地鐵工程事故與處理課件

1、地鐵工程事故與處理 主 要 內 容 地鐵明挖法工程事故及分析11.2地鐵暗挖法施工事故及分析11.3概述11.1地鐵盾構法施工事故及分析11.411.1 概述我國地鐵發(fā)展情況 截止目前，全國已有25個城市的軌道交通近期建設規(guī)劃獲得國務院批復，到2015年前后，我國將建設87條軌道交通線路、總里程達2495 km。在未來的2030年中，中國將進入城市地下空間開發(fā)的高潮期，城市地下空間的安全建設已成為中國經(jīng)濟、社會和國家安全的重大需求。按年份的地鐵建設安全事故統(tǒng)計分析圖事故時間200120022003200420052006200720082009事故數(shù)量78819201225334511.1 概

2、述11.1.1我國地鐵事故 統(tǒng)計顯示，我國地鐵事故隨著交通事業(yè)的發(fā)展，呈增長趨勢，工程建設速度的加快，忽視工程質量而造成重大的地鐵工程事故也逐年增加。統(tǒng)計數(shù)據(jù)如下表。11.1.2地鐵事故分類 按事故發(fā)生時間分類：施工期事故和使用(運行) 期事故 按施工工法分類： 明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法、盾構法和礦山法五種 按事故類型分類：坍塌、涌水涌砂、沉降、火災、地下 管線破壞、高空墜落、爆炸等 按事故后果分類：災難性、極嚴重性、嚴重性、重大性 和輕微性五種11.1 概述11.1.3地鐵工程事故的特征 關聯(lián)性 潛伏性 突發(fā)性 可預防性11.1 概述11.1.4 地鐵工程事故的原因分析 （1）內在原因 地

3、鐵一般都處在地下或高架橋的半封閉空間里，自身結構復雜 （2）環(huán)境原因 地質水文條件復雜 城市地下管線錯綜復雜 地層變形和圍巖失穩(wěn)11.1 概述 （3）技術原因 設計理論尚不完善 施工單位的施工設備及操作技術水平參差不齊 （4）管理原因 施工管理水平 第三方的安全監(jiān)督管理 （5）其它原因 低價中標對施工的不良影響 掛靠施工的影響 投資、工期等的影響11.1 概述11.2 地鐵明挖法工程事故及分析 地鐵工程中常見的施工工法主要有明挖法、蓋挖法、淺埋暗挖法、盾構法和礦山法等5種。 明挖法事故最多，占總事故的56%。 明挖法示例11.2地鐵明挖法工程事故及分析11.2 地鐵明挖法工程事故及分析事故原因

4、： 事故原因是多方面的，錯綜復雜的，根據(jù)人機環(huán)境工效學系統(tǒng)的安全評價指標體系，明挖法地下工程安全事故的成因一般可以歸結為4類因素，通常稱為“4M”要素：（1）人的因素（2） 物的因素（3） 環(huán)境因素（4） 管理因素 【實例11-1】深圳某地鐵明挖基坑事故原因分析及處理方法(1) 工程概況某地鐵車站位于深圳市南山次中心前海片區(qū)，區(qū)間基坑總長392.348 m，寬21.141.03 m，深14.23 19.098 m?；悠矫嫒鐖D。11.2地鐵明挖法工程事故及分析(2) 地質條件 該區(qū)是以填海為主的75 km2的新興區(qū)域，正在進填海施工，周圍空曠，無建筑物、管線、道路等。工程地質水文條件復雜，淤泥

5、層厚。土質不均，呈堅硬流塑狀態(tài)，有球狀風化殘留體存在，容易引起不均勻沉降，施工開挖容易坍塌，屬較不穩(wěn)定土體。其工程地層如下：第四系全新統(tǒng)人工堆積層(Q4ml)；第四系全新統(tǒng)海積層(Q4m)；第四系全新統(tǒng)海沖積層(Q4m+al)；殘積層(Qel) 由花崗巖風化殘積形成；燕山期花崗巖呈黃褐色、褐黃色、肉紅色、灰白色，中粗粒結構，塊狀構造，主要成分為石英、長石、云母。11.2地鐵明挖法工程事故及分析(3) 水文條件 場地地下水按賦存條件主要分為孔隙水及基巖裂隙水。標段范圍內的含水層主要為砂層，與雙界河河水及海水有水力聯(lián)系，結構松散，自穩(wěn)性差，施工易發(fā)生坍塌、涌水、涌砂等現(xiàn)象。 隨著基坑地下水涌出，砂

