对成都地铁工程施工安全监督管理的初探

1 对成都地铁工程施工安全监督管理的初探 张 佳 付修华 成都市建设工程施工安全监督站 成都 摘要 随着成都地铁工程的开工建设 地铁工程的施工安全问题引起了社会 各界的高度关注和各级领导的高度重视 通过对北京 上海 广州 深圳等地 的地铁工程安全监督管理的调研和大量的事故案例分析 结合我市的实际 提 出了地铁工程建设过程中的安全监督管理的初步探讨 关键词 地铁工程 施工安全 安全监督 1 其他城市地铁施工事故概述 近几年来 随着全国地铁建设规模逐步增大 地铁施工事故分别在上海 北京 广州 深圳等城市时有发生 据网上初步统计 从 2001 年至 2006 年我 国及周边国家和地区共发生 24 起地铁施工安全事故 如表 1 其中以上海地 铁 4 号线和广州海珠城基坑施工导致房屋变形坍塌社会负面影响较大 如图 1 和图 2 图 1 上海地铁 4 号线施工导致房屋变形坍塌 图 2 广州海珠城基坑施工导致房屋变形坍塌 2 表 1 地铁事故一览表 序号 时间 地区事故类型诱因人员伤亡 12003 10 8 北京支架坍塌支撑架突然失稳3 死 22005 7 19 北京路面隆起 不明 32005 8 1 北京汽车吊事故吊车施工时翻倒1 死 42005 9 24 北京龙门吊倾倒 路面突然塌陷 52005 10 18 北京简易房倒塌涌水 62005 10 25 北京钻机倒塌 不明 72005 11 30 北京基坑倒塌工地内多根污水 自来水管 断裂 82006 1 3 北京塌陷事故污水管漏水 92006 1 4 北京喷浆注水泥浆加固地基 102006 2 27 北京龙门吊事故龙门吊钢丝绳折断3 死 112004 3 17 广州塌方事故 不明1 死 122004 4 1 广州 地下连续墙围护结构突 然塌方 暴雨 132004 9 25 广州大面积塌方地下自来水管被工程车压破爆裂 142005 7 21 广州基坑侧边跨坍塌 不明2 死 1 失踪 152005 11 3 广州物体打击隧道壁上的电缆组突然坠落2 死 162005 11 7 广州塌方溶洞 172006 1 4 广州地陷事故地下水流失 182006 4 24 广州机械事故凿岩机在工作中意外断裂螺母 风管脱落 死 192003 7 1 上海 地面沉降 3 栋建筑物 严重倾斜 冷冻法施工的制冷设备发生故障 流沙涌 入浦西联络通道 管涌 202001 5 25 深圳坍塌事故坑壁不稳定1 死 212002 4 19 深圳吊臂折断不明2 死 222005 7 14 深圳塌方 由于泥土和沙石带有不稳定的流沙性 地 下水渗出 232004 6 19 台湾塌陷雨水排水主干管断裂 242004 4 20 新加坡 路面坍塌土质松软 死 失踪 2 地铁事故分析 事故主要由于施工技术和安全防护不当原因造成 造成事故由于施工技术 原因有 16 起占 66 6 其中主要是由于地下水的防止不当或不可预见等原因造 成事故 安全防护原因有 8 起 占 33 4 其中主要是由于机械原因 如龙门 吊等 造成事故 造成人员伤亡的分析如表 2 3 图 3 表 2 造成人员 死亡总起 数 总死亡人数 失踪 坍塌事 故起数 坍塌死亡 人数 失 踪 机械 事故 起数 机械事故死亡 人数 失踪 三级事 故起数 四级事 故起数 10 起20 人 5 起12 人 5 起8 人4 起6 起 在 24 起事故中 按照事故类型进行分析如图 3 从上图中可以看出 因为地铁施工对地质环境造成的扰动而发生坍塌事故 的占 63 这主要是由于地铁工程是一项投资巨大 建设工期较长 技术复杂 的大型工程项目 它面临的 四大环境 即 地表建 构 筑物环境 地下管线 环境 地下水环境 地层覆盖环境 均存在不明确性 再由于地铁工程的隐蔽性 