这两天受到多人邀请,抽空作答。

从目前的新闻报道来看,泥水渗漏得到有效的控制,后续应该并无大碍。

中新网南京5月24日电(记者 申冉)24日晚,南京市交通部门发布最新通报,当日该市扬子江隧道出现的渗漏情况,经专家调查,系已启用过的注浆孔堵头脱落所致。目前漏水情况已经得到有效控制。
专家分析认为,此次漏水原因为隧道该处已启用过的注浆孔堵头脱落所致,并提出了注浆孔漏水处置建议方案。建设单位中交纬三路建设指挥部正根据建议处置方案,组织人员、调配设备对该注浆孔进行封堵,并同步开展扬子江隧道全线注浆孔排查。

根据视频,新闻采用漏水说法不太合适,准确说应该是泥浆渗漏。通过新闻,提取关键词:泥浆渗漏、注浆孔。

那么这个注浆孔是什么呢?

注浆孔位于每块管片内狐面的几何中心,是在管片生成时嵌入注浆管形成,注浆管为专业制作,内有砂浆止回阀。

注浆孔又有什么作用呢?

这先要从同步注浆说起。盾构掘进施工中,随着盾构机向前推进,管片脱离盾尾,在土体与管片之间会形成一道宽度为环行空隙。若不将这一空隙及时充填则管片周围的土体将会因为应力释放而发生变形,从而导致地表沉降等不良后果。同步注浆是指在盾构向前推进,盾尾空隙形成的同时,通过盾构机尾部的注浆孔向盾尾间隙注入浆液。浆液在盾尾空隙形成的瞬间及时起到充填作用,从而使周围土体获得及时的支撑,可有效地防止应力释放和变形,同步注浆示意如图所示。

盾构同步注浆目的主要有:①控制地表沉降。②控制管片的稳定性,提高管片与周围土体共同作用力。③提高隧道抗渗能力。④防止盾尾水源流入密封土仓。

二次注浆

盾构机穿越后考虑到环境保护和隧道稳定因素,如发现同步注浆有不足的地方,通过管片中部的注浆孔进行二次补注浆,补充一次注浆未填充部分和体积减少部分,从而减少盾构机通过后土体的后期沉降,减轻隧道的防水压力,提高止水效果。二次注浆使用盾构配套注浆泵,注浆前凿穿管片吊装孔外侧保护层,安装专用注浆用接头。


下面来看看本项目的情况。

工程概况

南京扬子江隧道(工程名:南京市纬三路过江通道)设计采用双管双层盾构、南北线隧道分离布置的方案,上、下层均为 2 车道,对向布置,上层均为江北至江南方向,下层均为江南至江北方向。纬三路过江隧道为目前国内最长的双管双层盾构隧道, 北 线 和 南 线 盾 构 隧 道 长 度 分 别 达 到3557 m和 4135 m,盾构隧道内径为 13.3 m, 外径为14.5 m,隧道内部布置有双层行车道结构体系。

盾构隧道衬砌设计均采用外径:14.5m,宽2m,厚60cm的C60钢筋混凝土预制管片,管片分块采用“9+1”形式,抗渗等级为S12。

项目地质情况

地质情况较为复杂,主要穿越粉砂层,(从渗漏的泥浆表观特性可猜测渗漏段位于粉砂层)

超高水压大直径盾构隧道管片接缝防水

南京市纬三路过江通道承受的最大水压力达 0.72 MPa(最高水位72.0 m),隧道直径(外径)为 14.5 m,管片厚度 0.6 m,环宽 2.0 m,为国内承受水压力最大的大直径盾构隧道,超高水压强透水层对盾构隧道管片衬砌接缝防水能力提出了诸多新的挑战。

从事故报道来看,弹性密封垫并未失效。

渗漏情况分析

泥浆渗漏(初步估计有几立方的泥浆)

从渗漏图片的位置分析,可判断位于上层车道,如下图所示位置。图示黄色标注位移即为注浆孔渗漏部位。根据渗漏量可判断隧道外侧可能出现土层扰动与位移,扰动范围可如图①所示,因及时封堵注浆孔进行注浆处理,阻止了后续松动范围的扩展。若处理不及时,极有可能发展至②、③所示状态直至冒顶塌方。

前面所述隧道外围有同步注浆形成的素混凝土包裹,怎么会产生泥浆渗漏呢?事实上同步注浆通过多个盾尾注浆管注入浆液,由于并不是整个盾尾都分布有注浆管,如下图所示,同时盾构开挖也并非形成理想的圆形,浆液流动过程往往会形成较多薄弱环节,特别是大直径盾构隧道,由于注浆量大,地质条件变化多样(特别是注浆断面含砂卵石地层或复合多变地层,浆液流失情况不均),使同步注浆变为“非同步”,更易形成不均匀的浆液分布情况,就目前的注浆技术而言,这是无法完全避免的。

