼中的钢筋无腐蚀性，对钢结构无腐蚀性。
2编制依据及编制原则2.1天津市地下铁道隧道联络通道及泵房结构施工图；2.2《地下铁道工程施工及验收规范》（GB50299-1999）；2.3《盾构法隧道工程施工及验收规范》（DGJ08-233-1999）；2.4《混凝土结构工程施工质量验收规范》(GB50204-2002)；2.5《地下防水工程施工及验收规范》（GBJ208-83）；2.6《建筑变形测量规范》（JGJ8-97）；2.7《煤矿井巷工程施工及验收规范》（GBJ213-90）2.8根据地质水文条件以及现场调查的资料，我公司以往施工类似工程的施工经验。
3冻结帷幕施工方案设计3.1 施工方案设计的基本原则3.1.1水平孔（斜孔）冻结帷幕技术性能必须满足联络通道施工的安全和质量要求。
3.1.2冻结帷幕水平孔（斜孔）布设合理，满足施工及规范要求，在设计中应重点考虑联络通道顶部薄弱部位，冻结帷幕水平孔（斜孔）冻结方案应符合现场实际情况，具有施工可行性和良好的可操作性。
3.1.3施工方案应在工程要求工期的条件下具备优化能力。
3.1.4施工方案措施必须满足城市环保及节能要求。
3.1.5减少冻胀与融沉的危害。
3.2方案设计技术要点由于该联络通道所处地层主要为粉质粘土及粉土层，且含水量高，在施工中必须采取切实可靠的技术措施。
为确保联络通道施工的安全并保证施工工期，提出以下技术要点：3.2.1防止冻胀和融沉对隧道及地面的影响，在冻结帷幕内布设泄压孔，冻结开始后根据监测数据进行泄压以防冻胀。
保证联络通道结构施工质量，尤其是外层临时支护背板后用水泥砂浆充填密实，利用隧道或联络通道内的注浆孔跟踪注浆加以补强，以防融沉。
3.2.2由于混凝土和钢管片相对于土层要容易散热得多，会影响隧道管片附近土层的冻结速度，从而影响冻土帷幕的整体稳定性和封水性。
为此，本方案设计采用在冷冻区域隧道管片铺设保温层，对面隧道管片加设冷冻板保温的措施，以确保冻土帷幕不存在影响安全的薄弱环节。
3.2.3用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。
冻结孔开孔前，在布孔范围内打小孔径探孔，探测地层稳定情况。
每个探孔都设有孔口管，如发现砂层，需安装探孔密封装置，以防钻进时大量出泥、出水。
冻结施工结束后，孔口管管口焊上钢板，以免工程结束后孔口漏水。
3.2.4为了杜绝在局部粉土层中施工冻结孔时容易出现涌砂涌水的问题，采用夯锤钻进，实现无泥浆钻进。
如发现钻孔泥水流失，及时进行封堵。
3.2.5加强冻结过程检测。
在冻土帷幕内布置测温孔和压力释放观测孔，以便正确测定冻土帷幕厚度和判断冻土帷幕是否形成交圈。
对侧隧道管片附近土层的冻结情况将成为控制整个冻土帷幕安全的关键，为此，在对侧隧道管片上沿冻土帷幕四周最薄弱位置安装测温孔，并在开挖之前打设探孔，以全面监测冻土帷幕的形成过程以及冻结效果。
3.2.6在开挖两侧隧道内均设预应力支撑，以防打开联络通道预留口管片时隧道变形和破坏。
在联络通道衬砌中预埋注浆管，采用注浆方式以补偿土层融沉。
注浆应配合冻土帷幕融化过程进行，开始可注粘土水泥浆。
3.2.7由于冻土的蠕变性很强，冻土帷幕在破坏前必然有一个较大的蠕变过程，可以通过检查开挖过程中的冻土帷幕变形情况判断其安全性。
为此，在开挖过程中必须及时进行冻土帷幕变形和温度观测，如遇冻土帷幕有明显变形，温度明显回升立即用预制格栅加背板支撑，调整开挖构筑工艺，并同时加强冻结。
3.2.8由于联络通道的开挖和支护层施工时间很短，比冻土帷幕的化冻时间要短得多，由于偶然停冻对开挖安全不会产生大的影响。
但是，为了进一步提高施工安全性，还将采取以下措施：选用可靠的冻结施工机械，关键机械设备备用一套；预备200Kwa柴油发电机；加强停冻时的冻土帷幕监测；另外在开管片侧安装安全应急门，必要时关闭开挖工作面。
