地鐵施工方法風(fēng)險(xiǎn)分析課件

地鐵施工方法風(fēng)險(xiǎn)分析姓名蔣濱學(xué)號(hào)2015000440專業(yè)安全科學(xué)與工程第一節(jié)我國城市地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀第二節(jié)城市地鐵施工方法第三節(jié)不同施工風(fēng)險(xiǎn)因素分析第四節(jié)城市地鐵施工事故案例我國城市地下空間開發(fā)利用現(xiàn)狀

城市軌道交通建設(shè)速度已居世界首位；

城市地下快速道路建設(shè)已經(jīng)起步并將加速發(fā)展；

城市地下物流系統(tǒng)正在研究；特大城市和大城市地下空間專項(xiàng)規(guī)劃已經(jīng)和正在普遍開展。

我國城市地下空間開發(fā)利用不足地下空間的綜合利用效益尚得需改進(jìn)；市政綜合管廊（共同溝）建設(shè)剛剛起步；深層地下空間開發(fā)利用還基本處于空白；在法律、政策、運(yùn)作管理以及自主產(chǎn)權(quán)的核心技術(shù)的地下施工裝備等方面和發(fā)達(dá)國家仍有一定的差距。

城市地下空間開發(fā)意義

城市地下空間開發(fā)利用已經(jīng)成為提高城市容量、緩解城市交通、改善城市環(huán)境的重要手段，正在成為建設(shè)資源節(jié)約型、環(huán)境友好型城市的重要途徑

以北京為例，目前北京地下空間建成面積已達(dá)3000萬平方米；全市地下空間今后平均每年將增加建筑面積約300萬平方米，占總建筑面積的10％城市軌道交通建設(shè)速度居世界首位最近幾年，中國城市軌道交通進(jìn)入了空前發(fā)展的時(shí)期，截止2006年上半年，大陸已有地鐵的城市有6個(gè)：北京113km天津7.4km

上海123km廣州36.6km

深圳21.8km南京16.9km

線路總長318km在建設(shè)或獲準(zhǔn)建設(shè)地鐵的城市有武漢、成都、沈陽、杭州、重慶、哈爾濱等8個(gè)城市17條線路，線路總長360km。隧道建設(shè)成就舉世矚目廈門翔安海底隧道全長8.695km（海底段長6.05km），跨越海域?qū)捈s4.2km，按雙向六車道高等級(jí)公路標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，是國內(nèi)第一條海底隧道，工程概算31.97億，工期4年。

