佛山隧道上浮事故处理与总结(城市建设投稿2009[1][1].08.20).doc

佛山市中心组团隧道上浮事故分析与处理童景盛（中国市政工程西北设计研究院有限公司，甘肃兰州 730000）摘要：本文通过对佛山市中心组团隧道上浮事故的分析计算、处理与解决，说明工程质量是企业的生命，设计人员应引起足够的重视，任何细节都不容忽视，并希望在今后类似工程中引以为戒。关键词：隧道上浮 处理措施Foshan downtown center group Floating tunnel accident processing and summaryTong Jing SHeng(CSCEC AECOM CONSULTANTS CO.，LTD， Lanzhou， Gansu 730000)Abstract: This article through to the Foshan town center group Floating tunnel accidents analysis computation, processing and the solution, showed that the project quality is enterprises life, the designers should bring to the enough attention, any detail is not allow to neglect, and hoped that will take warning in the next similar project. Key Words: Floating tunnel processing measure1、前言佛山市中心组团A1标段隧道位于佛山市顺德区乐从镇东平河南岸，与佛山市禅城区隔河相望。区域地貌为珠江三角洲冲淤积平原，地形平坦，河涌密布，沟渠纵横，基底土层为粉细砂层，透水性强，地下水丰富。该工程设计标准为城市I级主干道，双向六车道。其中下穿式隧道及引道长590m。隧道采用框架式钢筋混凝土结构，引道钢筋混凝土U形槽结构，工程平面如下：2006年4月5月，近一个月的大雨导致地下水位急剧上涨 ，同时东平河水位也急剧暴涨，加上新城区河道、地下管网、排水泵站没有最终形成有效的排水，导致整个新城组团区形成一片涝地。由于隧道地势最低，区内地表、地下水均汇集于此，致使地下水位持续上升。当时隧道的主体工程施工已完成，路面铺装层尚未施工。在连续暴雨情况下，U形槽部分节段出现上浮现象。根据现场实测资料，东西两侧U形槽段均出现不同程度的上浮，上浮量229.5cm。由于各节段上浮量不一致，个别节段侧墙间接缝被拉开，个别被挤紧，挤紧处侧墙顶局部混凝土有压碎现象。2、隧道上浮原因分析隧道上浮事故发生后，通过我公司现场勘查和底板钻孔取样，经初步分析确定为连续暴雨和施工场地排水不畅导致地下水位过高而造成。根据U形段上浮的情况，为了防止情况进一步恶化，紧急采取了有效措施防止继续上浮：1）、堆压：U形槽段通过计算，要防止进一步上浮，计算的各节段最小填沙厚度中最大者为49cm，实施填沙厚度为50cm。2）、注水：框架段通过计算，采用注水加大结构重量。根据计算的结构抗浮需要最小注水深度为68cm，实际注水深度按100150cm进行。上述紧急措施采取后，从现场实测数据看，U形槽段上浮得到有效控制，并呈逐步回落之势。通过U形槽段压砂紧急处理措施后，隧道上浮得到了有效控制并逐步呈回落之势。为了得到结构后期下降复位和加固措施的有效方法，确保施工质量，必须更准确的了解结构上浮的原因。同时在此期间对上浮段进行适当超载压重，继续观测结构复位情况。为此，通过结构计算分析和当时现场实际情况分析，隧道上浮原因如下：1）最近持续近一个月的大雨导致地下水位急剧上涨。2）通道两侧实际填土高程远大于设计高程，尤其在框架段，大面积的填土，其顶面高程达7米左右，使受地表水补给的地下水位升高。3）通道附近的填土层地表排水系统尚未形成，雨水在地表成漫流状态，两侧高填土处雨水顺坡而下，直接排向通道附近，使地表水大量渗入地下。上述情况导致地下水位比设计采用的地下水位大大升高，从而致使节段上浮。从框架段侧面地面探坑现场实测到的地下最高水位为5.15m，证实了这一点。另外，路面铺装层尚未施工，也是抗浮安全系数降低的原因之一。3、隧道复位处理措施根据上述原因分析，在永久性抗浮处治方案实施之前，需使上浮部分结构下降复位。下降复位考虑采用压重法并辅以侧面清土或降水方法。压重法是在前述防止上浮压重的基础上再增加一部分重量以克服侧面土摩阻力使结构缓慢下降复位。根据计算，使结构复位的各节段最小填沙厚度为088cm（理论值）。填沙时，采取适当超填、分块对称逐步填筑并跟踪观测的办法使结构顺利下降。若复位尚有困难，可采取侧面挖土和降水法辅助下沉。对于缝隙较小（小于5mm）的情况，表明复位情况良好，可不进行处理，直接进行后期永久加固措施；缝隙稍大（大于5mm小于20mm），采取超载预压使其闭合。