地铁工程事故与处理课件.ppt

1、地铁工程事故与处理地铁工程事故与处理 主主 要要 内内 容容 地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析11.2地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析11.3概述概述11.1地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析11.411.1 概述概述v 我国地铁发展情况 截止目前，全国已有25个城市的轨道交通近期建设规划获得国务院批复，到2015年前后，我国将建设87条轨道交通线路、总里程达2495 km。在未来的2030年中，中国将进入城市地下空间开发的高潮期，城市地下空间的安全建设已成为中国经济、社会和国家安全的重大需求。按年份的地铁建设安全事故统计分析图事故时间200120

2、022003200420052006200720082009事故数量78819201225334511.1 概述概述v 11.1.1我国地铁事故 统计显示，我国地铁事故随着交通事业的发展，呈增长趋势，工程建设速度的加快，忽视工程质量而造成重大的地铁工程事故也逐年增加。统计数据如下表。v 11.1.2地铁事故分类 按事故发生时间分类：施工期事故和使用(运行)期事故 按施工工法分类：明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法和矿山法五种 按事故类型分类：坍塌、涌水涌砂、沉降、火灾、地下 管线破坏、高空坠落、爆炸等 按事故后果分类：灾难性、极严重性、严重性、重大性 和轻微性五种11.1 概述概述v 11.1

3、.3地铁工程事故的特征 关联性 潜伏性 突发性 可预防性11.1 概述概述v11.1.4 地铁工程事故的原因分析 （1）内在原因 地铁一般都处在地下或高架桥的半封闭空间里，自身结构复杂 （2）环境原因 地质水文条件复杂 城市地下管线错综复杂 地层变形和围岩失稳11.1 概述概述 （3）技术原因 设计理论尚不完善 施工单位的施工设备及操作技术水平参差不齐 （4）管理原因 施工管理水平 第三方的安全监督管理 （5）其它原因 低价中标对施工的不良影响 挂靠施工的影响 投资、工期等的影响11.1 概述概述11.2 地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析 地铁工程中常见的施工工法主要有明挖法、

4、盖挖法、浅埋暗挖法、盾构法和矿山法等5种。明挖法事故最多，占总事故的56%。明挖法示例11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析11.2 地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析事故原因：事故原因是多方面的，错综复杂的，根据人机环境工效学系统的安全评价指标体系，明挖法地下工程安全事故的成因一般可以归结为4类因素，通常称为“4M”要素：（1）人的因素（2）物的因素（3）环境因素（4）管理因素 v【实例11-1】深圳某地铁明挖基坑事故原因分析及处理方法(1)工程概况某地铁车站位于深圳市南山次中心前海片区，区间基坑总长392.348 m，宽21.141.03 m，深14.23

5、19.098 m。基坑平面如图。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析(2)地质条件 该区是以填海为主的75 km2的新兴区域，正在进填海施工，周围空旷，无建筑物、管线、道路等。工程地质水文条件复杂，淤泥层厚。土质不均，呈坚硬流塑状态，有球状风化残留体存在，容易引起不均匀沉降，施工开挖容易坍塌，属较不稳定土体。其工程地层如下：第四系全新统人工堆积层(Q4ml)；第四系全新统海积层(Q4m)；第四系全新统海冲积层(Q4m+al)；残积层(Qel)由花岗岩风化残积形成；燕山期花岗岩呈黄褐色、褐黄色、肉红色、灰白色，中粗粒结构，块状构造，主要成分为石英、长石、云母。11.2地铁明挖

6、法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析(3)水文条件 场地地下水按赋存条件主要分为孔隙水及基岩裂隙水。标段范围内的含水层主要为砂层，与双界河河水及海水有水力联系，结构松散，自稳性差，施工易发生坍塌、涌水、涌砂等现象。随着基坑地下水涌出，砂土中细颗粒也随水流失，造成砂层结构更加松散，渗透性加强，地下水和细颗粒土流失加剧，花岗岩残积土和全风化岩的透水性加强。基坑开挖后，具承压性的强风化岩中地下水会通过残积土和全风化岩以越流的形式向基坑内渗透，加大基坑出水量，给施工带来困难。基坑开挖引起基坑内外水头差加大，易引起基坑隆起、管涌等不良现象。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析(4