南京纬三路过江通道工程盾构外径为15.02 m,管片外径为14.5m,理论环形空隙宽度达0.26m,因此采用合理有效的注浆方法、注浆材料对工程的结构安全、耐久性及隧道的稳定性起着重要作用。根据上述分析:同步注浆薄弱部位和注浆孔堵头脱落同时出现,形成渗漏通道,是造成渗漏的主要原因(个人观点)。从报道及视频来看,隧道结构没有破坏,且完成了渗漏通道的堵漏,初步判断隧道后续运营没有问题。

本次出现渗漏情况,表明同步注浆情况可能并不十分理想,超大直径盾构同步注浆技术还有待进一步研究与实践。

既然这个问题存在,有没有较好的解决办法呢?可以尝试用以下方法:①适当增加同步注浆管数量,且根据地质状况分区选择合理的浆液类型,并进行合理的浆液配比。②开展壁后注浆实时检测技术研究:通过研发雷达检测设备实现对盾构壁后注浆厚度检测。③二次注浆补浆。


在这次渗漏处理中,情况发现及时,处理快速,这背后又有哪些值得思考?

隧道结构健康监测(tunnel structural Heath monitoring)

国内外调查研究表明,建成的隧道有相当比例存在衬砌裂缝和渗漏水等病害现象。运营期结构健康监测可准确判定不同类型、特征、严重程度的病害。
在国内,隧道的健康监测研究和应用发展迅速,重要的水下隧道工程也建立了结构健康监测系统,比如玄武湖隧道、厦门东通道海底隧道、南京纬三路过江通道、南京纬七路长江隧道和广州市洲头咀隧道等。
现有规范对隧道施工期的监控量测涉及较多,而对隧道运营期、特别是水下隧道运营期的结构健康监测涉及很少。在新编的 《公路水下隧道设计规范》中纳入了结构健康监测的内容,使得水下隧道结构健康监测设计有据可循。
完整的水下隧道结构健康监测系统设计内容及系统功能一般包括:数据采集、数据传输、数据库以及实现诊断功能的数据分析与预报预警系统。数据采集包括自动化监测和电子化人工巡测。数据传输包括无线传输、光纤、光缆传输等;对于人工巡测数据则需要专人将巡测数据录入人工巡测管理软件系统。数据库系统主要用于存储监测及巡测过程中采集的各种数据。数据分析与预报预警系统基于监测得到的隧道结构不同物理量,参考相应规范,辅助以数值计算、统计分析,结合监测物理量长期变化趋势,对隧道结构安全状态进行综合评估与预警。

南京纬三路过江通道结构健康监测

南京纬三路过江通道穿越的地质条件复杂,盾构隧道主要穿越的地层有淤泥质粉质粘土、粉质粘土夹粉砂、粉细砂、中粗砂、砾砂、卵石、圆砾、强风化粉砂岩、中风化砂岩。盾构隧道管片衬砌属于装配式衬砌,它与整体式衬砌的最大不同点是存在大量管片纵向接头和环向接头,影响衬砌的受力和变形。南京纬三路过江通道盾构段管片采用错缝拼装,每环管片十块,在运营过程中可能产生各种病害,主要有管片开裂、接缝张开度过大、衬砌漏水、土砂流入、盾构隧道纵向不均匀沉降和侵蚀性地下水对盾构隧道管片的腐蚀。

将自动化结构健康监测技术与人工巡测技术相结合。这些手段和方法的运用,将有利于及时发现和处理隧道运营期面临的问题。

上海轨道交通4号线越江隧道坍塌事故

这次事故就没那么幸运了,本可完全避免的,由于冻结法施工方案存在缺陷,事故处理不及时,导致联络通道部位出现结构破坏,最终出现坍塌险情。

拓勇飞, 舒恒, 郭小红,等. 超高水压大直径盾构隧道管片接缝防水设计与试验研究[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(s1):227-231.
舒恒, 吴树元, 李健,等. 超大直径水下盾构隧道健康监测设计研究[J]. 现代隧道技术, 2015, 52(4):32-40.
苟长飞, 叶飞, 张金龙,等. 盾构隧道同步注浆充填压力环向分布模型[J]. 岩土工程学报, 2013, 35(3):590-598.

注:以上内容根据公开发表资料整理,部分内容为个人经验判断,不代表任何立场!

来源:知乎 www.zhihu.com

作者:Alan

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