6、土中細顆粒也隨水流失，造成砂層結構更加松散，滲透性加強，地下水和細顆粒土流失加劇，花崗巖殘積土和全風化巖的透水性加強?；娱_挖后，具承壓性的強風化巖中地下水會通過殘積土和全風化巖以越流的形式向基坑內滲透，加大基坑出水量，給施工帶來困難?；娱_挖引起基坑內外水頭差加大，易引起基坑隆起、管涌等不良現(xiàn)象。11.2地鐵明挖法工程事故及分析(4) 支護結構及事故狀況 基坑底部、外圍有大片淤泥區(qū)，在基坑的東側設擋淤泥圍堤，以控制淤泥的擾動與變化。此地段采用1 000 mm 1.2 m 沖孔樁+ 600 mm旋噴樁止水支護結構 結構采用荷載 結構模式，按荷載增量法進行計算為減小支護結構的側向位移，各道鋼支撐

7、按設計軸力的30%50%施加預應力，根據(jù)現(xiàn)場施工樁體的變形、受力監(jiān)測情況復加支撐預加力 災害發(fā)生前，已完結構盾構井16.5 m到中板，標準段正線36 m，23 m完成底板，32 m完成墊層已挖36 m到基底； 從北已經(jīng)開挖143.5 m。11.2地鐵明挖法工程事故及分析(5) 事故原因分析根據(jù)現(xiàn)場查看及調查情況分析， 導致這次嚴重基坑災害的原因主要有以下幾點。 設計原因地質方面：工程處于深圳填海區(qū)，未形成陸地之前，分布大片的魚塘與灘涂，淤泥層范圍很廣，且淤泥層分布因場地不同而有差異，在基坑東側有大片淤泥區(qū)，為發(fā)生災害埋下了安全隱患。11.2地鐵明挖法工程事故及分析 施工原因灌注樁施工場地地層復

8、雜，存在大量孤石，樁基施工困難大，成孔質量和樁身強度均不能保證 施工監(jiān)測原因監(jiān)測方案制定：監(jiān)測方案制定存在很大漏洞，監(jiān)測點布置太少。(6) 災害處理方法災害事故發(fā)生后，施工單位與設計院進行討論提出了相關的處理措施。11.2地鐵明挖法工程事故及分析在原有擋淤圍堤的基礎上，在基坑東側外30 m處增設一道上口寬15 m、南北方向長50 m的擋淤圍堤南側與原擋淤圍堤相接，北側填筑至粘性土，將淤泥隔斷，加強基坑安全。(7) 結論 深基坑支護設計過程中應充分考慮影響基坑變形穩(wěn)定的諸因素，對于地質條件不穩(wěn)定的地區(qū)，應密切關注土層的發(fā)展與變化，做到地下工程的動態(tài)設計，確保支護結構設計的安全系數(shù)。 支護結構施工

9、過程中，應嚴格按照設計要求，制定完善的施工方案，充分保證支護結構的施工質量。11.2地鐵明挖法工程事故及分析 認真觀測支護結構一側的土體擾動，保證支護結構所受的側壓力在可控范圍內。 監(jiān)測應根據(jù)實際情況，根據(jù)工程特點，制定完善的監(jiān)測方案，并根據(jù)監(jiān)測結果及時采取相應措施，實行信息化施工，防患于未然。11.2地鐵明挖法工程事故及分析淺埋暗挖法是在距離地表較近的地下進行各種類型地下洞室暗挖施工的一種方法。在城鎮(zhèn)軟弱圍巖地層中，在淺埋條件下修建地下工程，以改造地質條件為前提，以控制地表沉降為重點，以格柵（或其他鋼結構）和噴錨作為初期支護手段，按照十八字原則進行施工。淺埋暗挖法與明(蓋)挖法、盾構法相比較

10、，由于其避免了明(蓋)挖法對地表的干擾性，而又較盾構法具有對地層較強的適應性和高度靈活性；因此，淺埋暗挖法廣泛應用于世界各國的城市地下工程建設。11.3地鐵暗挖法施工事故及分析可能發(fā)生的事故 可能造成洞內的塌方，并由此可能造成地下工程結構的破壞或人員傷亡 導致地表的過量沉降或地面的塌陷，同時也可能引發(fā)城市道路、地表建筑物及橋梁、地下管線和地下建構筑物(如既有地鐵線路或車站等地下建構筑物)的破損或破壞11.3地鐵暗挖法施工事故及分析10月5日凌晨3：00左右，噴射砼完成后突然有大股不明水從封閉的掌子面頂部涌出，且出現(xiàn)夾帶泥砂的小掉塊?，F(xiàn)場人員緊急噴砼進行封堵，但無法止住水頭。見此情形，現(xiàn)場施工員

