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地铁工程事故案例分析

时间:2019-01-15 10:04:58  来源:本站  作者:

  目 录 1 引 言............................................................................................................................................. 1 2 事故的主要表现形式和风险源 ................................................................................................... 1 2.1 围护支撑体系失稳 ........................................................................................................... 2 2.2 纵向滑坡........................................................................................................................... 3 2.3 地下水的危害................................................................................................................... 4 2.4 坑底隆起........................................................................................................................... 5 2.5 隧道施工风险源............................................................................................................... 8 3 事故案例分析与警示................................................................................................................. 10 3.1 北京轨道交通事故 ......................................................................................................... 11 3.2 青岛轨道交通事故 .......................................................................................................... 15 3.2.1 青岛地铁三号线君峰路~西流庄站区间塌方事故 ............................................ 15 3.2.2 青岛地铁三号线江西路车站塌方事故 ................................................................ 18 3.2.3 青岛地铁三号线河西站—河东站区间坍塌事故 ................................................ 21 3.2.4 青岛地铁 3 号线岭清区间隧道塌方事故 ............................................................ 23 3.2.5 青岛地铁 3 号线太湛区间隧道塌方事故 ............................................................ 30 3.3 武汉轨道交通事故 .......................................................................................................... 35 3.3.1 广埠屯站~虎泉站区间隧道掌子面突泥涌水 .................................................... 35 3.3.2 青年路站~中山公园站区间建筑物裂缝事故 .................................................... 37 3.3.3 广埠屯站突水涌泥事故 ........................................................................................ 38 3.3.4 王家墩北站~范湖站区间涌水涌砂事故 ............................................................ 40 3.3.5 王家湾站端头井局部滑移险情 ............................................................................ 41 3.3.6 地铁 4 号线附近发生地陷 .................................................................................... 44 3.4 重庆轨道交通事故 ......................................................................................................... 45 3.4.1 铜锣山隧道 2#斜井涌水事故 ............................................................................... 45 3.5 大连轨道交通事故 .......................................................................................................... 48 3.5.1 大连交通大学站塌方事故 .................................................................................... 48 3.5.2 华北路站~泉水路站区间坍塌事故 .................................................................... 50 1 3.5.3 山东路沉降事故.................................................................................................... 52 3.5.4 南林路站~机场站区间塌方事故 ........................................................................ 53 3.6 福州轨道交通 1 号线三角埕站围护结构渗水事故 ...................................................... 54 3.7 南京地铁事故.................................................................................................................. 57 3.7.1 南京地铁机场线#暗挖隧道地表沉降异常险情 ........................................ 57 3.7.2 南京地铁路面泡沫事故 ....................................................................................... 59 3.8 宁波轨道交通事故事故 .................................................................................................. 