施工复杂性 地层条件和周围环境的不确定性突出 这也加大了施工技术的难 度和建设的风险性 从而导致事故的发生 3 成都地铁 1 号线工程概况 成都地铁 1 号线为南北方向主干线 如图 4 北起大丰 沿人民北路北延线 人民北路 人民中路 人民南路 人民南路南延线及南都西 路 孵化园北干道 外环高速敷设 经会展中心 科技园后 沿人民南路南延线南下 止于华阳镇 广都街附近 1 号线线路全长 31 6 公里 设 23 座车站 其中地下线长约 22 44 公里 地上线长 约 9 16 公里 高架车站 5 座 地下车站 18 座 其中 地铁 1 号线一期工程位于成都市中心城南 北主轴线和主要客运交通走廊内 工程北起大沙河南侧的红花堰站 南止高新 图 4 4 区孵化园站 沿线经过火车北站 骡马市 天府广场 体育馆 火车南站等线 路全长 15 998 公里 全线为地下站 设车站 15 座 主变电所 2 座 控制中心 1 处 车辆段及综合维修基地 1 个 拟于 2010 年建成通车 4 成都地铁工程施工重大危险源分析 成都地铁 1 号线位于成都平原东部前缘 属岷江冲积沉积形成的扇状向东 和东南微倾斜的宽阔平原 基岩埋藏较深 工程建筑的持力层及围岩主要是第 四系松散地层 但不同的地貌单元 岩性及岩土组合也有较大差异 主要地质 特点是存在独特的 三高 即 1 地下水位高 成都地区地下水丰富 常年水位都在开挖范围以内 2 砂卵石直径大 含量高 成都平原地质状况属典型冲积砂夹卵石层 分 布在地面 3 5m 以下 一般为稍密 中密 密实砂夹卵石层 地铁大量的开挖 断面在中密砂夹卵石层以下 石子含量达 50 以上 且 人头石 分布不均 3 卵石和漂石强度高 这就使成都地铁施工存在三大难题 即 1 地下水压大 由于地下水位高 砂夹卵石层透水性强且含有大量细砂 如处理不当隧道内易产生喷涌灾害性事故 2 大粒径卵石和漂石处理难 若盾构施工过程中遇 人头石 只能通过 盾构打开土仓 进行人工破碎 易产生掌子面失稳坍塌事故 3 盾构机行走姿态控制难度高 由于地层砂卵石直径大 含量高 且地层 较软弱 盾构掘进极易造成跑偏 易造成纠偏后产生建筑空隙引起地面正常沉 降 甚至产生塌陷事故 通过对成都地铁施工工艺及地质条件的分析 初步分析成都地铁施工重大 危险源主要有如下五点 1 盾构法的重大危险源 掌子面支撑 危害表现 开仓时掌子面失稳导致相邻建 构 筑或地表变形严重或产生 喷涌 2 矿山法的重大危险源 衬砌支护 危害表现 相邻建 构 筑或地表变形严重或围岩坍塌或地下涌水 5 3 明挖法的重大危险源 深基坑 危害表现 相邻建 构 筑变形或基坑壁坍塌 4 明挖车站施工的重大危险源 高大模板 危害表现 支模架失稳坍塌造成群死群伤 5 起重设备 塔吊或龙门吊 危害表现 塔吊折臂或倒塔 龙门吊倾斜事故 对于明挖工程施工的安全管理办法 我站已探索多年 已总结出由 专家 咨询 中介评价 行业管理 的行之有效的管理办法 而盾构法和矿山法施工 安全管理在我市的建设施工面临的新课题 5 盾构法施工导致安全隐患 成都地铁 1 号线一期工程在市区红花堰至火车南站的隧道区间绝大部分用 盾构法修建隧道 它引起地层位移的主要原因是施工过程中的地层损失 地层 原始应力状态的改变 土体固结及土体的蠕变效应 衬砌结构的变形等 因此 能否有效控制地层位移 主要为地面沉降 是盾构隧道施工成败的关键之一 盾构法施工导致安全隐患主要表现在地面沉降 地面沉降一般可分为以下 三类 第一类 正常沉降 沉降原因 主要是施工现场的客观条件 如地质条件或盾构施工工艺的选 择 第二类 非正常沉降 沉降原因 主要是施工中盾构操作失误而引起的 如盾构操作过程中各类 参数设置错误 超挖 注浆不及时 第三类 灾害性沉降 沉降原因 施工中盾构开挖面有突发性急剧流动 