11、立即組織井下作業(yè)人員撤離，并將險情報告項目部值班領導。項目部接報告后，立即啟動應急預案：1、清點確認從井下撤離至地面人員的人數(shù)；2、對地表塌陷區(qū)設立警戒；3、組織專人疏散周邊居民130人至安全地帶；4、立即將險情報告有關單位。至凌晨4：13左右，涌水部位地表已塌陷成面積約1000平方的大坑，臨近的多間平房倒塌。此次事故未造成人員傷亡。11.3地鐵暗挖法施工事故及分析事故地表塌方區(qū)域事故發(fā)生后進行緊急搶險處理2、事故原因分析直接原因： 大股不明性質的水夾帶大量泥砂，在極短的時間內快速沖入隧道，經(jīng)15分鐘左右，就充滿已開挖的洞室，現(xiàn)有技術無法控制險情。間接原因： 車站西側緊鄰一條大江，常年地下水位

12、標高在4.225.88米，地下水與江河水連通，軟弱底層廣泛分布，地址條件復雜。11.3地鐵暗挖法施工事故及分析3、經(jīng)驗教訓 1）在招投標期間需充分考慮施工場地周邊環(huán)境對地質的影響和對施工的過程的影響；在施工組織編制之前，必須深入了解地層結構，對危險地層采取考考措施； 2）在施工過程中，應重視應急預案的針對性和有效性，加強預案的演練。事故調查過程中，該施工現(xiàn)場的總承包方在事故發(fā)生前曾根據(jù)應急預案有針對性地進行了隧道坍塌事故的應急演練，該演練提升了作業(yè)人員的應急能力，起到了良好的效果，是事故發(fā)生后能夠在極短的時間內將作業(yè)面的工人及工地附近的群眾進行有效的疏散，避免了人員傷亡的關鍵所在。11.3地鐵

13、暗挖法施工事故及分析 3）落實安全專項保護設計。安全管理的重點是事故前預防，在工程設計的過程中必須考慮周邊環(huán)境對結構及施工安全的影響，落實安全專項保護設計，實現(xiàn)本質安全。 4）工程管理人員應熟悉施工現(xiàn)場的環(huán)境，對施工過程中可能存在的不利因素，尤其是地質條件和周邊建、構筑物情況要有充分認識。必要時要組織對地質、水文情況進行超前預報，以指導施工。11.3地鐵暗挖法施工事故及分析 5）積極推動前期工程進展，降低工程風險，地下工程危險性極大，稍有不慎即有可能造成無法挽救的后果，故應盡量推動前期工程進展，以減少施工對周邊的影響。 6）保證節(jié)假日安全生產(chǎn)。節(jié)假日期間出現(xiàn)生產(chǎn)安全事故存在社會影響大，人員、物

14、資到位情況不佳等特點，處理來頗為不利。在節(jié)假日之前，各級管理單位必須進行詳細的安全檢查，并對員工進行安全教育。節(jié)假日期間，必須落實值班制度，保證安全信息暢通。如遇春節(jié)等重大節(jié)假日，有條件的工地應放假停工；仍需進行生產(chǎn)的工地必須要保證應急救援體系能夠正常運作，施工現(xiàn)場應有專人進行安全監(jiān)控，保證各項安全措施落實到位。11.3地鐵暗挖法施工事故及分析11.4地鐵盾構法施工事故及分析地鐵盾構是城市地鐵施工中一種重要的施工技術，是在地面下暗挖隧洞的一種施工方法。它使用地鐵盾構機在地下掘進，在防止軟基開挖面崩塌或保持開挖面穩(wěn)定的同時，在機內安全地進行隧洞的開挖和襯砌作業(yè)。其施工過程需先在隧洞某段的一端開挖

15、豎井或基坑，將地鐵盾構機吊入安裝，地鐵盾構機從豎井或基坑的墻壁開孔處開始掘進并沿設計洞線推進直至到達洞線中的另一豎井或隧洞的端點。11.4.1盾構施工事故的分類及特點 （1） 機械事故 主要有龍門吊事故、盾構機事故、管片安裝機事故等 （2）施工技術事故 主要有地面沉降導致的安全事故、盾構隧道的防洪排水設施不具備或能力不足導致的安全事故、 管片拼裝事故、氣體爆炸事故、盾構機掘進參數(shù)導致的事故、土壓平衡盾構噴涌事故 11.4地鐵盾構法施工事故及分析【實例11-7】 南京地鐵油坊橋站中和村站盾構事故及分析(1) 工程概況南京地鐵2號油坊橋站中和村站盾構區(qū)間隧道始發(fā)端頭穿越地層為流塑狀淤泥質粉質黏土(