59 3.8.1 海晏北站~福庆北站区间隧道多处管片开裂事故 ............................................ 59 3.8.2 大碶站~松花江站区间坍塌事故 ........................................................................ 62 3.9 哈尔滨地铁铁路局站~哈工大站区间塌陷事故 .......................................................... 63 3.10 西安地铁 D3TJSC-12 标段塌方事故 ............................................................................ 64 3.11 广州地铁康王路坍塌事故 ............................................................................................ 65 3.12 郑州地铁坍塌事故 ........................................................................................................ 66 3.13 上海地铁坍塌事故 ........................................................................................................ 67 3.14 长春地铁事故................................................................................................................ 68 4 结论与建议.................................................................................................................................. 69 2 1 引 言 中国城市轨道交通建设,目前正处于前所未有的建设高峰之中,北京、上海、广州、深 圳、南京、天津等城市都陆续展开了大规模的轨道交通建设,获得国务院批准轨道交通规划 的城市已经达到 25 个,截止 2009 年 11 月底,全国有 19 个城市,约 1400 公里的城市轨道 交通线路正在建设, 地铁工程的建设正处于前所未有的高潮之中, 这种超常发展的建设规模 在世界上可谓绝无仅有。青岛地铁于 2008 年正式形成线 条线 公里,市域线 公里,在接下来的地铁工程建设高峰期,地铁建设力度和强度将逐年增大。 然而大规模的地铁建设也给管理带来了难度, 与一般地面工程相比, 地铁建设项目有几 个特点: 一是建设规模大, 一个城市的轨道交通线路一般有百余公里至数百公里; 二是技术要求 高,几乎涉及到现代土木工程、机电设备工程的所有高新技术领域;三是建设周期长,单线 年,线 年;四是投资大,每公里造价达 3~6 亿元, 线网建设则需要数百亿元;五是系统复杂,要考虑轨道交通工程的策划、建设、运营、资源 利用的关系, 项目管理涉及的管理要素繁杂; 六是项目质量要求高, 技术复杂, 技术风险大。 同时,在地铁工程建设过程中,由于地下工程水文地质条件、建设中的技术方案和机械 设备、以及周边环境(包括建筑物、道路和地下管线)具有复杂性和不确定性,事故频繁发 生,在土木工程中最具挑战性。 综上所述, 目前我国城市轨道交通深基坑工程既处在一个前所未有的大发展时期, 也是 风险与挑战并存的时期,工程风险防范任重而道远。 2 事故的主要表现形式和风险源 地下工程出问题,往往是多种因素并发造成的,例如,由于支护结构选型不当,降水失 误,监测报告未能及时处理等,最终造成重大事故,如某一个局部的失稳破坏,有可能导致 整体的破坏,因此,地下工程设计除了总体统筹考虑外,还应作具体的分析和验算,比如基 坑围护工程的支撑和联结以及桩的入土深度的设计中都必须慎重的综合考虑各种因素, 以保 证基坑围护工程的安全。 1 据统计,地下工程发生事故的主要风险源包括围护支撑体系失稳、纵向滑坡、地下水的 危害和坑底隆起以及区间隧道施工的风险源。针对以上风险源,下面分别介绍。 2.1 围护支撑体系失稳 支撑式支护结构是应用较广泛的一种形式, 特别是对于大面积开挖的基坑, 经常采用内 支撑的支护体系。 支撑系统设计构造、 施工不合理, 将导致支护结构变形过大; 支撑支点数、 位置及连接不当等失误都将影响支撑体系的稳定性和基坑的整体安全。 内撑系统是指支持挡土墙(桩)所承受的土压力等侧压力而设置的圈梁、支撑、角撑、 支柱及其它附属部件之总称。 圈梁是将挡土墙(桩)所承受的侧压力传递到支撑及角撑的受弯 构件;支撑及角撑均属受压构件;支柱起支持支撑材料的重量、同时具有防止支撑弯曲的作 用。支撑系统中某一构件或某一部件,在设计上的失误都会酿成事故。主要风险如下: (1) 基坑平面尺寸较大时,采用钢支撑,由于杆件压曲变形,使支护结构产生较大位 移; (2) 采用 H 型钢作圈梁, 在其与支撑连接处采取加肋板或用混凝土块填实等措施, 因翼 缘局部失稳发生弯曲、扭转等变形; (3) H 型钢圈梁在高应力状态下,腹板发生局部稳定破坏; (4) H 型钢圈梁弯曲变形,使连接板的螺栓拉断; (5) 头道支撑位置过低,使支护结构顶部位移过大; (6) 对于软土地区的挡土支护结构,基坑深度小于 10m 时,一些工程选用φ609×11mm 单根钢管作头道支撑,因长细比较大,极易弯曲变形,不易保证整体稳定性; (7) 支撑水平间距过疏,使支撑杆件产生过大的弯曲变形; (8) 由于挡土墙(桩)入土深度或承载力不足,基坑开挖后,产生坑底土体隆起或挡土 支护结构较大沉降。从而使支撑系统产生较大的附加应力,对其稳定性产生不利的影响; (9) 由温度变化较大时引起支撑系统产生较大的附加应力(有的可达 20%左右)的情况 设计时未曾考虑或考虑不周,从而使支撑体系出现险情; (10) 钢支撑的连接部往往易成为强度上的薄弱点,实例表明,因对母材开孔处及螺栓 等未认真进行强度验算而引起连结部破坏、支撑失效; (11) 深基坑平面形状不规则,或支撑两侧的地面高差较大等造成支撑系统的内力不平 衡,对此考虑不周,造成基坑倒塌; 2 (12) 钢筋混凝土水平支撑的中间接点的断面尺寸及配筋严重不足,引起支护结构的倒 塌; (13) 支撑收缩、腐蚀等引起支护结构变形; (14) 角撑受力复杂,采用钢角撑时,如果计算考虑不周或构造措施不力,极易造成角 撑失稳; (15) 中间支柱的基础持力层选择不当,将支柱设在承载力较差的土层中,或采用桩支 承中间柱,因桩侧摩阻力和端阻力不足,造成中间支柱下沉较大,支护体系产生较大变形; (16) 钢筋混凝土中间柱配筋少,刚度太小,导致中间柱的压曲破坏; (17) 中间支柱数量不足,支撑联接不牢固,使得支撑下挠,严重的情况使得支撑丧失 作用; (18) 由于支撑系统的联接考虑不周,引起整个支撑系统失稳。 从以上分析可以看出, 钢支撑系统多数事故的原因是过高的应力引起钢结构局部受压失 稳及整体受压失稳。基坑狭长、支撑短的场合,圈梁事故率较高,基坑宽度较大、支撑较长 的场合,则圈梁、支撑、角撑及支柱等全部支撑体系均有事故发生的实例。 2.2 纵向滑坡 在车站基坑开挖中保证纵向土坡稳定是至关重要的, 一旦土坡坍塌, 就可能冲断横向支 撑并导致基坑挡墙失稳,酿成灾害性事故。纵坡失稳的主要原因有: (1) 基坑开挖放坡不够; (2) 基坑边坡顶部超载或由于震动,造成滑坡; (3) 施工方法不正确,开挖顺序不对; (4) 超标高开挖; (5) 排水措施不力。 防止纵向滑坡的主要对策是挖土除严格遵循“时空效应”,坚持“分层开挖、先撑后 挖、快挖快撑、减少无支撑暴露时间”的原则外,另特别要注意:① 土坡要按土质特性, 经过稳定抗滑验算,确定安全坡度,使纵向放坡坡度要小于安全坡度,一般降水好的基坑分 层坡宜控制在 1:1.5 左右,从坑底到坑顶的总坡度一般控制在 1:3;② 上下道支撑之间 层坡度不宜过缓,也不宜过陡,前者造成近坡脚处无支撑暴露面积过大,时间一长,围护墙 变形就大, 后者若遇雨天或土体的含水量偏大, 坑内排水不好, 则极易产生坍方滑坡; ③ 基 3 坑分块土挖完,即进行修坡,使基坑纵坡始终保持在安全坡度状态下,确保基坑安全。 2.3 地下水的危害 水是基坑工程的天敌,据统计 70%以上的基坑工程事故是水害直接或间接造成的,这与 设计人员对“水害”重视不够, 不熟悉水文地质原理, 不清楚水文地质的基本概念有着很大 的关系。