一、 城市地鐵施工事故概述
????? 近幾年來(lái),隨著全國(guó)地鐵建設(shè)規(guī)模逐步增大,地鐵施工事故分別在上海、北京、廣州、深圳、南京等城市時(shí)有發(fā)生。據(jù)相關(guān)人員初步統(tǒng)計(jì):從2001年至2006年,我國(guó)及周邊國(guó)家和地區(qū)共發(fā)生24起地鐵施工事故(如表1)。其中以上海地鐵4號(hào)線和廣州海珠城基坑施工,導(dǎo)致房屋變形坍塌的社會(huì)
負(fù)面影響較大(如圖1)。
圖1? 上海地鐵4號(hào)線事故導(dǎo)致房屋變形坍塌
二、 地鐵事故分析
????? 事故主要由于施工技術(shù)和安全防護(hù)不當(dāng)原因造成,造成事故由于施工技術(shù)原因有16起占66.6%,其中主要是由于地下水的防止不當(dāng)或不可預(yù)見(jiàn)等原因造成事故。
????? 安全防護(hù)原因有8起,占33.4%,其中主要是由于機(jī)械原因(如龍門吊等)造成事故。造成人員傷亡的分析如表2。
從上圖中可以看出,因?yàn)榈罔F施工對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的擾動(dòng)而發(fā)生坍塌事故的占63%,這主要是由于受到地鐵工程的特殊性的影響,施工過(guò)程的控制措施不當(dāng)所引發(fā)的。
地鐵工程的特殊性:
地鐵工程具有投資大、施工周期長(zhǎng)、施工項(xiàng)目多、施工場(chǎng)所隱蔽、施工技術(shù)復(fù)雜、巖土工程的不確定性等不可預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素多和對(duì)社會(huì)環(huán)境影響大等特點(diǎn),屬于高風(fēng)險(xiǎn)工程。地鐵施工可能會(huì)對(duì)施工影響區(qū)內(nèi)環(huán)境,如地面建筑物、道路、地下構(gòu)筑物及地下管網(wǎng)等的安全造成影響和破壞。
1.地鐵施工面臨的“四大環(huán)境”。即“地表建(構(gòu))筑物環(huán)境、地下管線環(huán)境、地下水環(huán)境、地層覆蓋環(huán)境”均存在不明確性。
2.地鐵工程的隱蔽性、施工復(fù)雜性、地層條件和周圍環(huán)境的不確定性突出,這也加大了施工技術(shù)的難度和建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)性,從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。
3.施工作業(yè)區(qū)域環(huán)境影響:地鐵隧道內(nèi)存在粉塵、噪聲、有害氣體、高溫、潮濕等不良環(huán)境因素;另外,風(fēng)、水、電、機(jī)械設(shè)備、原材料、建筑垃圾和運(yùn)輸車輛與施工人員爭(zhēng)空間。
4。人為的不安全因素影響:根據(jù)目前地鐵隧道施工工藝、施工技術(shù)和施工條件限制, 作業(yè)人員一年四季、白天黑夜都在狹小的洞室中從事單調(diào)、艱苦、危險(xiǎn)的重復(fù)勞動(dòng)。同時(shí)承受噪聲、有害氣體、高溫等不良環(huán)境的影響,身心健康長(zhǎng)期受到壓抑,自我安全防衛(wèi)能力很容易降低。
?三、地鐵工程施工重大危險(xiǎn)源分析
地鐵施工重大危險(xiǎn)源主要有如下五點(diǎn):
(1)盾構(gòu)法的重大危險(xiǎn)源:掌子面支撐。
危害表現(xiàn):開倉(cāng)時(shí)掌子面失穩(wěn)導(dǎo)致相鄰建(構(gòu))筑或地表變形嚴(yán)重或產(chǎn)生噴涌。
盾構(gòu)施工過(guò)程中若遇“人頭石” 即大粒徑卵石和漂石處理難。只能通過(guò)盾構(gòu)打開土倉(cāng),進(jìn)行人工破碎,易產(chǎn)生掌子面失穩(wěn)坍塌事故。
????? 盾構(gòu)機(jī)行走姿態(tài)控制難度高。由于地層砂卵石直徑大、含量高,且地層較軟弱,盾構(gòu)掘進(jìn)極易造成跑偏,而糾偏時(shí)又易產(chǎn)生建筑空隙引起地面正常沉降,甚至產(chǎn)生塌陷事故。
地下水壓大。由于地下水位高,砂夾卵石層透水性強(qiáng)且含有大量細(xì)砂,如處理不當(dāng)隧道內(nèi)易產(chǎn)生噴涌災(zāi)害性事故。(例南京市地鐵遭受水淹事故)
盾構(gòu)法施工安全隱患
用盾構(gòu)法修建隧道,它引起地層位移的主要原因是施工過(guò)程中的地層損失、地層原始應(yīng)力狀態(tài)的改變、土體固結(jié)及土體的蠕變效應(yīng)、襯砌結(jié)構(gòu)的變形等。因此,能否有效控制地層位移(主要為地面沉降)是盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵之一。
??? 盾構(gòu)法施工導(dǎo)致安全隱患主要表現(xiàn)在地面沉降。地面沉降一般可分為以下三類:
??? 第一類:正常沉降
??? 沉降原因:主要是施工現(xiàn)場(chǎng)的客觀條件,如地質(zhì)條件或盾構(gòu)施工工藝的選擇。
??? 第二類:非正常沉降
??? 沉降原因:主要是施工中盾構(gòu)操作失誤而引起的,如盾構(gòu)操作過(guò)程中各類參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、超挖、注漿不及時(shí)。
??? 第三類:災(zāi)害性沉降
??? 沉降原因:施工中盾構(gòu)開挖面有突發(fā)性急劇流動(dòng),甚至暴發(fā)性崩塌,使地面塌陷。主要原因是遇到地下水壓大或透水性強(qiáng)的顆粒狀土體不良地質(zhì)條件。
??? 引起地面沉降的因素主要有:
??? (1)主觀因素:它同施工人員的工作態(tài)度、技術(shù)水平等因素有聯(lián)系,具體體現(xiàn)在:
??? A.盾構(gòu)嚴(yán)重超(欠)挖引起地面沉降,
??? B.盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí),推進(jìn)參數(shù)匹配不合理,
??? C.盾構(gòu)同步注漿不足,
??? D.由于地層砂卵石直徑大、含量高,且地層較軟弱,盾構(gòu)掘進(jìn)極易造成跑偏,
??? E.較長(zhǎng)時(shí)間盾構(gòu)停止推進(jìn),因千斤頂漏油而導(dǎo)致盾構(gòu)后退。
??? (2)客觀因素:
??? A.盾構(gòu)的選型
??? B.由于注漿材料本身體積的收縮,產(chǎn)生“建筑空隙”
??? C.盾殼移動(dòng)對(duì)地層的摩擦和剪切,造成對(duì)土體的擾動(dòng)
D.在土壓力的作用下,隧道襯砌的橢圓度變形也會(huì)引起沉降。
盾構(gòu)施工控制重點(diǎn)
(1)盾構(gòu)機(jī)拆、裝、運(yùn)(起重吊裝、道路運(yùn)輸應(yīng)有專項(xiàng)方案)