甚至暴发性崩塌 使地 面塌陷 主要原因遇到地下水压大或透水性强的颗粒状土体不良地质条件 引起地面沉降的因素主要有 1 主观因素 它同施工人员的工作态度 技术水平等因素有联系 具体体 现在 6 A 盾构严重超 欠 挖引起地面沉降 B 盾构机推进时 推进参数匹配不合理 C 盾构同步注浆不足 D 由于地层砂卵石直径大 含量高 且地层较软弱 盾构掘进极易造成跑 偏 E 较长时间盾构停止推进 因千斤顶漏油而导致盾构后退 2 客观因素 A 盾构的选型 B 由于注浆材料的本身体积的收缩 产生 建筑空隙 C 盾壳移动对地层的摩擦和剪切 造成对土体的扰动 D 在土压力的作用下 隧道衬砌的椭圆度变形也会引起沉降 6 矿山法施工导致安全隐患 矿山法施工在成都地区尚无经验 天府广场南端工程北接天府广场站 南 接盾构施工区间 南端是盾构三标的盾构吊出井 南段暗挖工程 108m 1 号 线北边暗挖段及 2 号线东边暗挖段均是成都地铁的暗挖试验段 同时为盾构施 工预留的接口 在松散的砂夹卵石层内使用矿山法进行开挖最大断面达到 12 7 米 埋深最浅处只有 2 4 米 施工难度高 易发生坍塌事故 安全隐患主要表 现以下六种类型 第一类 地下涌水 主要原因 地下水位高 地下水压头大 第二类 隧道开挖时冒顶片帮 主要原因 成都地质状况 3 5m 以下多为砂夹卵石层 地层结构松散 常含 软弱沙夹层 第三类 地表沉陷和相邻建筑物变形 主要原因 衬砌背后的建筑空隙填充不密实等因素 第四类 支护结构失效 主要原因 设计方案考虑不周 支护结构选型或支设不当 第五类 隧道通风不足导致中毒窒息 7 主要原因 通风设备选型不当 通风管路堵塞 破损 第六类 触电事故等其它因素 主要原因 未使用安全电压 漏电保护设置不当 7 成都地铁工程风险规避的几点建议 依照 建设工程安全管理条例 和 危险性较大工程安全专项方案编制及 专家论证审查办法 完善有专业针对性的专项施工安全管理办法 按照成都现 行的 成都市建筑工程深基坑施工安全管理暂行办法 成都市建设工程高 大 模板施工安全管理暂行办法 四川省建筑施工起重机械设备安全管理 暂行规定 对地铁施工的深基坑 高 大 模板 起重机械设备进行安全监督 管理 同时 还要进一步完善相应的管理办法 制度和标准 1 建议制定 成都市地铁工程施工安全监督管理暂行规定 借鉴我市 建 筑工地的深基坑管理办法 进行暗挖工程施工方案评估 加强安全监测 同时 积极构建专家参与中介安全服务平台 充分发挥社会安全中介机构或专家的力 量 按照建设部 危险性较大工程安全专项方案编制及专家论证审查办法 要 求施工单位对暗挖工程重大危险源部位施工时编制专项施工方案 专家对方案 进行咨询评估 并加强对地铁施工现场沿线道路及相邻建 构 筑物必须进行 安全监测 通过该规定的实施 从制度的建立来保障地铁工程的安全施工 2 建议制定 成都市地铁工程暗挖施工安全技术标准 鉴于当前尚无国 家性的关于地铁暗挖工程施工安全技术标准 可借鉴北京 上海等地的地铁工 程安全管理的有益做法 根据我市的水文地质情况 建筑物的基础形式 沿线 的地下管网分布情况以及明挖 暗挖施工工艺方法等 建立和完善地铁工程施 工安全的地方标准 为地铁工程施工安全管理提供技术保障 3 建议制定 成都市地铁工程施工突发事故应急预案 由于地铁工程施 工安全的隐蔽性 复杂性和岩土工程的不确定性 以防在发生事故后 防止事 故进一步扩大 最大限度挽救生命和财产的安全 对地铁工程施工中突发的各 类事故及时采取有效控制和实施抢险 防止事故影响蔓延 最大限度降低损失 并将成立常设的抢险专家组 并定期组织演练 8 4 加强对地铁工程监理单位的监督管理 应结合地铁工程实际 根据国务 院 建设工程安全生产管理条例 建筑工程施工安全监督导则