有些设计人员以为,有地下水位和渗透系数就可以着手地下水控制设计了,而对地 下水的埋藏、补给、径流和排泄条件,开挖前后水文地质的变化,地下水运动规律,动水压 力以及渗流破坏等等一概不知。这是十分危险的,可能招致意料之外的基坑事故。这里值得 注意的是“渗流运动原理”问题众所周知, 强透水性地层具有静水压力, 但是人们对弱透水 性地层的静水压力,有着不同的看法。 其实, 水头或水压与土的透水性强弱是两回事, 不能混为一谈。 在含水层中某一深度处, 不管渗透系数的差别多大,水头肯定是相同的,只有达到这一水头所需要的时间不同而已。 有时弱透水层的开挖面上出水很少, 并不说明静水压力低, 而是由于不符合静水压力的条件。 对于岩溶水和裂隙水,静水压力原理也一样适用,只是作为外水压力,作用在结构上的面积 应扣除岩石的面积。但是,当地下水绕止水墙流动时,其水压力与静水压力不同。两侧水压 抵消后的净压力在坑内水位标高处最大,止水墙处为零。当上下地层透水性不同、有弱透水 夹层、弱透水镜体时,流网形式改变很大。有多层地下水且有越流渗透条件时,流线和水头 的分布也不同于静水条件。因此只有掌握好渗流运动原理,才能合理地进行控制设计。 首先,准确计算各层土的渗透系数是一个难题。上层滞水所在的杂填土很不均匀、渗 透系数变化极大, 且与地下管道的位置和泄漏程度密切相连。 有许多事故发生在近坑管道破 裂之时。 潜水层在地层分布不均匀或夹花层较薄的情况下, 要取得该层的渗透系数也相当困 难。 其次,地下水的渗透破坏常常可以酿成灾难性后果,其表现:一是坑底的管涌,开始时 只有少数较小的几个冒水点,逐渐扩大,造成整个坑底的破坏;另一种表现在坑壁的流砂流 土, 由于截水没有做好, 在动水压力的作用下, 坑壁水土大量流失, 造成基坑邻近地面塌陷, 危及四周;还有一种“层面管涌”,发生在透水层和粘性土层的界面上。 对浅部的地下水,包括潜水和上层滞水,如含水层底面高于开挖面,则通用的井点或深 井是不能达到降水目的的,是疏不干的,井里的水一抽就干,不抽又有,开挖时照常有水, 其实,这已不是降低水位而是整个含水层的疏干间题。还有些粉土,性质很特殊,并点、深 4 并抽不出水来,开挖时发生流砂。 所以,止水结构的设计,要根据具体的地质与水文条件,参考常规方法,采取行之有效 的专门措施。止水结构的隔渗质量十分重要,但是,支护结构的变形又是止水结构破坏的罪 魁祸首。地下水对基坑的危害见表 2-1。 表 2-1 地下水对基坑的危害列表 事故诱因 软土基坑未作止水帷幕便进行开挖,在地下 基坑周围地基土流失,地面开裂,下沉,邻 水的作用下,水携带着砂土颗粒从支护结构 近建筑物向基坑方向倾斜。 之间流入基坑。 基坑内大量深层降水,引起支护结构外侧一 坑周围建筑物倾料,道路及地下管线等设施 定范围内的地基土随降水漏斗曲线图形成失 下沉、开裂、甚至破坏。 水固结,产生不均匀沉降。 由于基坑内外水位差较大,或基坑下部有承 压水层, 施工单位没有对基坑底板进行加固, 形成管涌、流砂,甚至引起基坑的整体破坏。 使得地下水向上的渗流力大于基坑底土体浮 重力。 基坑施工时间跨度大,却没有设计坡体和坑 顶防水面层,以及坑顶、坑底排水沟,雨水 的渗入使支护结构的主动土压力和水压力剧 增。 工程桩和支护桩采用打入式钢筋混凝土预制 桩。由于基坑降水措施不力,降水效果不理 想,形成的超静孔隙水压力在软土中短时间 不易消散。 基坑开挖将改变了基坑内土体应力的平衡, 使软土产生移动并带动桩的位移。 支护结构变形、边坡土体流失,危及四周。 甚至冲垮支护结构,造成边坡失稳等。 导致后果 2.4 坑底隆起 坑底隆起是垂直向卸荷而改变坑底土体初始应力状态的反应。 在开挖深度不大时, 坑底 土体在卸荷后发生垂直的弹性隆起。 当围护墙底为清孔良好的原状土或注浆加固土体时, 围 5 护墙随土体回弹而抬高。 坑底弹性隆起的特征为坑底中心部位隆起最高, 而且坑底隆起在开 挖停止后很快停止。这种坑底隆起基本不会引起基坑周围地层的移动。随着开挖深度增加, 基坑内外的土面高差不断增大, 当开挖到一定深度, 基坑内外土面高差所形成的超载和地面 各种超载的作用就会使围护墙外侧土体产生向基坑内移动, 使基坑坑底产生向上的塑性隆起。 同时在基坑周围产生较大的塑性区,并引起地面沉降。 基底隆起量的大小是判断基坑稳定性和将来建筑物沉降的重要因素之一。 基坑隆起量的 大小除和基坑本身特点有关外,还和基坑内是否有桩、基底是否加固、基底土体的残余应力 等密切相关。 防止坑底隆起的主要对策有: 及时安装最下道支撑, 减少基坑暴露面, 在最下层开挖中, 分步开挖、分步浇捣快凝混凝土垫层。对被动区进行加固,增加抗隆起强度。 地铁深基坑典型破坏模式见表 2-2 所示。 表 2-2 地铁深基坑典型破坏模式示意图 示意图 说明 由于施工抢进度,超量挖土,支撑架 设跟不上,是围护墙缺少大量设计上 必须的支撑,或者由于施工单位不按 ① 图施工,抱侥幸心理,少加支撑,致 使围护墙应力过大而折断或支撑轴力 过大而破坏或产生大变形。 由于支护体系设计刚度太小,周围土体 的压缩模量又很低。而产生很大的围护 ② 墙踢脚变形。 6 在饱和含水地层(特别是有砂层、粉 砂层或者其他的夹层等透水性较好的 地层),由于围护墙的止水效果不好 或止水结构失效,致使大量的水夹带 ③ 砂粒涌入基坑,严重的水土流失会造 成支护结构失稳和地面塌陷的严重事 故,还可能在墙后形成洞穴后突然发 生地面塌陷。 由于支撑的设计强度不够或者由于支撑 架设偏心较大达不到设计要求而导致基 ④ 坑失稳;有时也伴随着基坑的整体滑动 破坏。 由于基坑底部土体的抗剪强度较低, 致使坑底土体产生塑性流动而产生隆 ⑤ 起破坏。 在隔水层中开挖基坑时,当基底以下承 压含水层的水头压力冲破基坑底部土 ⑥ 层,发生坑底突涌破坏。 7 在砂层或粉砂底层中开挖基坑时,在不 打井点或井点失效后,会产生冒水翻砂 ⑦ (即管涌),严重时会导致基坑失稳。 在超大基坑,特别是长条形基坑(如地 铁车站、明挖法施工隧道等)内分区放 坡挖土,由于放坡较陡、降雨或其他原 ⑧ 因引致滑坡、冲毁基坑内先期施工的支 撑及立柱,导致基坑破坏。 由于支撑设计强度不够,或由于加支撑 不及时,可由于坑内滑坡,围护墙自由 面过大,使已加支撑轴力过大,或由于 ⑨ 外力撞击,或由于基坑外注浆、打桩、 偏载造成不对称变形,导致围护墙四周 向坑内倾倒破坏,俗称“包饺子”。 2.5 隧道施工风险源 (1) 隧道坍塌 隧道围岩必须分级进行超前地质预测预报, 必须进行监控量测, 并及时反馈进行优化设 计。Ⅴ、Ⅵ级软弱不稳定围岩及浅埋、偏压地段,必须及时按设计要求进行超前支护和尽早 封闭成环;Ⅲ、Ⅳ级围岩必须根据地质情况控制开挖进尺,及时施做初期支护进行封闭。当 围岩发生异常变化、 初期支护出现开裂等情况时, 必须进行加固, 在确保安全稳定的前提下, 才允许在该加固处至最前方掌子面的范围内进行作业。 上下半断面施工时, 下半断面“接腿” 视地质情况控制在 1~2 榀,仰拱开挖长度要严格控制,最长不得超过 6m。 8 (2) 隧道突泥涌水 接近断层破碎带、岩溶富水和邻近矿藏采空区的隧道,必须进行综合性的超前探测,按 设计要求进行超前堵排或预加固, 对出露的溶洞必须采取有效措施确保安全后才能向前开挖。 (3) 隧道瓦斯 长度超过 2000m 的非瓦斯隧道,独头开挖达到 300m 时,每周进行 1 次甲烷、一氧化碳 等有害气体的检测,情况异常时加密监测频次。瓦斯隧道及采空区必须超前探测,开挖作业 面必须保持 2 台便携式瓦斯检测仪,连续监测,项目或工区不少于 3 台光干涉瓦斯检测仪, 进行校验监测。 (4) 隧道火灾 隧道内电气设备(变压器、空压机等)和衬砌台车、防水层台架处及动火区域必须设置 灭火器材(每处不少于 2 台) ;需使用的防水卷材、油料、木材等易燃或可燃材料不得超出 当班用量;动火作业区域前后 10m 内不得有易燃和可燃材料;当需立体交叉动火作业时,必 须用非燃烧材料进行隔离,并设专人监护。 (5) 市政工程管线损坏 工程施工前必须对需改移或受影响的管线进行调查、探测,作好改移中的保护;必须按 设计或检测要求设置观察点,进行连续观察和记录,情况异常时必须立即处理。 (6) 斜井、竖井溜车、坠落 斜井、竖井提升设备应检测、验收和试运行,各种制动、限位装置及钢丝绳等必须经常 检查是否正常。 提升用钢丝绳必须经检验合格后才能使用并严格做到每班前检查。 斜井必须 设置防溜、阻车装置。竖井口必须设防护,井底必须设防冲撞装置,竖井乘人吊斗上方必须 有保护伞,边缘不得坐人,物料吊桶不得乘人,严禁用底开式吊桶,井底与井上保证信号联 系,严禁提升设备超负荷运转。 (7) 重大事故隐患 整改各种安全质量检查发现的重大事故隐患必须立即进行整改,并验证记录结果。 (8) 事故应急管理 必须制定事故应急救援预案,并对管理人员和作业工人进行培训、演练。 9 3 事故案例分析与警示 本次总结共收集了 2010 年 10 以来全国轨道交通建设过程中发生的有记载的事故 20 起, 主要来自北京(1 起) 、青岛(3 起) 、武汉(5 起) 、重庆(1 起) 、大连(4 起) 、福州(1 起) 、南京(1 起) 、宁波(1 起) 、哈尔滨(1 起) 、西安(1 起)和广州(1 起) 。其中有由 地下水、降雨及不良地质引起的事故占绝大多数。下面分城市介绍。 10 3.1 北京轨道交通事故 北京市地铁 10 号线苏州街车站塌方事故 (1) 工程概况 北京地铁十号线一期工程是一条先东西走向,后南北走向的半环线 千米,全部为地下线 座车站,平均站间距 1116 米,是一条穿越北京的半环线。车 站主体为双层暗挖(局部单层暗挖 ) , 单柱双跨结构,侧式车站台, 总长 193.1m,其中 双层暗挖段长 164.1m,宽 22.5m,单层暗挖段长 29m,宽 16.4m。双层暗挖段埋深 6~7m, 单层暗挖段埋深 12~13m,结构底板埋深约 23.0m。双层结构断面为中柱双连拱直墙,单层 结构断面为中隔墙双连拱曲墙。 (2) 事故经过 3 月 28 日上午 9 点 30 分, 北京市海淀区苏州街与海淀南路交界十字路口附近地下发生 坍塌事故。短短 1 分钟内,隧道顶部土层倾泻而下,塌方面积约 20 平方米,深度约 11 米, 6 名工人被埋。 坍塌处是地铁十号线苏州街站出口工程。 事发后, 工地施工方组织工人自救, 但没有找到被埋工人。直到下午 5 点,警方才接到报警。截至 29 日 11 时,北京市有关方面 仍在组织抢救。目前 6 名工人生死未明,专家称生还可能性渺茫。有知情人透露,塌方事故 发生后, 工地上的大门立刻被锁死, 所有抢险工人被要求不得外出, 多数工人手机都被没收。 由于土质比较松软,营救方法给救援工作带来了很大困难,为了防止再次塌陷,先垂直挖掘 然后再横向挖掘,一台机器从直径五米左右的大坑上将营救人员送到井下。在抢险过程中, 为防止再次坍塌,产生次生灾害,抢险工作在专家指导下,采取有效措施,对临近居民楼、 周边管线、电力电缆等采取不间断检测防护措施,采取周边开挖边喷锚支护的办法,确保了 居民楼及其他设施处于安全可控状态。 10 事故现场图片 (3) 事故原因 安监总局通报, 中铁十二局第二工程公司在承建北京市地铁 10 号线 标段施工过程中, 由于对施工复杂的地质情况不清, 当施工断面发生局部塌方和导洞拱部产生环向裂缝的险情 时,未制定并采取保护抢险人员的安全技术措施,指挥作业人员实施抢险,发生二次塌方, 造成 6 人死亡。事故发生后,该局第二工程公司及项目部有关负责人隐瞒事故情况,未按规 定向政府有关部门报告,性质恶劣。 (4) 事故责任 在此次事故发生后, 如果施工单位在第一时间就能够充分考虑次生灾害问题, 科学制定 抢险方案,事故完全可以避免。遗憾的是,施工单位有关负责人隐瞒事故情况,未按规定向 政府有关部门报告,错过了抢险救人的最佳时机。此外,安全生产监管工作的力度不足、一 线工人安全意识不够强、 基层施工负责人法律意识淡薄等问题, 都是我们必须加以特别重视 的。 (5) 解决方案 ① 信息畅通,响应迅速。北京公安局接到信息后即封锁事故现场,进行交通疏导。市 应急指挥中心接到事故信息后,迅速通知各相关单位,各相关部门能够即时启动应急预案, 调集救援人员与物资在短时间内赶赴事故现场,开展抢险救援工作; ② 尊重科学,依靠专家。现场指挥部,确定了三条抢险救援原则,其中一条就是“依 靠专家,科学制定抢险方案”。塌方区域周围及地下环境条件十分复杂,专家组制定的科学 12 抢险救援方案, 有效解决了抢险过程中出现的各类技术问题, 从技术上保汪了工作的顺利进 行; ③ 严防次生、衍生事故,广泛开展社会动员。如技术人员对塌坑临近的居民住宅楼进 行不间断监测,确保安全。同时,市政府动员临近宾馆准备充足房间,一旦发生险情,可以 随时安置居民。客观报道抢险救援进展情况,定时对外发布信息,以主渠道信息打压小道消 息,避免了社会公众因不了解事实真相而产生的误解与恐慌,取得了他们的理解和支持。 (6) 事故警示 ① 现场较为混乱,缺少统一标识。一些与抢险救援工作无关人员能进入事故现场,导 致现场秩序较为混乱,给抢险救援带来诸多不利因素。在应急处置工作中,现场指挥部应负 责现场证件的制作和发放工作,不同人员持有不同证件,规定所能接触的现场不同层次,保 证现场工作的秩序; ② 专项应急指挥部协调、联动能力有待进一步提高。专项应急指挥部内部工作机制不 健全,成员单位职责落实不到位,部门之间协调联动效果不明显。事故由建筑工程专项指挥 部负责处置,但是在处置过程中,各单位之间不熟悉,相互协调配合不是很默契。同一件事 情多头指挥, 信息混乱。 承担应急处置任务的各专项指挥部平时应经常召开各成员单位联席 会议,进行应急联动演练,提高合作应急、协同应急的能力; ③ 应急救援物资分散, 调用效率低下。 北京市范围内应急救援物资分属各个不同部门, 储存的总体情况不清。在处置突发公共事件时,特别是需要调用特殊设备时,这会影响救援 工作的效率。为此,应急管理部门需要建立救援物资储备数据库系统,查清全市范围内主要 应激救援重要设备情况,包括调用程序等,并定期更新数据,以便在发生突发公共事件时能 够快速满足应急管理的需要; ④ 通讯方式不统一。在救援过程中,各部门参与人员,都没有统一的通讯方式,召开 会议,包括传达指令都用手机,以口口相传的方式。北京市于 2005 年开始推广使用 800 兆 数字集群通话方式,但使用仍然不够广泛。在参与此次事故处置的单位中,能够有效使用该 技术的单位少,主要集中在公安系统,这增加了通讯调度工作的难度; ⑤ 基础地理信息数据库建设滞后。北京市地质条件及地下管线复杂,不同管线分属不 同部门管辖,没有统一的基础地理信息数据库。发生事故后,应急管理部门不能及时掌握地 下管线的分布情况,影响救援工作进展。为此,北京市应加强城市基础地理信息积累,对地 13 下管线数据进进行汇总,进行数据库管理,新铺设管线时需要登记人档,地下施工也要事先 了解相关情况。 这次北京地铁十号线苏州街站塌方事故看, 我们更有理由怀疑这起事故背后有着人为责 任。我们也了解到,事故发生后,工地负责人不但不及时报警,甚至封锁消息,他们以为自 己采取的一些自救措施能够消除这场灾难, 但事实证明他们对事故严重程度的判断是错误的, 他们准备的技术手段也无法消除这场灾难。 14 3.2 青岛轨道交通事故 3.2.1 青岛地铁三号线君峰路~西流庄站区间塌方事故 (1)工程概况 青岛市地铁一期工程 3 号线君峰路站~西流庄站区间隧道,施工期间设临时竖井一座, 竖井中心里程 YK21+542.000,位于重庆中路与京口路交叉口东南侧绿地内。在竖井与左右 线之间设置横通道, 横通道长约 26.15 米 (含通过正线段) 。 本竖井基岩以上采用Ф800@1200 钻孔灌注桩挡土,桩间采用Ф1200@1200 的旋喷桩止水,基岩以下采用直壁喷锚支护,明挖 顺做法施工; 横通道采用喷锚构筑法施工。 本区间隧道施工完成后, 回填临时竖井及横通道, 并恢复地面。 目前已完成竖井开挖工作。混凝土圈梁已完成 4 道,砼支撑已完成 8 道,横通道已开挖 完成,完成钢筋格栅拱架 38 榀。 隧道正线左线大里程方向上台阶已开挖 53 米,顶部钢格栅已完成 66 榀, 左线大里程 方向下台阶已开挖 45 米,钢格栅已完成 53 榀;右线大里程方向上台阶已开挖 38 米, 顶部 钢格栅已完成 64 榀,右线大里程方向下台阶已开挖 30 米,钢格栅已完成 49 榀;左线小里 程方向上台阶已开挖 40 米, 顶部钢格栅已完成 40 榀, 左线小里程方向下台阶已开挖 31 米, 钢格栅已完成 37 榀;右线小里程上台阶方向已开挖 42 米,顶部钢格栅已完成 42 榀,右线 小里程下台阶方向已开挖 33 米,钢格栅已完成 36 榀。 土层条件: 君峰路站-西流庄站区间通过钻探揭示,场区第四系厚度 2.00~12.70 米,主要由第四 系全新统人工填土(Q4ml) 、全新统洪冲积层(Q4al+pl) 、上更新统洪冲积层(Q3al+pl)组 成。场区内基岩以粗粒花岗岩为主,煌斑岩、花岗斑岩呈脉状穿插其间,不同岩性接触带见 有糜棱岩、碎裂状花岗岩等。 水文地质条件: 君峰路站~西流庄站区间场区地下水主要有两种类型: 一是第四系孔隙潜水, 二是基岩 裂隙水。 第四系孔隙潜水主要分布于第四系洪冲积砂层中, 为主要含水层。 砂层之上的黏性土层 厚度变化较大, 水位埋深略有起伏, 局部具有弱承压性, 钻孔观测的地下水水位埋深: 2.80 ~ 15 6.50 米,绝对标高:9.20~12.53 米。 基岩裂隙水主要赋存于岩石强、中等风化带中。