3.2.9在整个施工过程中，严密监测隧道变形，确保隧道安全。
在冻土帷幕关键部位布置测温孔，监测冻土帷幕的形成过程和形成状况。
3.3施工顺序该隧道区间是津滨轻轨西段工程的关键工程之一，其工期关系到整个津滨轻轨工程的总工期，因此具有工期要求紧的特点，为保证工期，采用交叉作业方式，以提前完成联络通道的施工。
具体施工顺序如下：在左线隧道盾构掘进施工完成后，右线隧道掘进通过联络通道位置且隧道沉降稳定后，即可进场进行钻孔、插管施工，右线隧道贯通后即可进行冻结施工，这样可提前工期近1个月。
但必须注意以下几点：（1）左线隧道要留出足够的施工场地和运输通道，右线隧道要确保冻冷板的安装，要做好交叉施工的协调工作。
（2）钻孔施工的同时做好冻结站的安装及管路的连接工作。
3.4冻结土体加固、矿山法暗挖构筑方案根据工程地质条件及其它施工条件，确定采用“隧道内钻孔冻结加固，矿山法暗挖构筑”的施工方案，即：在隧道内利用水平孔和部分傾斜孔冻结加固地层，使联络通道及集水井外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕。
在冻土中采用矿山法进行联络通道及泵房的开挖构筑施工，地层冻结和开挖构筑施工均在区间隧道内进行，其主3.5冻结帷幕厚度设计根据以往地铁联络通道冻结施工经验计算公式：t=A ㏑(r/E)，式中：r —计算点到冻结管距离（m ），E —冻结帷幕外侧厚度（m ），A —经验参数取A=19.69,T —计算点冻结帷幕温度（℃）。
冻结帷幕内侧厚度E /=1.4E ，冻结帷幕平均厚度为1.4m 。
设计冻土帷幕平均温度为–10℃，则冻土帷幕厚度为：喇叭口1.6m ，联络通道1.4m ，泵房 1.2m 。
由于该联络通道结构复杂，土层条件差，为了确保施工过程万无一失，对该工程冻土帷幕进行强度验算。
对冻土帷幕采用有限元分析软件ANSYS 进行了应力场分布和位移场分布情况的三维有限元数值分析，并根据计算结果进行了强度验算。
3.6冻结帷幕交圈计算冻结前，同一深度的地层具有相同的原始温度，冻结开始后，通过冻结管把冷量传给地层，在冻结管周围产生降温区，形成以冻结管为中心的冻结圆柱，并逐渐扩大至相邻的冻结圆柱连接形成封闭的冻结圆筒，即为冻结帷幕交圈。
冻结帷幕交圈时间主要与冻结孔间距、盐水温度、土层性质、冻结管直径、地层原始温度、以及冻结器环形空间内盐水运动状态等因素有关。
冻结帷幕交圈时间计算公式：T=L/2d式中：L —冻结孔最大孔间距（mm ），d —冻土发展速度，结合盐水温度、土层性质、冻结管直径、以及冻结器环形空间内盐水运动状态得出经验值：粘土25～30mm/天，砂、岩石30～35mm/天。
3.7冻结帷幕平均温度计算使用冻结施工成冰公式（建井工程手册）t c = t b （1.135-0.352l -0.8753E l +0.266E l ）-0.466式中：t c —冻结帷幕平均温度（℃）t b —盐水温度（℃）l —冻结孔间距，取0.8～1mE —冻结帷幕有效厚度（m ）4冻结孔布置及制冷设计4.1. 冻结孔的布置地层冻结加固范围确定首先须满足以下基本要求:一是围护开挖区，确保开挖和支护施工能安全顺利地进行，主要是要保证冻土帷幕有足够的强度，也就实际冻土帷幕的有效厚度要达到设计厚度；其次，还要便于隧道开挖和支护，降低施工费用，缩短施工工期。
为此，确定在一条隧道施工冻结孔，根据冻结帷幕设计及联络通道的结构，冻结孔按上仰、近水平、下俯三种角度布置。
开孔间距为0.5m～1.0m，冻结孔数77个，利用水平孔和部分倾斜孔冻结加固地层，使联络通道及泵房外围土体冻结，形成强度高，封闭性好的冻土帷幕，冻结孔的布置见附图1和附图2。