7、)支护结构及事故状况 基坑底部、外围有大片淤泥区，在基坑的东侧设挡淤泥围堤，以控制淤泥的扰动与变化。此地段采用1 000 mm 1.2 m 冲孔桩+600 mm旋喷桩止水支护结构 结构采用荷载 结构模式，按荷载增量法进行计算为减小支护结构的侧向位移，各道钢支撑按设计轴力的30%50%施加预应力，根据现场施工桩体的变形、受力监测情况复加支撑预加力 灾害发生前，已完结构盾构井16.5 m到中板，标准段正线36 m，23 m完成底板，32 m完成垫层已挖36 m到基底；从北已经开挖143.5 m。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析(5)事故原因分析根据现场查看及调查情况分析，导

8、致这次严重基坑灾害的原因主要有以下几点。设计原因地质方面：工程处于深圳填海区，未形成陆地之前，分布大片的鱼塘与滩涂，淤泥层范围很广，且淤泥层分布因场地不同而有差异，在基坑东侧有大片淤泥区，为发生灾害埋下了安全隐患。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析 施工原因灌注桩施工场地地层复杂，存在大量孤石，桩基施工困难大，成孔质量和桩身强度均不能保证 施工监测原因监测方案制定：监测方案制定存在很大漏洞，监测点布置太少。v(6)灾害处理方法灾害事故发生后，施工单位与设计院进行讨论提出了相关的处理措施。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析在原有挡淤围堤的基础上，在基坑

9、东侧外30 m处增设一道上口宽15 m、南北方向长50 m的挡淤围堤南侧与原挡淤围堤相接，北侧填筑至粘性土，将淤泥隔断，加强基坑安全。(7)结论 深基坑支护设计过程中应充分考虑影响基坑变形稳定的诸因素，对于地质条件不稳定的地区，应密切关注土层的发展与变化，做到地下工程的动态设计，确保支护结构设计的安全系数。支护结构施工过程中，应严格按照设计要求，制定完善的施工方案，充分保证支护结构的施工质量。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析 认真观测支护结构一侧的土体扰动，保证支护结构所受的侧压力在可控范围内。监测应根据实际情况，根据工程特点，制定完善的监测方案，并根据监测结果及时采取

10、相应措施，实行信息化施工，防患于未然。11.2地铁明挖法工程事故及分析地铁明挖法工程事故及分析v浅埋暗挖法是在距离地表较近的地下进行各种类型地下洞室暗挖施工的一种方法。在城镇软弱围岩地层中，在浅埋条件下修建地下工程，以改造地质条件为前提，以控制地表沉降为重点，以格栅（或其他钢结构）和喷锚作为初期支护手段，按照十八字原则进行施工。v浅埋暗挖法与明(盖)挖法、盾构法相比较，由于其避免了明(盖)挖法对地表的干扰性，而又较盾构法具有对地层较强的适应性和高度灵活性；因此，浅埋暗挖法广泛应用于世界各国的城市地下工程建设。11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析v可能发生的事故 可能造成洞内

11、的塌方，并由此可能造成地下工程结构的破坏或人员伤亡 导致地表的过量沉降或地面的塌陷，同时也可能引发城市道路、地表建筑物及桥梁、地下管线和地下建构筑物(如既有地铁线路或车站等地下建构筑物)的破损或破坏11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析v10月5日凌晨3：00左右，喷射砼完成后突然有大股不明水从封闭的掌子面顶部涌出，且出现夹带泥砂的小掉块。现场人员紧急喷砼进行封堵，但无法止住水头。见此情形，现场施工员立即组织井下作业人员撤离，并将险情报告项目部值班领导。项目部接报告后，立即启动应急预案：1、清点确认从井下撤离至地面人员的人数；2、对地表塌陷区设立警戒；3、组织专人疏散周边居民

12、130人至安全地带；4、立即将险情报告有关单位。至凌晨4：13左右，涌水部位地表已塌陷成面积约1000平方的大坑，临近的多间平房倒塌。此次事故未造成人员伤亡。11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析事故地表塌方区域事故发生后进行紧急抢险处理v2、事故原因分析、事故原因分析直接原因：大股不明性质的水夹带大量泥砂，在极短的时间内快速冲入隧道，经15分钟左右，就充满已开挖的洞室，现有技术无法控制险情。间接原因：车站西侧紧邻一条大江，常年地下水位标高在4.225.88米，地下水与江河水连通，软弱底层广泛分布，地址条件复杂。11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析3、经验