基岩的含水性、透水性受岩体的结构、 构造、裂隙发育程度等的控制,由于岩体的各向异性,加之局部岩体破碎、节理裂隙发育, 导致岩体富水程度与渗透性也不尽相同。 岩体的节理裂隙发育地带、 岩脉挤压裂隙密集带中, 地下水相对富集,透水性也相对较好。总体上,基岩裂隙水发育具非均一性。钻孔观测的地 下水水位埋深:3.50~6.00 米,绝对标高:14.11~17.46 米。基岩裂隙水水量虽不大,但 与第四系孔隙潜水水力联系明显,可按同一水头考虑。总体上,场地内地下水富水性中等, 水量较大。 (2)事故经过 2011 年 7 月 17 日 0 时左右, 君西区间左线 掌子面附近在立钢拱 架前拱顶上部出现破碎岩块及沙土坠落现象,第三方监测、施工单位、监理和业主及时发现 情况, 并立即组织进行喷射混凝土及沙袋封堵掌子面等措施, 但由于涌水量过大, 水压强劲, 封堵沙袋被冲开,拱顶涌水现象加剧,险情不断恶化,17 日早 6 时左右相应掌子面上方路 面塌陷,出现直径约 5m 左右的塌陷坑。 (3)事故原因 事发地段君西区间地质条件较差,围岩为强风化带,其厚度 0.4~4 米且蚀变严重,节 理裂隙发育,其上为粘土层和砂层。基岩裂隙发育,透水性较好,地下水富集。设计要求对 基岩和砂层的注浆加固。 据施工单位反映,事发前流水量较大,后出现涌水现象,又带有流沙,施工单位采取沙 袋封堵掌子面等措施也未能有效控制险情,致使事故发生。 我们根据上述现象分析,事故的原因: ① 雨季地下水位高,地质条件差是造成事故的客观原因; ② 设计要求对该地段要注浆加固,施工单位采取的短距离钻孔压浆是不能有效加固围 岩和上层砂层的,应采取超前长距离预压浆加固其压浆孔的布置,压浆量、压浆的配比均要 能起到止水、加固的作用; ③ 支护不及时,钢拱架未能形成有效支撑的闭合环; ④ 污水管在下层砂层流失后断裂是造成本次事故的原凶; 16 ⑤ 数据不具代表性,已上传的数据,不能完整、正确、及时地提供信息,以供有关方 面采取有效措施(测点未穿透硬壳层) 。 (4)解决方案 事故发生以后, 地铁指挥部迅速调度抢险各相关单位, 各级领导赶赴现场指挥抢险工作。 青岛市公安局、交警和消防部门、市政工程管理处、燃气公司、供电公司、李沧应急办、建 管局等单位也立即派出抢险力量赶赴现场,组织交通调流和人员疏散,修复破坏的管线等。 早上六时许,施工车辆人员顺利展开抢险。向坑内灌注混凝土、钢格栅、钢筋网片、沙 石、方木等物料,封堵坍塌口,一层干料一层砼,避免坍塌进一步扩大。 上午 11 时左右,经过 5 个多小时的抢险,坍塌口已经回填完毕,受损管线已恢复正常 使用,同时现场着手实施恢复交通工作。此次事故所幸未造成人员伤亡。 图: 1 现场向塌陷区灌注混凝土 图: 2 市委刘建军秘书长亲赴现场指挥抢险 (5)事故警示 ① 加强超前地质预报及注浆加固重要性和必要性的认知; ② 严格按照施工组织设计要求施工,加强钢格栅安装封闭成环; ③ 必须认识到数据上传的准确性、及时性在施工中起到至关重要的作用,加大对数据 真实性的分析能将事故带来的损失降到最低; ④ 加强项目组人员的责任心,日常工作中发现的问题首先做到自查,并协调两监测单 位的工作确保检测数据及时、准确并按规定上报。 17 3.2.2 青岛地铁三号线江西路车站塌方事故 (1)工程概况 青岛市地铁一期工程(3 号线 标江西路车站位于南京路与江西路交汇处,沿 南京路南北走向。 车站起讫里程为:K8+358.491~K8+605.491,车站全长 247m,拱顶埋深 9.3~10.5m,拱部为双侧壁复合衬砌结构,宽 20.6m,高 14.5m。 地质情况: 局部构造节理及风化裂隙较发育,含地下水,随裂隙发育程度不同,富水性及透水性差 异较大。钻孔柱状图 k8+454.10 描述为:中风化花岗岩,肉红色,粗粒结构,块状构造,节 理裂隙较发育,沿裂隙面见铁色浸染,岩芯呈块状,锤击声不清脆,锤击易碎。 周边环境及地下管线情况: 江西路车站东侧 17 米左右处为多层住宅小区, 建筑为 6~7 层, 条形基础砖混结构住宅 楼;车站主体西侧 20 米左右处为高层建筑,主要为独立柱基和筏板基础。车站主体位置上 方道路市政管线密集,并且在江西路以北的南京路上有雨水盖板涵,宽约 8 米,雨水暗渠底 标高 9.5 米,在南京路与江西路交叉路口处,部分管线埋置较深,根据现状管线图,车站主 体上方主要有 DN500 雨水管埋深 1.55 米, DN300 污水管埋深 1.64 米, DN200 煤气管埋深 1.5 米,DN300 煤气管埋深 1.55 米,DN300 给水管埋深 1.49 米。 (2)事故经过 2012 年 3 月 10 日开挖过程中右线 经检查装药无误后 爆破,爆破后无异常现象,爆破震速最大值为 1.57cm/s。 10:20,掌子面发生塌方,塌方高度约 3~3.5m、宽度 4~4.5m、长度 4~4.5m,塌方体 约 50m 。 塌方体主要为黄~黄褐色粉质粘性土及强风化岩石,强度较低,基本无地下水渗出。 3 18 江西路车站右线导洞塌方示意图 江西路车站右线)事故原因 ① 开挖掌子面前方出现未预见到的地下暗渠,由于暗渠施工开挖回填造成周边土体松 散,加之后期有地下水渗漏,进一步造成周边及下卧岩土体软化,岩土体粘聚力和内摩擦角 值大幅降低,稳定性极差,对施工过程造成一定的安全隐患,是造成此次塌方的因素之一。 ② 车站拱顶埋深仅 10m 左右,跨度 21.6m,属于大跨超浅埋隧道,且上覆岩土体为素 填土和强风化岩石,塌方处实际围岩揭露强风化围岩覆盖层不足 3m,顶部以上 7m 为粉质粘 土及杂填土,而根据地勘报告该段围岩为 III 类,围岩突变是导致此次坍塌的直接原因。 ③ 此种事故具有突发性,地表沉降测点布设密度间距为 10m,其间存在空间盲点,在 这种局部突发性塌方(沉降)之前,监测数据没有明显预兆。 ④ 施工单位地质雷达检测工作不够超前,未能及时探明前方地质情况,也是造成此次 坍塌的一部分原因。 19 (4)解决方案 发现险情后, 监测单位立即启动应急监测工作程序, 并将现场情况反馈监控中心及各参 建单位。在人员安排上,监测项目部所有负责人驻守工地现场,积极配合现场抢险指挥领导 的工作,提供数据支持;监测 03 标全体人员全部赶赴险情第一线,根据险情发展状况,随 时上人员、上仪器,做到需要监测数据的地方我方都有数据可提供,并形成了洞内洞外两批 监测人员、项目部一批处理监测数据人员的监测格局;在监测频率上,从正常状态下的一天 一次,调整为 0.5h~3h 测量一次,并持续到 3 月 11 日晚上。 地铁指挥部、地铁公司各级领导接到通知后第一时间赶到抢险现场,指挥抢险工作。在 查看现场、听取相关各方的汇报后,确定抢险方案: ① 洞内采用砂袋、渣土及喷射混凝土封闭掌子面; ② 地表钻孔灌注混凝土; 中铁十九局及地铁公司联系交警对南京路进行封锁。洞内掌子面塌方处立即堆填砂袋, 砂袋堆填完毕后,采用 C25 喷射混凝土封闭岩面。在喷射过程中拱部仍有掉块现象,项目部 立即更换应急处理方案,采用隧道内渣土顺坡反压,封闭掌子面,对掌子面进行支撑保护。 14:30 开始对南京路地表塌方正上方钻孔进行灌注 C20 早强混凝土进行加固; 19:30 第一个地表钻孔灌注混凝土饱和,在塌方附近钻第二个钻孔; 22:00 第二个地表钻孔灌注混凝土饱和,共计灌注混凝土 66m?,随即清洗南京路路面。 地表灌注混凝土过程中,洞内稳定,无异常。但灌注混凝土方量超过预计塌方体积,推 测该塌方附近存在松散体, 导致灌注混凝土方量超过预计塌方体积, 随后施工单位及时联系 中国海洋大学于 24:00 对塌方处前 100m 进行雷达探测,随后铺设钢板,恢复靠近路缘石侧 车道通行。 3 月 11 日凌晨 02:40 组织人员对塌方处进行地表注浆,浆液采用水泥浆,04:00 完成, 08:00 恢复南京路两车道交通。 3 月 11 日晚,对塌方上方南京路再次进行地表物探,并进行二次地表注浆,确保塌方 上方路面无空洞后,于 3 月 12 日 05:00 恢复南京路所有交通。 (5)事故警示 ① 施工前要对施工位置的地下管线、暗渠等进行勘察; ② 施工过程中应严格按照施工方案进行施工,开挖时,加强掌子面的稳定性检查,做 20 好超前地质预报; ③ 加强监测,根据监测数据,采取信息化施工; ④ 施工单位要及时对前方地质进行地质雷达检测工作,针对不同地质制定不同的施工 方案,避免事故发生。 3.2.3 青岛地铁三号线河西站~河东站区间坍塌事故 (1)工程概况 青岛市地铁一期工程(3 号线)河西站~河东站区间为单洞单线区间,区间两端暗挖, 过河段采用明挖,区间从河西站出发,沿黑龙江路向北,下穿张村河,下穿黑龙江路立交桥 后到达河东站;区间隧道起始里程为:K16+149.875,终点里程为 K17+24.969,右线m, 左线m。 