【52监测网讯】全欧最大规模的深排隧道项目——伦敦Tideway工程中的首条深排隧道Lee隧道已经投入使用。不久之前，工程团队披露了工程在建设中的遭遇——泥水盾构在掘进中遭遇了意料之外的地层填埋空洞（Drift-Filled ...
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全欧最大规模的深排隧道项目——伦敦Tideway工程中的首条深排隧道Lee隧道已经投入使用。不久之前，工程团队披露了工程在建设中的遭遇——泥水盾构在掘进中遭遇了意料之外的地层填埋空洞（Drift-Filled Hollow，下称DFH空洞）。施工团队是如何克服挑战的？遭遇此类工况时又该如何应对？来听听建设者们的经验吧！ 工程简介 Lee隧道 Lee深排隧道隶属伦敦Tideway工程，将伦敦的城市污水从Abbey Mills泵站泵送至Beckton污水厂处理后排放。隧道全长6.9km，深55~70m，内径7.2m，采用8.85m泥水平衡盾构掘进。隧道于2014年贯通，2015年投入使用。  地质勘探 该地区实施的历史地下工程在施工中曾遭遇多个地层空洞，但该区地层取芯勘探的历史数据却极少，因此施工方在隧道沿线新设了26个取芯钻孔，结果25个钻孔中取芯结果为白垩岩，1个为砂岩。 勘探前的基础地质模型 填埋空洞（Drift-filled Hollow） 地层中因沉积、冲积、溶蚀、冻胀等作用形成的空洞区域，被地表或近地表沉积物填埋后，出现与空洞外截然不同的地质特点。 ■ 近地表特征包括河阶砾石和/或冲积土的局部厚度异常 ■ 小则30m，大则500m，跨度极大 ■ 已发现深度介于5m至90m，可以更深 ■ 地表特征极不明显 ■ 区域内为亚稳定深充填层（通常稳定，受扰动后极不稳定），其中的沉积物种类极其多变 给地下工程带来的挑战包括： ■ 均匀地层突然出现深度变化 ■ 岩土性质、开挖面稳定性与地层渗透率急速变化 ■ 地层强度极低 ■ TBM引伸计读数激增 ■ 掘进沉降 ■ 自然沉降 地层勘探中还发现了两个断层带：长500m的格林威治断层带，存在39m垂直位移；长900m的Graben断层带，其中的Thanet砂层位于隧道轴线内。两个断层带的存在使隧道轴线在西端Abby Mills泵站处高度降低了10m。巧合的是，这对后续的Tideway系统的水力坡度起到了改善的积极作用。
勘探后重新建立的细致地质模型 隧道掘进 2011年末，泥水盾构“ Busy Lizzie”号下井。如同其他泥水盾构，其气泡舱压力设定大于地下水压，盾尾注浆压力与泥浆压力平衡，防止泥浆经盾尾渗漏。
掘进的前16个月（截至2013年7月10日），盾构推进、拼装了2198环管片，整体性能良好，但盾尾刷磨损速度极快，导致浆液渗入管片拼装区，需频繁更换盾尾刷。拼装至1161环时，现场团队曾考虑降低泥水压力以改善这一情况。后经讨论，现场团队改进了盾尾刷的设计并升级了润滑系统。 穿越空洞 后续1000环的推进拼装以150m/周的速度顺利进行。直到2013年7月11日，现场突然发现白垩岩的颜色发生了变化，出现了褐色的岩土——施工人员判断可能是盾构进入了Graben断层带。 随后发生了令人震惊的情况：盾构护盾上方形成了一个空洞，盾构泥水中开始出现整块的燧石（极其少见，说明地层软弱）。施工方立即再次进行注浆，并且降低了刀盘的扭矩和推力。
盾构穿越空洞 5天后，泥浆中出现了河阶沉积物（即地表物质）。盾构并未因此停机，而是将开挖面压力增加了0.7bar，继续掘进，最终穿越了该区域。 之后的掘进一切顺利，包括Graben层断裂带的穿越。据估计，临近DFH空洞区域最大长度约100m，盾构穿越的空洞本身长度仅10m。
该图显示了当TBM穿越空洞时，刀盘接触和扭矩的减少以及弃土重量的相应增加 取证勘察 掘进中沉降一般为2-3mm，但在穿越空洞时，沉降值迅速增加。由于空洞上方区域内存在医院、砖石结构的老旧下水道与燃气管线，因此施工方进行了钻孔勘探进行验证，并且建立了新的地层模型。
新的地层建模表现出了空洞 2013年8月，施工方打设了4个钻孔，其中3个直接穿越砖砌排水隧道，结果证明砖砌结构的隧道并未受到损坏；同样，可能由于冲积层的膨胀，下水道下方也未出现裂隙。下水道下方的地层为：冲积层深至14m，河阶砾石层深至21m，下方是扰动的白垩岩层、Thanet砂层与河阶沉积层。其中，白垩岩层较一般区域高出最多20m；Thanet砂岩层较一般区域低至少10m。
穿越下水道的钻孔 地质活动 盾构穿越空洞五个月后，地表沉降监测发现沉降趋势明显增加，与地下含水层水位下降有关。 后经过调查发现，这一现象是Crossrail工程建设中Limmo站的降水作业相关。施工团队与Crossrail岩土技术团队取得了联系并进行了数据交换，对地下水位和之后的沉降进行了密切监控和建模。该合作意义重大，它表明一个区域（恰好靠近另一个空洞）的降水作业能够影响2.9km之外的DFH空洞的沉降，空洞之间存在“联动”。
对于空洞区的具体地质建模 结论 根据对DFH空洞的地质研究，发现它的地质特性更加复杂，大型空洞对地层的影响较以往的研究结论更大；深入白垩岩的空洞之间可能会在相当长的距离内存在水文联动。 ■ 工程中出现的这个DFH空洞是否可以预测得到？ 很难，当时进行的岩土勘测中对于它的判定指标并不明显。 ■ 当时的处理方法是否得当？ 是的，Lee隧道位于空洞的最深处，也是渗透率最低的区域，盾构穿越空洞边缘，应对措施也较为合理。如果之前真的按照讨论初期降低了泥水压力，后果无法想象。 ■ 现在是否出现了有效的手段预测这些空洞？ 1979年至今，伦敦地下发现的的DFH空洞数已由26个增长至83个。想要判断空洞的存在，可以寻找一些迹象，例如不同寻常的极深冲积层，深处高度风化的白垩岩，甚至白垩岩中出现的褐色泥沙等。 敬请期待！ 工程团队还指出，其实这种地层的空洞在全球范围内都有出现，但由于这一现象的表征不够明显，一般只会被当做意料之外的地层情况进行处理。随着业界对于它的进一步系统研究，相信在未来也对它有更加成熟的应对方案。 (文章来源隧道网，本文由隧道网上传并发布，此文系转载，本文仅用来学习及交流，版权归属原作者，侵权删） 52监测网——专业、共享、开放的检测、监测信息交流平台，以自动化监测技术交流为主，为广大检测/检测从业人员提供行业资讯、招投标信息、硬件产品展示、技术资料下载等服务。同时也是监测人员交流经验、分享资料、吐槽灌水的平台。关注52监测网，获取更多实时资讯。  |
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