城市地鐵施工方法明挖法特點(diǎn)明挖法關(guān)鍵工序：降低地下水位；邊坡支護(hù)；土方開挖；結(jié)構(gòu)施工；防水工程等。由于明挖施工技術(shù)具有簡單、快速、經(jīng)濟(jì)、安全的優(yōu)點(diǎn)，各國地下工程(包括地鐵)發(fā)展的初期都將其作為首選的施工方法。明挖隧道具有埋深陷、線路短、照明和通風(fēng)代價(jià)小、工程造價(jià)和營運(yùn)費(fèi)用低、使用效益好等優(yōu)點(diǎn)，比較符合地質(zhì)原則、效益原則、技術(shù)原則和整體最優(yōu)原則，但對周圍環(huán)境擾動(dòng)和影響較大。關(guān)鍵技術(shù)的進(jìn)步主要表現(xiàn)在：(1)大面積的深基坑降水技術(shù)。早期深井泵被潛水泵代替，用于無砂混凝土管井降水，便于施工、減少費(fèi)用。目前多級(jí)輕型井點(diǎn)、噴射井點(diǎn)降水技術(shù)在深基坑降水中已普遍應(yīng)用，電滲、輻射并降水技術(shù)也在一些工程中得到應(yīng)用。成孔機(jī)械設(shè)備也在不斷發(fā)展。(2)邊坡支護(hù)技術(shù)發(fā)展很快，主要經(jīng)歷以下發(fā)展階段：鋼樁（工字鋼和止水的鋼板樁）橫撐→土層錨桿→鋼絞線錨索→連續(xù)墻加錨桿→土釘墻，目前我國邊坡支護(hù)技術(shù)已達(dá)到國際水平。城市地下工程施工方法——蓋挖法在路面交通不能長期中斷的道路下修建隧道時(shí)，可采用蓋挖順作法。若開挖面較大、覆土較淺、周圍沿線建筑物過于靠近，為盡量防止因開挖基坑而引起鄰近建筑物的沉陷，或需及早恢復(fù)路面交通，但又缺乏定型覆蓋結(jié)構(gòu)，可采用蓋挖逆作法施工。目前以采用蓋挖逆作法居多。蓋挖法頂板施工蓋挖法特點(diǎn)蓋挖法是“先蓋后挖”，即先以臨時(shí)路面或結(jié)構(gòu)頂板維持地面暢通再向下施工。先用連續(xù)墻、鉆孔樁等形式做圍護(hù)結(jié)構(gòu)和中間樁，然后做鋼筋混凝土蓋板，在蓋板、圍護(hù)墻、中間樁保護(hù)下進(jìn)行土方開挖和結(jié)構(gòu)施工。蓋挖法有逆作與順作兩種施工方法。所謂逆作法是指按土方開挖順序從上層開始往下進(jìn)行結(jié)構(gòu)施工；而正作法則是指在土方全部開挖完成后，從底板開始做結(jié)構(gòu)。蓋挖法的主要優(yōu)點(diǎn)是安全，占地少，對居民生活干擾小，采取措施合理甚至可做到基本不影響交通，但施工速度比明挖法要低。暗挖法特點(diǎn)受工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件的影響較大；工作條件差、工作面少而狹窄、工作環(huán)境差;暗挖法施工對地面影響較小,但埋置較淺時(shí)可能導(dǎo)致地面沉陷；有大量廢土、碎石須妥善處理城市地下工程施工方法——盾構(gòu)法輻條式盾構(gòu)盾構(gòu)是在有水地層、軟弱不穩(wěn)定圍巖中修建地鐵區(qū)間隧道和其它地下工程時(shí)進(jìn)行開挖支護(hù)和襯砌的一種專用機(jī)械設(shè)備，盾構(gòu)選型與地層條件密切相關(guān)，種類很多：全開敞式盾構(gòu)：手掘式盾構(gòu)、半機(jī)械式盾構(gòu)、機(jī)械式盾構(gòu)半開敞式盾構(gòu)：擠壓式盾構(gòu)閉胸式盾構(gòu)：土壓平衡盾構(gòu)、泥水加壓平衡盾構(gòu)——國內(nèi)施工應(yīng)用較多盾構(gòu)法特點(diǎn)埋深大，縱向洞線平直；施工方法先進(jìn)，機(jī)械化程度高；無需施工降水、地下水位可保持；施工進(jìn)度快、作業(yè)安全、噪音?。还芷雀?、襯砌質(zhì)量可靠、防水性能好；特別是引起的地表沉降小、不影響城市交通、對環(huán)境幾乎無不良影響。平面布置不能保證規(guī)劃路由；圍巖為砂卵石，為適應(yīng)地質(zhì)條件需設(shè)計(jì)先進(jìn)的大型設(shè)備；設(shè)備一次性使用，因工期限制，設(shè)備潛力存在較大浪費(fèi)；施工工藝要求較高、斷面形式變化不靈活地鐵工程風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理分析地鐵工程施工安全事故是由多種原因引起的，既有內(nèi)在因素也有外在因素，涉及很多方面：工程結(jié)構(gòu)自身?xiàng)l件和特點(diǎn)工程建設(shè)的地質(zhì)、水文等自然條件的復(fù)雜性工程周邊環(huán)境（建筑物、道路和地下管線）的復(fù)雜性工程設(shè)計(jì)中的不足或遺漏工程建設(shè)的決策、管理和組織方案不到位或存在缺陷施工中機(jī)械設(shè)備質(zhì)量、技術(shù)方案制定及施工操作水平同時(shí)，在某些情況下，小的事故若處理不當(dāng)，還可能引起更大范圍、更加惡劣的安全事故。這也是工程管理中尤其應(yīng)當(dāng)引起重視的問題。地鐵結(jié)構(gòu)自身特點(diǎn)和特殊性地鐵施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)主要包括工程本身的安全風(fēng)險(xiǎn)（結(jié)構(gòu)安全）和周圍環(huán)境的安全風(fēng)險(xiǎn)，而對于城市地鐵工程而言，施工環(huán)境等的特殊性決定了地鐵施工給城市環(huán)境帶來的風(fēng)險(xiǎn)問題將更為人們所關(guān)注。以北京市為例，當(dāng)前地鐵建設(shè)規(guī)模之大、工期之緊、條件之復(fù)雜以及難度之高在世界地鐵修建史上都是罕見的。車站工程規(guī)模大（其中暗挖車站斷面面積可達(dá)300-400m2，且很多為雙層結(jié)構(gòu)）；車站修建方法復(fù)雜，涵蓋了明挖、蓋挖、暗挖及明暗結(jié)合等施工方法，而暗挖大斷面又采用了多種工法；車站施工包括全暗挖和兩端明挖中間局部暗挖等多種形式，相應(yīng)的附屬工程施工難度大。