本段隧道穿越地层为饱水砂层, 拱顶埋深 4.0~10.5m, 底板埋深 10.8-17.3m,均为浅埋隧道,区间线m,采用浅埋暗挖法施工。 (2)事故经过 2012 年 4 月 25 日凌晨降大雨,河西站-河东站区间暗挖隧道上方(左线 处) 的污水检查井(砖砌) ,因由暗渠汇流而来的大股水流不断冲击造成破坏,大量水顺着地层 渗入掌子面前方的土体,引起隧道内掌子面涌水及涌砂、突泥,发生地面坍塌和隧道冒顶事 故。本次事故造成地面坍塌范围约 15m*15m,坍塌深度约为 8m,4 条高压电缆受到破坏,隧 道内冲入砂土、方木及树苗等大量杂物,隧道及车站大面积浸水。值班人员发现及时,抢险 得当,并未发生人员伤亡事故。 塌方部位现场平面示意图 地面塌方部位 21 (3)事故原因 此次事故主要原因是降雨后,K16+255 处横向暗渠排水量过大,污水井受到水体猛烈冲 刷后,受到破坏,大量水体涌向掌子面,掌子面失稳后,隧道滑塌,进而引发大规模地面坍 塌,隧道内涌入大量水及淤泥杂物。 (4)解决方案 首先截堵 K16+255 处横向暗渠,灌注混凝土封堵,防止水流冲击造成塌坑进一步扩大。 待情况稳定后处理地面坍塌, 起吊塌坑内电缆并对塌坑内浇筑混凝土回填, 浇筑至暗渠底标 高,混凝土初凝后回填土方。 ① 截堵横向暗渠水流 在暗渠上游迎水面,离隧道右线m 处截堵水流,采用风镐扩大暗渠混凝土顶板,两 端堆码沙袋,垒成挡水堰兼作混凝土挡流墙。 ② 暗渠引流 将暗渠水流用水泵从地面越过坍塌段引向下游。 引流线路示意图 现场抽水图 ③ 坍塌段处理 上游水流截断后处理地面坍塌,方法是先吊出坑内木材,高压电缆断电并悬吊,回填 C20 混凝土。浇筑至暗渠底标高,待隧道通过后恢复暗渠流水(恢复前引流) ,回填至地面 标高。 22 (5)事故警示 ① 根据地质及监测情况,如发现有异常,及时通知参建各方研究相应对策。并制定应 急预案; ② 待塌陷区域监测数据稳定, 且加固达到一定强度后, 组织各参建单位研讨复工条件。 经研讨确认具备复工条件后,现场方可复工; ③ 施工单位及时进行有效的超前地质预报,摸清隐患,及时预防; ④ 加强雨季和汛期的现场巡视工作。 3.2.4 青岛地铁 3 号线岭清区间隧道塌方事故 (1)工程概况 错埠岭站~清江路站区间线路基本位于南京路与哈尔滨路下方, 区间间距出错埠岭站为 15m,经过两条半径为 350m 的平曲线m。本区间右线起点里程为错埠岭站 设计终点 K11+117.439,终点里程为清江路站起点路 K12+331.020,左线m,右 线m。在靠近错埠岭站设置人防段,区间设两处联络通道,一座区间泵站,一 座施工竖井,施工竖井设置在右线。根据通风要求,本区间施工竖井及施工横 通道为永久结构, 运营期间作为活塞风井和活塞风道。 施工竖井设置于海城加油站北侧的绿 地,施工场地位于该绿地内。 错埠岭站~清江路站区间线路出错埠岭站后下穿海泊河暗渠; 过伊春路后, 下穿市北区 中医院分院 4 层建筑及附近的 3 栋 6 层建筑; 过东莞路后下穿错埠岭小区 7 栋 6~7 层建筑。 事故发生地点位于伊春路和南京路交叉口 (K11+470) 。 事故发生地距离市北区中医院分 院只有 21 米。 事故发生地平面图如图 1 所示,市北区中医院剖面图如图 2 所示。 23 图 1 事故发生地平面图 图 2 市北区中医院分院剖面图 事故发生地的地层条件:由上至下,依次为第四系土(杂填土,素填土、⑦粉质粘土、 粗砂、? 粉质粘土) ,强风化花岗岩,中风化花岗岩,微风化花岗岩。 设计图纸对该段地质描述为:沿线两侧主要为居民区和商铺,地面交通繁忙。现有地面 标高 26.9~36.9m。下伏基岩为中生代燕山晚期侵入岩,主要为花岗岩,见煌斑岩岩脉,局 部强风化带厚度较大。花岗岩强风化带较厚处,含水较丰富。工程地质条件较为简单,花岗 24 岩强风化带,具遇水软化、崩解特点,岩石中、微风化带,岩质坚硬,强度较高。围岩级别 为Ⅱ级到Ⅳ级。 如下图 3 所示为事故发生地地质纵断面图。 图 3 地质纵断面图 (2)事故经过 2013 年 7 月 19 日下午 16:30 左右,岭清区间佳木斯路竖井左线大里程进行爆破施工, 爆破后,掌子面右侧拱部突然出现局部塌方及伴随大量黄泥水涌出,并伴有破碎的砌筑砖块 及陶制管道碎片。 施工单位立即进行封堵, 并且逐级上报至青岛地铁指挥部, 地铁指挥部与地铁公司立即 启动应急预案,各方人员赶赴现场进行抢险,并在现场紧急召开救援会议,制定救援措施, 确定了在路面开设混凝土浇筑孔, 向塌腔体内浇筑混凝土回填的修复方案。 同时联络有关单 位对管线进行关停,检查管线泄漏情况,通知交警对道路交通实施管制。第三方监测单位、 施工方监测单位在现场每 30 分钟对塌方段顶面进行一次地表沉降观测。 根据现场观察,塌腔体顶口约 6m×7m,深度约 13m,向下逐步减小的空腔,预测空腔体 积超过 50 方,由于此位置道路下发管线密集,有管道井存在,近期青岛地区降雨量较大, 25 地下水位较高,此部位多被水填充,造成隧道内部实际观察到的塌方量较小。 图 4 所示为事故现场图片。 图 4 事故现场图片 (3)解决方案 事故发生后,施工单位先采用沙袋封堵掌子面,并插入 12 根Φ130 钢管最为泄水孔与 预留注浆孔,喷射混凝土。随后将沙袋拆除至掌子面后方 2m(K11+472)处,开始打设Φ89 (壁厚 5mm)超前管棚,管棚单根长度 10m,环向间距 0.4m,共 18 根,19 日晚完成掌子面 封闭。21 日早晨破开路面开始检查道路下方管线破损情况,检查完成后,先回填混凝土, 再回填沙土、 碎石至原管线标高, 对破损大的排水管线进行修复, 完成修复后随即回填沙土、 碎石至路面标高,恢复路面。下图 5 为抢修现场图片。 26 图 5 抢修现场图片 (4)监测数据分析 施工监测单位接到通知后第一时间赶到事发现场, 进行现场拍摄图片、 对基坑周边的监 测点进行量测,并进行现场的数据分析,临时增加了监测点的密度,保证能够为施工单位提 供准确及时的监测数据,对抢险工作起到良好的辅助及指导作用。 图 4 为塌方掌子面前方 10m-15m 处,DC114+5~DC114+9 一排 5 个地表沉降监测点事故 发生前后各一周的地表沉降监测累计值和速率变化值。 图 5 为塌方掌子面附近建筑物沉降测 点 JC12 事故发生前后各一周的建筑物沉降累计值和速率变化值。 27 图 4 塌方前后一周地表沉降数据分析图 图 5 塌方前后一周建筑物沉降数据分析图 从地表沉降数据和建筑物沉降数据分析可以看出,事故发生前后地表沉降累计变化值、 速率变化值以及建筑物沉降累计值和变化速率都比较平稳。 通过数据可以看出事故发生后没 有对地表沉降和建筑物沉降产生太大的影响。 塌方险情抢险期间,在坍塌掌子面顶部地表附近及时布设了 6 个临时地表沉降监测点, 编号为 DC1~DC6,于 19 日晚 6:30 取得初值,间隔半个小时至一小时取一次读数,截至 20 日凌晨 4:50 左右塌方路面破除,临时地表点被破坏,临时地表点监测数据时程曲线 所示。可以看出,DC4.DC5 地表沉降较为明显。 28 1.50 1.00 0.50 0.00 -0.50 -1.00 -1.50 -2.00 -2.50 -3.00 -3.50 -4.00 -4.50 -5.00 -5.50 -6.00 DC1 19:10 20:30 21:30 22:30 23:30 0:30 2:00 3:30 4:50 DC2 DC3 DC4 DC5 DC6 图 6 DC1~DC6 地表沉降监测数据时程曲线 地面注浆完成后,在原坍塌拱顶地表部位新布设 8 个地表沉降监测点,如图 4 所示,编 号为 DC1-1~DC1-8,监测数据如表 1 所示。 表 1 DC1-1~DC1-8 监测数据 累计: 测点 2013-7 编号 -24 DC1-1 DC1-2 DC1-3 DC1-4 DC1-5 DC1-6 DC1-7 DC1-8 -0.54 -0.81 -0.51 -0.59 -0.92 -0.77 -0.13 25 -1.24 -0.65 -0.56 -0.46 -0.90 -0.22 -1.02 -0.58 -1.67 -1.72 -2.23 -2.06 -2.47 0.32 -0.21 -0.07 -1.45 -0.70 -0.56 -0.34 -0.41 26 -0.39 -0.37 -0.60 -1.03 27 -0.10 -0.78 -1.07 -0.68 28 -0.63 24 25 -0.65 0.27 0.21 -0.33 6 0.85 0.28 -0.04 -0.57 27 0.29 -0.41 -0.47 0.35 -0.53 2013-72013-72013-72013-72013-72013-72013-7-2 2013-72013-7-28 累计: 累计: 累计: 累计: 速率: 速率: 速率: 速率: 速率: 由监测数据可以看出, 抢险完成后, 塌方部位的地表沉降累计值和速率变化值都比较稳 定,在可控范围内。 (6)事故原因分析 根据现场观察, 并结合青岛地铁实际现场管理情况, 初步判断本次事故原因主要有以下 29 几个方面。 1、 地质原因 施工部位地质发生突变, 围岩从Ⅲ~Ⅳ级突变为Ⅵ级, 掌子面前方出现较大范围流砂区, 并且掌子面上方岩层较薄,爆破时扰动岩层,造成突水突砂现象。 2、 管理原因 6 月份青岛市暂停炸药供应,至 7 月 15 日恢复炸药供应,由于长时间未进行开挖,施 工单位心理懈怠,管理松散,工期紧张,超前地质预报、超前支护等准备工作未做充分,加 之前期地质勘查工作不到位,未详细探明该部位实际地质情况,最终导致本次事故发生。 监理单位与第三方监测单位现场巡视不到位,也是造成该事故的原因之一。 3、 周边环境原因 塌方部位位于伊春路和南京路的交叉口下坡方向, 周围管线复杂, 存在未探明的管道井 与废弃管线,且废弃管线、施工单位要做好充分的施工前准备工作,做好超前地质预报,探明前方地质情况及 管线情况。施工前应做好超前支护,避免再次发生类似事故; 2、 施工单位要加强施工管理,并且施工人员安全教育,提高工人的安全意识; 3、施工单位应保证足够的应急救援物资及应急救援人员; 4、监理单位要加强现场的巡查,发现问题及时通知施工单位进行整改。 3.2.5 青岛地铁 3 号线太湛区间隧道塌方事故 (1)工程概况 事故发生段里程为YK4+848.05, 位于太湛区间右线小里程如家酒店与伊美尔整形医院之 间的空地上。拱部覆土约6.7m,第一层杂填土厚2.4m,第二层全风化3.1m,第三层强风化岩 层,1.2m;隧道内部为人防段,采用CRD法施工,设计拱部120°范围内采用双排(Φ42,长 3.5m,环向间距0.3m,水平角度10°)超前小导管,Φ6.5 200×200cm双层挂网,30cm厚C25 喷射混凝土,格栅钢架间距0.5m,Φ22 长4m锁脚锚杆;临时支护采用I18工字钢,工字钢中 间挂网喷护。 设计要求先施工1部,再施工2部,然后3部,最后4部。如下图所示: 30 事故发生时,左线人防段已施工完毕,右线m,为挑顶刚 结束部位。 31 (2)事故经过 2013年11月23日上午8时左右:区间右线小里程人防段掌子面右侧拱部发生坍塌事故, 事故发生时,正在进行开挖作业(推测); 2013年11月22日上午7时40分左右:右线小里程爆破作业结束; 2013年11月22日下午17时左右:开始进行支护作业,发现拱部有掉块现象,随即喷射混 凝土,直至23日早晨; 2013年11月23日上午8时左右:右线)事故原因 ①事故发生部位上方基本为杂填土、强风化岩层,地质条件差,上方存在管道井,由于 临近酒店与医院,管道井内存有积水,下方土体浸泡后,强度进一步弱化; ②掌子面封闭不及时,掌子面爆破开挖结束后,10小时内未进行支护,完全处于裸露状 态; ③从22日上午7时爆破结束,24小时内无技术人员到场巡视; ④黄岛“11.22”爆炸事故发生后,地铁集团公司要求各单位立即做好现场自查,现场 各单位未执行; ⑤现场监理、监测单位巡视不到位; ⑥现场各单位安全风险意识不足,心存侥幸心理; ⑦现场超前加固不到位,设计采用双排超前注浆导管,根据现场观察,施工未按设计进 行; ⑧现场应急物资储备不足,应急通讯缺失,加大了抢险救援难度; ⑨事故发生后,施工单位对险情认识不足,且未按程序及时上报。 (4)解决方案 2013年11月23日上午9时左右:项目内部第一批救援人员赶到; 2013年11月23日上午12时左右:地铁集团公司领导相继赶到现场; 2013年11月23日上午12时30分左右:完成临时监测点布设,并开始监测; 2013年11月23日上午13时30分左右:洞内坍塌部位已用沙袋与钢筋网片初步封堵完成, 33 并向内部空腔喷射砼进行回填; 2013年11月24日凌晨1时:坍塌部位封堵完成。 随后开始进行注浆加固。 后期注浆加固照片 (5)事故警示 根据此次太湛区间11.23隧道坍塌事故,给我们一下几点经验教训: ①单方面从监测数据来判断现场安全状况,仍存在一定技术缺陷; ②现场施工管理松散,安全风险意识不足,需要配合加大现场参建单位的风险意识; ③需要进一步加大现场巡视,重点发现现场施工存在的重大隐患点,并及时进行揭露, 协助避免; ④在加强现场巡视的基础上,全面熟悉施工图纸,清楚现场施工风险,时刻掌握现场施 工进展与风险源位置关系、相互影响关系; ⑤对现场施工可能发生的风险,造成的后果进一步明细,加强风险提示,提高现场单位 的风险意识; ⑥今后安全监控过程中,要重点关注拱部为强风化岩层,埋深不超过10m,管线交错, 尤其是管道井积水的部位。 34 3.3 武汉轨道交通事故 3.3.1 广埠屯站~虎泉站区间隧道掌子面突泥涌水 (1)事故经过 2010 年 11 月 27 日上午,广埠屯站~虎泉站区间隧道大里程方向在开挖过程中,左线 掌子面处突然发生突泥(砂)涌水现象。险情发生后,施工单位当即采取临时封堵等措施, 中午时分,掌子面处突泥(砂)涌水险情得到有效控制,隧道初期支护稳定。28 日讨论临 时支护措施并加紧抢险施工,临时支护措施为五道扇形工字钢支撑+素喷砼。本次掌子面处 突泥(砂)涌水险情未造成人员伤亡和机械损伤,对隧道结构影响较小。 事故现场图片 (2)原因分析 广埠屯站~虎泉站区间隧道大里程方向位于灰岩岩溶发育区域, 溶蚀区域分布大小不等 溶洞,部分溶洞内充填有大量软塑或流塑状的粘土、砂,溶洞水和裂隙水同时存在,地下水 位较高,隧道掌子面开挖施工中揭穿溶洞,突然发生突泥(砂)涌水。根据现场情况结合地 质资料综合分析,上述极有可能为本次突泥(砂)涌水事件主要原因。 35 (3)解决方案 隧道左线大里程方向掌子面突泥 (砂) 涌水区域用五道扇形工字钢支撑与钢筋格栅功架 相焊接临时支护方式,表层采用素喷砼封闭。 支护措施 (4)事故警示 ① 建议做好地质工作,由于掌子面位于灰岩岩溶发育区域,溶洞发育部位、规模及连 通性等随机性较大,溶洞水和裂隙水同时存在,突泥(砂)涌水对施工安全危害极大,建议 进行深井降水,将地下水位降至隧洞底板开挖深度以下 0.5m~1.0m; ② 隧道岩溶发育区域 (溶洞) , 建议后续开挖施工前, 对掌子面周边岩体灌水泥浆固结, 提高隧道周边岩体完整性,并对溶洞区域及时回填,开挖施工中必要时采用超前支护,确保 隧道安全和周边建筑物稳定; ③ 建议扇形工字钢与隧道初衬钢拱架焊接部位设钢垫板等,增大接触面积; ④ 建议尽快更换准确监测仪器,适时加密监测频率; ⑤ 由于部分溶洞内充填有大量软塑或流塑状的粘土,尽管采取了降水措施,但这些充 填物不能被排除,隧洞施工时仍可能产生突泥(砂)涌水险情,施工中应引起重视,应有效 处理措施; ⑥ 加强现场巡查,防止次生伤害,并关注其它掌子面地质情况,如有异常情况及时向 各单位汇报; ⑦ 建议尽快对隧道部分初期支护漏筋、钢拱架受损拱脚及时加固,确保隧道稳定、安 全; ⑧ 监理加强旁站监管工作,监督现场施工及监测实施,重点部位加强管理。 36 3.3.2 青年路站~中山公园站区间建筑物裂缝事故 (1)工程概况 青年路站~中山公园站区间采用盾构法施工, 盾构机型号为国产 863 型, 盾构机直径为 6.14m。区间长度为右线m,左线m。目前左线盾构已完全进洞;右线 环,掘进里程为 CK8+653.5,切口在 309 环,覆土厚度 15 米,目前盾构掘进土层主 要为 4-1 层细砂层土。 (2)事故经过 2011 年 11 月 12 日, 安全预警管理中心人员到青中区间巡查时发现靠近建筑物测点 F058 出现长约 1.5 米、宽约 4mm-5mm 的斜长裂缝,该建筑物为一双层砖混结构房屋,据房屋鉴定 报告显示,该建筑物属于 B 级建筑物 靠近 F058 测点出现裂缝 F058 附近测点出现裂缝 (3)事故原因 11 月 11 日,安全预警管理中心人员发现第三方 F058 测点单次变化及累计值均超标, 单次变化已达到-20.67mm/d,累计值为-48.45mm,该测点当时正处于盾尾后方 10 米左右, 根据工程进度及周边环境情况,其原因为: ① 浆液配合比未符合设计要求,进而影响同步注浆效果; ② 同步注浆浆液稠度不足,导致浆液流失较大,从而影响同步注浆效果; ③ 可能由于同步注浆浆液不饱满, 同步注浆浆液量不足, 导致盾尾后方土体沉降较大; ④ 上部建筑物本身存在安全隐患,建筑物结构不能满足承载力及正常使用要求。 截止 11 月 12 日,施工方已及时对裂缝进行修补,建筑物沉降数据已明显收敛,当日, 37 安全预警管理中心平台以“安全”状态显示。 (4)解决方案 ① 施工方及时对该沉降区域进行二次补浆, 浆液采用水泥+水玻璃的双液浆, 并采用 “多 次少量多点”原则,严格控制建筑物后期沉降; ② 监测单位加密对该建筑物数据监测,由原来一天一测改为一天两测,确保及时反映 建筑物数据变化情况; ③ 施工方及监理单位加强现场巡查力度,发现裂缝有发展趋势时,应及时启动应急预 案,必要时,及时疏散周边居民,确保居民人身安全; ④ 在上述建议措施情况下,仍不能控制建筑物裂缝发展时,施工方从地面打孔对建筑 物基础进行注浆加固,直至地面建筑物变形趋于稳定。 (5)事故警示 ① 加强巡查、监测,发现问题及时解决、上报; ② 利用安全风险监控与管理平台处理此次事件,得到了较好的效果。 3.3.3 广埠屯站突水涌泥事故 (1)事故经过 2012 年 6 月 27 日,由于连续强降雨的影响,广埠屯站一号出入口风亭端头位置桩间出 现突水涌泥,并且地表出现沉降,现场及时对突水涌泥部位投放沙袋,并进行引流,沉降部 位及时进行灌注砼处理, 险情得到控制。 28 日, 现场巡查发现突水涌泥部位已经得以控制, 但是端头拐角处仍存在成股渗水情况, 现场正在对此进行封堵处理。 发现基坑南侧围护桩表 面渗水较为多,局部桩间挂网掉皮脱落,基坑南侧(建筑物一侧)开挖段 2 根围护桩桩体出 现横向裂缝(目测裂缝宽 0.2~0.5mm) ,具体高度约为建基面以上约 2m 处,现场存在较大 风险。 38 围护桩出现裂缝 (2)事故原因 此次突水涌泥现象主要是连续降雨造成的。 (3)解决方案 ① 对突水涌泥部位用沙袋进行封堵; ② 对沉降较大区域进行灌注砼处理,并加盖防水雨布,避免雨水渗入土体; ③ 对桩间突水涌泥部位进行打孔引流处理; ④ 对拐角新出现的突水涌泥部位进行封堵处理。 事故处理现场 39 (4)事故警示 ① 监测单位应重点关注突水涌泥部位的数据变化情况, 建议施工方和第三方加密监测 频次,同时加强对围护桩裂缝监测和支撑轴力监测,并及时上传监测数据; ② 施工单位做好基坑周边排水工作, 避免地表水渗入土体引起其他部位出现类似情况。 彻底排查基坑周边所有地下排水管涵,避免地表汇水流入地下老旧管涵渗入基坑; ③ 做好降雨前的准备工作,防止突发事件发生。 3.3.4 王家墩北站~范湖站区间涌水涌砂事故 (1)工程概况 区间里程范围为 CK16+660.298~CK17+365.684, 右线m,最大线,右线 环,掘进里 程 DK16+733。左线 年 10 月 29 日上午安全预警管理中心人员到现场巡查,巡查时发现风险:1.左线 隧道内螺旋出土口涌砂;2.渣土池侧墙倒塌;3.左、右线隧道曲线段掘进,管片破损较多。 螺旋出土口涌砂 王家墩北站顶板上方的渣土池侧墙倒塌 40 左、右线曲线段均出现较多管片破损现象 (3)事故原因 10 月 28 日,盾构左线 时,发生螺旋出土口涌砂现象,其原因可能 为地下水头较高、渣土改良效果差,导致土仓内水和砂涌出。 (4)解决方案 ① 关闭螺旋输送机后闸门,保持土仓内土压,防止盾构前方土体出现沉陷; ② 加入高浓度泥浆或泡沫,改善土体和易性,待土仓内砂颗粒与泥浆形成整体后(约 2-3 天)恢复出土掘进; ③ 清理隧道内渣土,注意并维护设备,保持螺旋出土闸门密封完好; ④ 针对管片破损, 请施工单位注意规范管片拼装操作, 防止出现大规模管片质量问题; ⑤ 针对渣土池破坏,请施工单位及时修复,清理土方。 (5)事故警示 ① 对地下水位高、地质情况差的地段要加强监测,根据监测数据,采取信息化施工; ② 加强检查力度,发现问题及时解决。 3.3.5 王家湾站端头井局部滑移险情 (1)工程概况 王家湾站为三号线与四号线二期工程换乘车站。 其中三号线靠近四号线区域局部底板施 工完成,南侧端头井进行土方开挖(出现滑塌区) ;四号线东区已经开始施工主体结构中板, 西区局部开挖。 41 三号线m,南侧端头井段深度为 19m,设 3 道支撑(第 1 道为砼 支撑,第 2、3 道为钢支撑) 。围护桩直径为 100cm 钻孔灌注桩,桩间距为 20cm。 四号线、3、4、5 道为钢 支撑) 。车站平面布置见下图: 王家湾车站布置图 地质条件: 三号线王家湾车站基坑深度约 17.35~19.7m, 其中端头井处设计开挖深度为 19m, 截止 2012 年 12 月 30 日上午已经开挖至 17m, 已经架设两道钢支撑。 端头井处附近区域地质条件 为表层水泥沥青路面,下部依次为:填土(1-1)层厚 3-6m,粉质粘土(6-1)层厚 3-4m, 粉质粘土(10-1)层厚 6-8m,以下为粘土(10-2)层厚 23-26m。 三号线南侧端头井区域内地下水为上层滞水、 (11-1)层以下孔隙承压水两种类型。 上层滞水主要赋存于人工填土(Q4 )层,大气降水、地表水和生产、生活用水渗入是其主 要的补给来源。 基坑周边管线较多,且污水管线管径较大。沿东西方向有一根直径 1.5 米污水管,为塑 料波纹管(改迁后的) ;另一根直径 1 米污水管(废弃) ,材质为混凝土。沿南北方向有一混 凝土方型箱涵 (废弃) ; 两根直径 1.5 米塑料波纹管 (改迁后的) , 均为污水管线 日,上午 9 点半左右,施工方监测测得端头井处数据显示围护结构数 42 据较大,现场发现围护桩间渗水量突然增大。施工单位撤出基坑内施工人员,11 点时,围 护桩墙体出现裂缝,中午 12 点左右南侧端头井围护桩墙被剪断后向坑内滑移,同时牵引端 头井东西两侧(斜撑区)部分冠梁破坏,基坑两侧冠梁破坏范围约 5m。 土方滑移过程中,破坏前期改迁后的污水管线,污水迅速流入基坑内,基坑内污水迅速 积聚。 施工方随即对基坑内部进行土方回填, 同时调配两台混凝土泵车对基坑内注入混凝土。 事故现场图片 (3)原因分析 现场抢险开会分析认为, 围护桩后废弃老旧管线中存在大量污水, 污水致上部填土和部 分粘土饱和,土体强度大大下降。南侧围护桩顶以下 10m 处桩体受剪破坏,桩后土体沿滑面 向坑内滑塌,同时牵引东西两侧斜撑区域。 监测频率:29 日以前现场有施工方监测频率为一天一测;第三方一周两测。双方在 29 日以前数据变化较小,累计值变化不大。30 日第三方测得地表沉降监测数据有突变,21 点 测得地表沉降点 12-1(-4.0mm/h,累计-4.0mm) ,其他测点数据较小。31 日端头井东侧地表 沉降 L2: -998mm、 -992.4mm/3h, 该区域凌晨 4 点出现变形(4-5m 范围)。 西侧地表沉降 11-1: -4.4mm、-3.2mm/3h。测点布置见下图。 43 测点布置图 (4)解决方案 ① 首先尽快完成基坑回填,回填过程中注意对称回填,基坑回填过程中,先采用混凝 土输送泵对桩脚处充填混凝土,确保桩脚的稳定性,其他区域用土方回填; ② 加强基坑东西两侧围护桩监测、 地表监测、 周边建筑物监测、 管线监测、 测斜监测, 监测频率为每 1-2h 一测; ③ 测量基坑未坍塌部分围护桩变形量,确定土体滑移影响范围。重新修改设计,将端 头井位置前移至影响区界限范围之外。后期设计文件中,需要将管线渗水引入地质条件中, 降低土体承载系数,在有水井及市政管涵附近,需单独布设探孔探明地下土体及水文条件, 逢井必探; ④ 加强交通管制,尤其对周边工地重荷载车辆,严禁通行; ⑤ 在围护桩施工后,对围护桩后土体宜采用素砼换填,增加围护强度。新老冠梁宜加 强连接成整体,后期设计中,应增加围护桩径。 3.3.6 地铁 4 号线 日中午,在建的武汉地铁 4 号线附近发生地陷。地陷最大长度约 5 米, 44 深约 3 米。地陷未造成人员伤亡。 (2)解决方案 地陷发生后,武汉地铁集团与交警取得联系,协助封闭车道,并调集砂石料和混凝土对 塌陷地面进行回填,开通疏导道路;同时,武汉燃气公司对地陷处地下的燃气高压管道进行 了维护。17 时许塌陷处已回填完毕并铺设了钢板,交通恢复工作正在进行中。 3.4 重庆轨道交通事故 3.4.1 铜锣山隧道 2#斜井涌水事故 (1)工程概况 重 庆 轨 道 交 通 六 号 线 二期 工 程 铜 锣 山 隧 道 为 两单 洞 单 线 隧 道 , 右 线 设计 里 程 为 YDK5+825~YDK11+458.373, 全长 5633m, 采用明挖、 钻爆及复合式 TBM 相结合的施工方案。 考虑安全和工期要求,复合式 TBM 由进口端施工至 YDK9+800 处结束,不通过煤层及岩溶槽 谷区;在 YDK9+800 处施做 1#斜井作为 TBM 拆卸和运输的永久通道,1#斜井全长 611m,并由 此向大里程方向钻爆开挖; 同时在 YDK11+270 处施做临时通道, 并由此向小里程方向钻爆开 挖,2#斜井全长 345m。 工程示意图 不良地质: 石膏岩层大约分布于里程 YDK10+013 ~ YDK10+038 左右。涂山煤矿采空区位于里程 YDK11+222~YDK11+235 附近,对隧道施工影响大,需要对采空区采取堵塞、填埋或支撑等 45 工程措。

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