13、教训 1）在招投标期间需充分考虑施工场地周边环境对地质的影响和对施工的过程的影响；在施工组织编制之前，必须深入了解地层结构，对危险地层采取考考措施；2）在施工过程中，应重视应急预案的针对性和有效性，加强预案的演练。事故调查过程中，该施工现场的总承包方在事故发生前曾根据应急预案有针对性地进行了隧道坍塌事故的应急演练，该演练提升了作业人员的应急能力，起到了良好的效果，是事故发生后能够在极短的时间内将作业面的工人及工地附近的群众进行有效的疏散，避免了人员伤亡的关键所在。11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析 3）落实安全专项保护设计。安全管理的重点是事故前预防，在工程设计的过程中必

14、须考虑周边环境对结构及施工安全的影响，落实安全专项保护设计，实现本质安全。4）工程管理人员应熟悉施工现场的环境，对施工过程中可能存在的不利因素，尤其是地质条件和周边建、构筑物情况要有充分认识。必要时要组织对地质、水文情况进行超前预报，以指导施工。11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析 5）积极推动前期工程进展，降低工程风险，地下工程危险性极大，稍有不慎即有可能造成无法挽救的后果，故应尽量推动前期工程进展，以减少施工对周边的影响。6）保证节假日安全生产。节假日期间出现生产安全事故存在社会影响大，人员、物资到位情况不佳等特点，处理来颇为不利。在节假日之前，各级管理单位必须进行详细

15、的安全检查，并对员工进行安全教育。节假日期间，必须落实值班制度，保证安全信息畅通。如遇春节等重大节假日，有条件的工地应放假停工；仍需进行生产的工地必须要保证应急救援体系能够正常运作，施工现场应有专人进行安全监控，保证各项安全措施落实到位。11.3地铁暗挖法施工事故及分析地铁暗挖法施工事故及分析11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析v地铁盾构是城市地铁施工中一种重要的施工技术，是在地面下暗挖隧洞的一种施工方法。它使用地铁盾构机在地下掘进，在防止软基开挖面崩塌或保持开挖面稳定的同时，在机内安全地进行隧洞的开挖和衬砌作业。其施工过程需先在隧洞某段的一端开挖竖井或基坑，将地铁盾构机吊

16、入安装，地铁盾构机从竖井或基坑的墙壁开孔处开始掘进并沿设计洞线推进直至到达洞线中的另一竖井或隧洞的端点。v11.4.1盾构施工事故的分类及特点 （1）机械事故 主要有龙门吊事故、盾构机事故、管片安装机事故等 （2）施工技术事故 主要有地面沉降导致的安全事故、盾构隧道的防洪排水设施不具备或能力不足导致的安全事故、管片拼装事故、气体爆炸事故、盾构机掘进参数导致的事故、土压平衡盾构喷涌事故 11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析v【实例11-7】南京地铁油坊桥站中和村站盾构事故及分析(1)工程概况南京地铁2号油坊桥站中和村站盾构区间隧道始发端头穿越地层为流塑状淤泥质粉质黏土(-2b

17、4、-3h3-4)和粉质细砂层(-3d2-3，中密，局部密实)，具体情况见图11-40。赋存于黏性土中的地下水属孔隙潜水，赋存于下部粉土、砂性土中的地下水具有一定的承压性，地下水水位埋深为0.602.30 m，高程5.506.82 m、地基土以微透水一弱透水层为主11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析盾构始发端头地质剖面图盾构始发端头加固情况11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析盾构始发洞门处的支护结构采用SMW桩，桩体底部深度为33 m。盾构始发端头采用850三轴深层搅拌桩对端头地层进行加固。搅拌桩施工完成后，再对二轴深层搅拌桩与支护结构接合部分(约20

18、cm)采用600二重管高压旋喷桩进行补强加固。盾构始发端头横向加固范围为盾构轮廓线外3 m，纵向加固长度为9 m，如上图当端头加固施工完毕后，对加固效果进行检测，具体的检测方法：第一，对端头加固土体进行垂直抽芯取样，然后对芯样进行室内物理实验，实验结果表明端头土体的加固强度满足设计要求；第二，在洞门处均匀布置5个水平探孔，打开探孔后，5个水平探孔均无渗水11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析(2)工程概况事故经过及危害2007年9月7日，南京地铁2号线油坊桥站中和村站盾构隧道右线已始发掘进至18环位置，大约在中午12点50分，在洞口右下侧5点位置突然出现涌水涌砂，且涌水涌砂量