16、-2b4、-3h3-4)和粉質細砂層(-3d2-3，中密，局部密實)，具體情況見圖11-40。賦存于黏性土中的地下水屬孔隙潛水，賦存于下部粉土、砂性土中的地下水具有一定的承壓性，地下水水位埋深為0.602.30 m，高程5.506.82 m、地基土以微透水一弱透水層為主11.4地鐵盾構法施工事故及分析盾構始發(fā)端頭地質剖面圖盾構始發(fā)端頭加固情況11.4地鐵盾構法施工事故及分析盾構始發(fā)洞門處的支護結構采用SMW樁，樁體底部深度為33 m。盾構始發(fā)端頭采用850三軸深層攪拌樁對端頭地層進行加固。攪拌樁施工完成后，再對二軸深層攪拌樁與支護結構接合部分(約20 cm)采用600二重管高壓旋噴樁進行補強加

17、固。盾構始發(fā)端頭橫向加固范圍為盾構輪廓線外3 m，縱向加固長度為9 m，如上圖當端頭加固施工完畢后，對加固效果進行檢測，具體的檢測方法：第一，對端頭加固土體進行垂直抽芯取樣，然后對芯樣進行室內物理實驗，實驗結果表明端頭土體的加固強度滿足設計要求；第二，在洞門處均勻布置5個水平探孔，打開探孔后，5個水平探孔均無滲水11.4地鐵盾構法施工事故及分析(2) 工程概況事故經(jīng)過及危害2007年9月7日，南京地鐵2號線油坊橋站中和村站盾構隧道右線已始發(fā)掘進至18環(huán)位置，大約在中午12點50分，在洞口右下側5點位置突然出現(xiàn)涌水涌砂，且涌水涌砂量較大，如圖11-42所示。11.4地鐵盾構法施工事故及分析下午1

18、3點25分，右線隧道始發(fā)端頭加固體外側出現(xiàn)地面塌陷，面積在4 m2，深度1.4 m；地表塌坑四周不斷有小裂縫增加，降水井被破壞；在隧道正洞的頂部地表出現(xiàn)明顯的沉降，并且由橫向裂紋，裂紋長度約10.2 m；地表龍門吊軌道兩側出現(xiàn)明顯的土體沉降。洞門右下側5點位置開始時涌水涌砂量約120 m3/h，含砂量約20%隨著時間的推進、涌水涌砂量的不斷增多，出水出砂量大時達到200 m3/h，整個車站盾構始發(fā)井內水深上升到0.7 m后，涌水涌砂量才逐漸趨于穩(wěn)定，大約在50 m3/h。11.4地鐵盾構法施工事故及分析涌水涌砂險情于9月13日17：40封堵成功，共計149 h，估算累計涌水量約11 950 m

19、l，涌砂量約1 140 m，。左線隧道發(fā)生沉降和水平位移，嚴重開裂滲水，第8、10環(huán)下部環(huán)縫張開，出現(xiàn)漏水漏砂和地面塌陷現(xiàn)象。地表塌方如圖11.4地鐵盾構法施工事故及分析搶險過程及措施9月7日發(fā)生滲漏后，工程參建各方組織相關人員進行搶險工作，分盾構始發(fā)端頭井內排水和涌水涌砂處堵漏兩部分進行搶險，并確定了井內聚氨酯封堵、地面注漿填充、隧道加強保護的搶險原則。具體采取了以下措施：1)對漏水點周邊進行封堵，減少其滲流通道，并通過降水井減壓后，注入聚氨酯封堵滲流通道。2)地面塌陷和沉降處理。對于塌陷部位，采用土方或混凝土填充11.4地鐵盾構法施工事故及分析3)隧道變形處理為控制左線隧道變形，靠近洞口的30環(huán)管片采用150 mm150 mm的方木對左線盾構隧道進行“米”字形支撐隧道內加強監(jiān)測，同時從隧道內壓注雙液漿封堵，為了在隧道洞口形成永久性的封堵環(huán)在隧道前5環(huán)注漿壓力達到0.4 MPa以上時，移至后續(xù)管片位置，按512環(huán)的順序再對隧道底部注漿，注漿壓力不超過0.4 MPa，隧道底部注漿水泥用量為5 t，經(jīng)過二次注漿后，沉降逐步穩(wěn)定。11.4地鐵盾構法施工事故及分析浦口支撐隧道縱向連接11.4地鐵盾構法施工事故及分析(3) 事故原因分析地質因素南京地鐵2號線油坊橋站中和村站盾構區(qū)間隧道始發(fā)端頭穿越地層為流塑狀淤泥質粉質黏土和粉質細砂層，地下水豐富，埋深較淺，地下水壓力較