地質(zhì)、水文等自然條件的復(fù)雜性工程所在區(qū)域的水文地質(zhì)條件是經(jīng)過漫長的地質(zhì)年代形成的，經(jīng)歷了各種各樣的自然和人為因素作用，其介質(zhì)特性表現(xiàn)出很大的隨機(jī)變異性。地層條件方面，體現(xiàn)在地層分布情況、不同巖土介質(zhì)材料的物理力學(xué)性質(zhì)與參數(shù)、巖土介質(zhì)在切削攪拌后的流動(dòng)性、粘性和變形參數(shù)以及各種不良地質(zhì)情況（如潛在有害氣體的侵入）等。水文條件方面，主要包括：巖土的滲透性、含水量、流向與流速；水位、水壓和水的沖刷力；水的腐蝕性；水的補(bǔ)給來源等。此外地層中的一些障礙物，如廢棄構(gòu)筑物、孤立物（孤石或江底沉船）等的存在也加大了施工風(fēng)險(xiǎn)。工程設(shè)計(jì)中的不足或遺漏設(shè)計(jì)規(guī)范、準(zhǔn)則和標(biāo)準(zhǔn)的不足導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)方案不足或遺漏導(dǎo)致施工中的風(fēng)險(xiǎn)（包括對第三者）力學(xué)計(jì)算模型和模擬、判斷方法與實(shí)際施工的差異性導(dǎo)致的風(fēng)險(xiǎn)工程建設(shè)決策、管理和組織方案的問題如何選擇合理的工程建設(shè)地址、技術(shù)方案，如何減少工程對周圍環(huán)境的影響，如何評估工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，如何保持整個(gè)工程建設(shè)的“綠色”、“生態(tài)”或“可持續(xù)”？……每一個(gè)問題的決策與執(zhí)行都需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)與效益的綜合決策。不同施工方法對施工安全的影響地鐵安全事故的原因類型與所在工程采用的施工方法對事故的影響問題是交叉存在的，換言之，引起地鐵安全事故的原因與工程采用的施工方法密切相關(guān)，后者在很大程度上決定了事故發(fā)生的特點(diǎn)。在城市地鐵施工中，采用不同施工方法所發(fā)生事故各有特點(diǎn)。因此，應(yīng)分析不同工法下潛在事故的風(fēng)險(xiǎn)大小、事故的特點(diǎn)和后果等，從而得出不同施工方法條件下事故相應(yīng)的防控措施。明挖法支護(hù)結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，造成基坑壁塌方、基坑外圍地面沉降，危及周圍道路、建筑物、通訊設(shè)施、地下管網(wǎng)的安全；止水圍幕失效，擋不往基坑外地下水。一旦基坑內(nèi)地下水抽降，內(nèi)外形成水位差，即易在基坑壁和基坑底部發(fā)生滲漏、流砂、管涌等工程病害，并伴有圍護(hù)結(jié)構(gòu)外側(cè)的土體塌陷，影響鄰近道路、建筑物和通訊設(shè)施的安全。明挖基坑施工風(fēng)險(xiǎn)控制方案安全控制的具體措施有：（1）充分考慮基坑開挖過程中的時(shí)空效應(yīng)，堅(jiān)持“分層開挖、先撐后挖、快挖快撐、減少無支撐暴露時(shí)間”原則；（2）加強(qiáng)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)支撐的質(zhì)量控制；（3）控制好基坑開挖縱向入坡的坡度；（4）做好深基坑內(nèi)的排水工作，及時(shí)封堵圍護(hù)墻滲漏點(diǎn)；（5）合理確定結(jié)構(gòu)施工段長度，減少基坑暴露時(shí)間，從根本上控制基坑變形；（6）嚴(yán)禁在基坑周邊堆放、瞬時(shí)增加荷載；（7）加強(qiáng)對基坑開挖施工全過程的監(jiān)控。暗挖法鑒于淺埋暗挖法的施工特點(diǎn)，施工中不確定性因素較多，施工風(fēng)險(xiǎn)大，因而出現(xiàn)安全事故的可能性很大。事故風(fēng)險(xiǎn)主要有：（1）因地質(zhì)條件惡化、尤其是遇到不良地質(zhì)（如空洞、氣囊、水囊等），或設(shè)計(jì)不當(dāng)、施工技術(shù)不到位和管理不力等出現(xiàn)塌方事故；（2）涌水或滲水（突水）；（3）隧道變形；（4）周圍建（構(gòu)）筑物、路面及地下管線的破壞。暗挖法施工風(fēng)險(xiǎn)控制方案嚴(yán)格遵循十八字施工方針，控制地層沉降。有效實(shí)施前期降水，保證在無水環(huán)境中作業(yè)。采取可靠的地層預(yù)加固和支護(hù)技術(shù)控制地層沉降。進(jìn)行施工方案的優(yōu)化，合理確定開挖面參數(shù)。噴射混凝土施工時(shí)應(yīng)預(yù)留注漿管。不良地質(zhì)地段必須采取特殊的施工技術(shù)措施。加強(qiáng)地面建（構(gòu)）筑物的監(jiān)控量測。盾構(gòu)法盾構(gòu)法施工是在盾構(gòu)機(jī)殼體的保護(hù)下進(jìn)行的，施工安全性好；由于開挖、裝渣、支護(hù)全部為機(jī)械化作業(yè)，機(jī)械化程度高，施工質(zhì)量更易控制和保證，且防水效果比較好。因此從總體上，盾構(gòu)法施工風(fēng)險(xiǎn)相對較小，但由于施工中各種不確定性因素的存在，仍可能發(fā)生某一類型的安全事故。盾構(gòu)法施工風(fēng)險(xiǎn)控制方案（1）防止盾尾漏漿：提高同步注漿的質(zhì)量與管理，加強(qiáng)盾尾艙的管理（2）防止隧道上?。杭訌?qiáng)隧道監(jiān)測，對盾構(gòu)機(jī)和管片進(jìn)行姿態(tài)控制（3）穿越鄰近建筑物時(shí)，重點(diǎn)做好以下幾方面安全控制：合理設(shè)置土壓力值，保持正面平衡，防止超挖和欠挖；穿越時(shí)降低推進(jìn)速度，控制總推力，減少土層擾動(dòng)；穿越前調(diào)整好盾構(gòu)姿態(tài)，穿越時(shí)減少糾偏次數(shù)及糾偏量，減少土體的擾動(dòng)；在穿越鄰近建筑物地段，保證一次穿過，不能中途換刀。城市地鐵施工典型事故案例城市地鐵施工典型事故案例