19、较大，如图11-42所示。11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析下午13点25分，右线隧道始发端头加固体外侧出现地面塌陷，面积在4 m2，深度1.4 m；地表塌坑四周不断有小裂缝增加，降水井被破坏；在隧道正洞的顶部地表出现明显的沉降，并且由横向裂纹，裂纹长度约10.2 m；地表龙门吊轨道两侧出现明显的土体沉降。洞门右下侧5点位置开始时涌水涌砂量约120 m3/h，含砂量约20%随着时间的推进、涌水涌砂量的不断增多，出水出砂量大时达到200 m3/h，整个车站盾构始发井内水深上升到0.7 m后，涌水涌砂量才逐渐趋于稳定，大约在50 m3/h。11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁

20、盾构法施工事故及分析涌水涌砂险情于9月13日17：40封堵成功，共计149 h，估算累计涌水量约11 950 ml，涌砂量约1 140 m，。左线隧道发生沉降和水平位移，严重开裂渗水，第8、10环下部环缝张开，出现漏水漏砂和地面塌陷现象。地表塌方如图11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析抢险过程及措施9月7日发生渗漏后，工程参建各方组织相关人员进行抢险工作，分盾构始发端头井内排水和涌水涌砂处堵漏两部分进行抢险，并确定了井内聚氨酯封堵、地面注浆填充、隧道加强保护的抢险原则。具体采取了以下措施：1)对漏水点周边进行封堵，减少其渗流通道，并通过降水井减压后，注入聚氨酯封堵渗流通道。

21、2)地面塌陷和沉降处理。对于塌陷部位，采用土方或混凝土填充11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析3)隧道变形处理为控制左线隧道变形，靠近洞口的30环管片采用150 mm150 mm的方木对左线盾构隧道进行“米”字形支撑隧道内加强监测，同时从隧道内压注双液浆封堵，为了在隧道洞口形成永久性的封堵环在隧道前5环注浆压力达到0.4 MPa以上时，移至后续管片位置，按512环的顺序再对隧道底部注浆，注浆压力不超过0.4 MPa，隧道底部注浆水泥用量为5 t，经过二次注浆后，沉降逐步稳定。11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析浦口支撑隧道纵向连接11.4地铁盾构法施工事

22、故及分析地铁盾构法施工事故及分析(3)事故原因分析地质因素南京地铁2号线油坊桥站中和村站盾构区间隧道始发端头穿越地层为流塑状淤泥质粉质黏土和粉质细砂层，地下水丰富，埋深较浅，地下水压力较大施工因素第一，车站支护结构的SMW桩采用H型钢插入到承压水层，当盾构推进至18环时，过早地拔除了靠近隧道洞门的一裉H型钢，导致承压水沿着H型钢拔除后留下的孔洞上涌，很高的水压力导致隧道右下角压着洞门密封的压板被拉脱，使承压水击穿洞门密封系统，隧道底部的粉细砂层随着水进入隧道。11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析第二，同步注浆浆液质量的控制存在一定问题，至少为凝结时间过长。隧道洞门处的2环管

23、片二次注浆工作较为滞后，在拔除H型钢时，管片与加固体之间的浆液尚未达到设计所要求具备的强度。第三，洞门密封系统的设计和实施存在问题，压板的角度、螺栓的强度值得关注，特别是压板销轴和销套的计算是整个问题的关键。如图11-48为盾构始发端头地质情况及洞口密封系统。11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析(4)事故总结毋庸置疑，不良的地质条件增加了工程的施工难度带来了很多不确定的因素，各方必须予以重视，充分认识到事故可能造成的影响。事故的发生除了地层因素以外，施工单位对地层情况认识不足，施工操作不当导致洞门密封失效是事故的直接原因。洞门密封涉及的因素较多，且没有一个因素是不重要的，任何一个环节出现问题，都有可能导致整个洞门密封系统的失效，尤其是压板栓轴和栓套的计算，目前尚没有相关经验可以参考。11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析 因此，由于盾构始发与到达端头是事故的多发地段，特别当端头地层条件较复杂时，必须予以重视，盾构始发或者到达之前，制订好专项施工方案。同时对于可能发生的事故作好应急预案，尽量规避风险的发生11.4地铁盾构法施工事故及分析地铁盾构法施工事故及分析