对于超载预压尚不能完全闭合的情况，采用在缝隙内注浆的办法。1）初步复位测量结果采取上述措施后，根据连续观测，上浮段复位情况如下：西段（AU3AU6）复位情况较好，最大上浮量为3.5cm。进行适当的超载预压后即可进行永久性抗浮措施的施工。东段（AU10AU13）在上浮量下降到18cm左右时，继续加载对复位基本没有作用，复位情况不理想。初步判断其原因，是由于东段上浮时间长，上浮量大，两侧涌进一部分沙填塞了缝隙，阻碍U形槽进一步下降复位。2）永久加固措施根据工程情况，考虑到施工工期、合理性以及工程造价等因素，提出以下3种方案：（1）方案一 压重法拟通过增加重量克服水浮力，以满足抗浮要求。根据结构形式的不同，U形槽段和框架段采用的压重方式不同。U形槽段：拟在路面铺装层之下增设一定厚度的混凝土垫层，以增加结构自重。根据计算可知，混凝土垫层增设1050cm即可满足抗浮要求。框架段：根据计算结果，框架绿化段，由于顶板为全封闭，上覆土层，因而抗浮能力强，不需作处理。框架光栅段抗浮能力差，采用顶板压重的方法提高结构抗浮能力。 （2）方案二 锚杆法通过在U形槽底板下设抗拔锚杆桩实现结构抗浮，桩径采用179mm。锚杆桩与底板相连，既能承受拉力，又能承受一定的压力，经计算桩长约为20m。桩距2.63.5m布置，主要布设在AU3AU13，AS7AS9节段。 锚杆桩内设2根32mmHRB335钢筋作为承受拉力的主筋。（3）方案三 降低地下水位采用地下排水暗沟（排地下水）的方式使过高的地下水通过排水沟排出。具体做法为：在隧道两侧沿隧道全长设两条排水沟。排水沟采用底板、侧板均为镂空式的预制混凝土U形槽，上设盖板。在排水沟内沿侧板、底板铺土工布，其上压碎石，以防砂土进入沟内。3）最终实施方案考虑到施工周期、安全性及工程造价等情况，最终确定压重法为永久性加固方案。具体内容如下：（1）对道路竖曲线进行调整，增设钢筋混凝土压重层，实现抗浮安全系数的提高。砼压重层厚度及施工步骤如下：.、U形槽AU1AU15节段底板混凝土表面凿毛（AS1AS15节段不凿毛），用水枪将砼表面冲洗干净。、揭起两侧检修道预制盖板，凿除边沟缘石及横截沟缘石，保留并恢复缘石钢筋。、底板上钻孔植筋。、绑扎压重砼钢筋，浇注压重层基层C30混凝土，U形槽节段之间接缝处理方式为：压重层下部节段间设1cm宽断缝，接缝间用聚乙烯泡沫板填缝；顶部10cm设假缝，以增加铺装层的使用耐久性。、绑扎两侧检修道及横截沟缘石钢筋，浇注边沟及横截沟缘石。、中间检修道加高施工。（2）对隧道底板注浆及顶面植筋提出了详细的技术要求：注浆、植筋范围为AU3AU13底板车行道部分22.5m宽度范围内，间距1.5m，总根数2350根（含注浆孔植筋在内）。（3）隧道两侧人行道调整根据隧道抗浮要求及降水盲沟设置的要求，对隧道两侧的人行道纵坡略作调整，同时对人行道路基路面进行相应调整。（4）降水盲沟及截水沟的设置为降低地下水位，以利抗浮，在隧道两侧设置了盲沟。同时，为了保证隧道两侧的排水顺畅，在隧道侧墙外侧设置了截水明沟与公园地面排水系统连通。要求施工单位严格按盲沟的位置、尺寸、材料进行施工，确保盲沟能起到应有的作用。4）、上浮节段最终复位通过参建各方的共同努力，在二次填砂压重和隧道侧面局部清土工作顺利实施后，隧道西侧上浮段基本复位并稳定下来，东段由于上浮时间长还有部分残余变形无法复位。初步判断其原因是由于东段上浮时间长，上浮量大，两侧涌进一部分沙填塞了缝隙，阻碍U形槽进一步下降复位。我公司最终确定通过隧道侧面开挖和水下人工掏砂的办法使结构进一步复位。方案确定后，立即开始联系省内外具有相关水下施工资质和经验的企业。经与业主单位沟通，为了水下作业的安全，对隧道两侧的边沟进行加宽和加深分级开挖，对水下施工作业事项提出了严格的质量和施工安全要求。边沟开挖及水下掏砂实施的方案如下：采用放坡开挖，鉴于两侧均有较高的填土，宜采用二级开挖，放坡线如下图：在二级平台形成后（高程约为3.5m），应对该级平台进行适当平整压实，以保证开挖时能维持较大的边坡。正式开挖前应清除U形槽内填沙，并同时控制隧道两侧地下水位不低于2.8m。开挖方向应从AU9向AU13方向进行，从AU9中部开始向AU10方向放坡，坡度约1：2，止于AU14中部，全长100m。开挖深度要求：以满足潜水员水下操作，能把U形槽底板下砂清出为限。整个水下掏砂工作历时近10天，在参建各方的协同配合下，东段隧道上浮段复位顺利，基本达到理想状态。为了确保结构复位，在淘沙工作完成后，对隧道侧墙进行数天连续观测，直至最终隧道复位量稳定，最大上浮量不超过5cm。4、结束语从2006年5月底最早发现隧道上浮，到工程上浮加固措施施工完成，前后总共经历5个月时间，隧道永久性加固措施实施完成已经三年多，并且经历了2007年佛山雨季暴雨的考验，结构安全无恙，工程的抗浮安全问题得到彻底解决。与此同时，也给设计师以警戒，工程质量甚至于生命，任何细节都不容忽视，希望在今后类似工程中借鉴。参考文献：1灾后重建