城市地鐵的建設(shè)過程不可能總?cè)缢谕哪菢右环L(fēng)順，施工條件復(fù)雜多變甚至難以預(yù)測、施工環(huán)境陡然惡化都會(huì)大大增加地鐵施工難度，給地鐵施工帶來非常棘手的困難和問題，對這些問題的處理稍有不慎甚至就極易引發(fā)工程事故，可能導(dǎo)致嚴(yán)重后果。除不可避免地會(huì)造成經(jīng)濟(jì)損失之外，同時(shí)由于城市地理環(huán)境的特殊性和復(fù)雜性，尤其對于大城市和城市中心的繁華地區(qū)，地鐵事故一旦發(fā)生必將產(chǎn)生尤為嚴(yán)重的社會(huì)影響。近年來，國內(nèi)外諸多國家和地區(qū)的城市地鐵建設(shè)，施工事故屢見不鮮，僅在施工過程中就發(fā)生了多起安全事故，如新加坡、我國的北京、上海、廣州、深圳、南京及臺(tái)灣等地的事故數(shù)量及事故后果都是不可小視的。以下對一些較為重大和典型事故的經(jīng)過及原因進(jìn)行重點(diǎn)闡述分析，以期對地鐵施工安全起到警示作用。杭州市地鐵1號(hào)線湘湖站基坑坍塌事故2008年11月15日15時(shí)20分，杭州市地鐵1號(hào)線湘湖站基坑工程發(fā)生塌陷事故，基坑鋼支撐崩壞，地下連續(xù)墻變形斷裂，基坑內(nèi)外土體滑裂。造成基坑西側(cè)路面長約100米、寬約50米的區(qū)域塌陷，下陷最大深度達(dá)6米，自來水管、排污管斷裂，大量污水涌出，同時(shí)東側(cè)河水及淤泥向施工塌陷地點(diǎn)潰瀉，導(dǎo)致施工塌陷區(qū)域逐漸被泥水淹沒。事故造成在西側(cè)路面行駛的11輛汽車下沉陷落（車上人員2人輕傷，其余人員安全脫險(xiǎn)），在基坑內(nèi)進(jìn)行挖土和底板鋼筋作業(yè)的施工人員17人死亡、4人失蹤。事故起因施工單位（中鐵四局集團(tuán)第六工程有限公司）違規(guī)施工、冒險(xiǎn)作業(yè)、基坑嚴(yán)重超挖；支撐體系存在嚴(yán)重缺陷且鋼管支撐架設(shè)不及時(shí)；墊層未及時(shí)澆筑。監(jiān)測單位（安徽中鐵四局設(shè)計(jì)研究院以浙江大合建設(shè)工程檢測有限公司名義，實(shí)為掛靠）施工監(jiān)測失效，施工單位沒有采取有效補(bǔ)救措施。處理結(jié)果原中鐵四局集團(tuán)第六工程有限公司杭州地鐵1號(hào)線湘湖站項(xiàng)目部常務(wù)副經(jīng)理梅小峰判有期徒刑六年；原項(xiàng)目部總工程師曹七一判有期徒刑五年六個(gè)月；原項(xiàng)目部質(zhì)檢部部長盧光偉判有期徒刑五年；原項(xiàng)目部監(jiān)測員洪祥判有期徒刑四年；原項(xiàng)目部監(jiān)測負(fù)責(zé)人侯學(xué)判有期徒刑三年十個(gè)月；原項(xiàng)目部施工監(jiān)理單位總監(jiān)代表蔣志浩判有期徒刑三年三個(gè)月；原項(xiàng)目部經(jīng)理方繼濤判有期徒刑三年，緩刑五年；原杭州地鐵集團(tuán)有限公司駐湘湖站業(yè)主代表金建平判有期徒刑三年，緩刑四年。北京熊貓環(huán)島站基坑坍塌事故2005年11月30日下午，熊貓環(huán)島車站奧運(yùn)支線站安排正常施工：主體基坑南側(cè)第五段正在進(jìn)行地下一層柱砼澆注及側(cè)壁清理，第六段地下二層正在進(jìn)行梁底支模等作業(yè)，第七段正在進(jìn)行防水層施工，第八段正在出土。

當(dāng)時(shí)第八段基坑下部挖掘機(jī)正在進(jìn)行土方開挖工，基坑上面有兩部吊車，一部正在停在基坑南端進(jìn)行吊土施工，另一部沒有安排作業(yè)。吊車支腿距離基坑邊緣約3米左右。由于北側(cè)結(jié)構(gòu)頂板回填需要部分土方，故在基坑?xùn)|側(cè)距離基坑14.7米以東，南側(cè)12米以南設(shè)置堆土區(qū)域，堆土高度為3～5米。

14：20分左右，基坑南側(cè)深度約8米處有水滲出。五分鐘后，出現(xiàn)大量涌水，十分鐘后，基坑南側(cè)邊上出現(xiàn)裂縫，現(xiàn)場值班人員發(fā)現(xiàn)此情況后，立即要求基坑內(nèi)所有人員馬上撤離。14點(diǎn)35分左右基坑南側(cè)中間部分突然坍塌，并迅速向兩側(cè)發(fā)展，造成斜向鋼支撐體系脫落，引起兩側(cè)圍護(hù)樁倒塌。塌方導(dǎo)致基坑南側(cè)的通信電纜和其它電纜裸露懸空。基坑?xùn)|側(cè)600自來水管斷裂，自來水注入基坑內(nèi)，同時(shí)造成一根1600上水管彎曲，一根直徑800的污水管斷裂，一根燃?xì)夤芫€外露，多根電信管線斷開事故原因首先倒塌的南側(cè)基坑外圍均為管線改移區(qū)，管線較多且在基坑正南端中間部位設(shè)有污水井和雨水井各一個(gè)。根據(jù)前期地下管線調(diào)查情況及產(chǎn)權(quán)單位反映的情況顯示，該區(qū)域φ800的污水管（距南側(cè)基坑邊緣5.1m）滲漏嚴(yán)重。造成該區(qū)域土體長期被積水浸泡。同時(shí)11月28日的雷達(dá)探測報(bào)告也顯示該區(qū)域在地下8.0m左右深度范圍內(nèi)發(fā)現(xiàn)明顯的異常區(qū)域：“地下土層局部含水量較高，尤其在管線下部可能有積水滲入”。根據(jù)以上資