地铁施工方法风险分析课件

1、地铁施工方法风险分析1 姓名姓名 蒋滨蒋滨 学号学号 2015000440 专业专业 安全科学与工程安全科学与工程 地铁施工方法风险分析2 第一节第一节 我国城市地下空间开发利用我国城市地下空间开发利用 现状现状 第二节第二节 城市地铁施工方法城市地铁施工方法 第三节第三节 不同施工风险因素分析不同施工风险因素分析 第四节第四节 城市地铁施工事故案例城市地铁施工事故案例 地铁施工方法风险分析3 我国城市地下空间我国城市地下空间 开发利用现状开发利用现状 地铁施工方法风险分析4 21世纪世纪地下工程的世地下工程的世 纪纪 进入21世纪以后，中国城市地下空间的开发 数量快速增长，体系不断完善，特大

2、城市地 下空间开发利用的总体规模和发展速度已居 世界同类城市的先进前列。中国已经成为世 界城市地下空间开发利用的大国，正在得到 各级政府和专家的普遍重视。 地铁施工方法风险分析5 城市轨道交通建设城市轨道交通建设 速度已居世界首位；速度已居世界首位； 城市地下快速道城市地下快速道 路建设已经起步并路建设已经起步并 将加速发展；将加速发展； 城市地下物流系统 正在研究； 特大城市和大城市 地下空间专项规划 已经和正在普遍开 展。 地铁施工方法风险分析6 我国城市地下空间开发利用不我国城市地下空间开发利用不 足足 地下空间的综合利用效益尚得需改进； 市政综合管廊（共同沟）建设刚刚起步； 深层地下空

3、间开发利用还基本处于空白； 在法律、政策、运作管理以及自主产权的 核心技术的地下施工装备等方面和发达国家 仍有一定的差距。 地铁施工方法风险分析7 城市地下空间开发意义城市地下空间开发意义 城市地下空间开发 利用已经成为提高 城市容量、缓解城 市交通、改善城市 环境的重要手段， 正在成为建设资源 节约型、环境友好 型城市的重要途径 以北京为例，目前 北京地下空间建成 面积已达3000万平 方米；全市地下空 间今后平均每年将 增加建筑面积约300 万平方米，占总建 筑面积的10 地铁施工方法风险分析8 我国城市地下空间开发情况我国城市地下空间开发情况 当前，中国城市轨道交通建设速度已居世 界首位

4、，2010年前，中国将开通运营的城市 地下轨道交通线路将达到1200km以上，今 后每年平均建成的线路为180km。 城市地下空间规划得到普遍重视。到目前为 止，已有北京、上海、重庆、南京、杭州、 青岛等20多个城市编制了城市地下空间专项 规划，有效地规范了城市地下空间开发利用 地铁施工方法风险分析9 城市轨道交通建设速度居世界首城市轨道交通建设速度居世界首 位位 最近几年，中国城市轨道交通进入了空前发 展的时期，截止2006年上半年，大陆已有地 铁的城市有6个： 北京 113km 天津 7.4km 上海 123km 广州 36.6 km 深圳 21.8km 南京 16.9km 线路总长 31

5、8km 在建设或获准建设地铁的城市有武汉、成都、 沈阳、杭州、重庆、哈尔滨等8个城市17条 线路，线路总长360km。 地铁施工方法风险分析10 隧道建设成就举世瞩目隧道建设成就举世瞩目 厦门翔安海底隧道 全长8.695 km（海底段长 6.05 km），跨越 海域宽约4.2km，按双向六车道高等级公路 标准设计，是国内第一条海底隧道，工程概 算31.97亿，工期4年。 地铁施工方法风险分析11 城市地铁施工方法城市地铁施工方法 地铁施工方法风险分析12 城市地下工程施工方法城市地下工程施工方法明挖法明挖法 东单车站明挖基坑 明挖法是先从地表面向 下开挖基坑至设计标高， 然后在基坑内的预定位

6、置由下而上修筑衬砌、 建造主体结构及其防水 措施，最后回填土并恢 复路面。 施工基本流程：打桩 (护坡桩)路面开挖 埋设支承围护与开挖 地下结构物的施工回 填拔桩恢复地面(或 路面)。 地铁施工方法风险分析13 明挖法特点明挖法特点 明挖法关键工序：降低地下水位；边坡支护； 土方开挖；结构施工；防水工程等。由于明挖 施工技术具有简单、快速、经济、安全的优点， 各国地下工程(包括地铁)发展的初期都将其作 为首选的施工方法。明挖隧道具有埋深陷、线 路短、照明和通风代价小、工程造价和营运费 用低、使用效益好等优点，比较符合地质原则、 效益原则、技术原则和整体最优原则，但对周 围环境扰动和影响较大。

7、关键技术的进步主要表现在： (1)大面积的深基坑降水技术。早期深井泵被潜 水泵代替，用于无砂混凝土管井降水，便于施 工、减少费用。目前多级轻型井点、喷射井点 降水技术在深基坑降水中已普遍应用，电渗、 辐射并降水技术也在一些工程中得到应用。成 孔机械设备也在不断发展。 (2)边坡支护技术发展很快，主要经历以下发展 阶段：钢桩（工字钢和止水的钢板桩 ）横撑 土层锚杆钢绞线锚索连续墙加锚杆土钉 墙，目前我国边坡支护技术已达到国际水平。 地铁施工方法风险分析14 城市地下工程施工方法城市地下工程施工方法盖挖法盖挖法 在路面交通不能长期中 断的道路下修建隧道时， 可采用盖挖顺作法。若 开挖面较大、覆土较

8、浅、 周围沿线建筑物过于靠 近，为尽量防止因开挖 基坑而引起邻近建筑物 的沉陷，或需及早恢复 路面交通，但又缺乏定 型覆盖结构，可采用盖 挖逆作法施工。目前以 采用盖挖逆作法居多。 盖挖法顶板施 工 地铁施工方法风险分析15 盖挖法特点盖挖法特点 盖挖法是“先盖后挖”，即先以临时路面或 结构顶板维持地面畅通再向下施工。先用连 续墙、钻孔桩等形式做围护结构和中间桩， 然后做钢筋混凝土盖板，在盖板、围护墙、 中间桩保护下进行土方开挖和结构施工。 盖挖法有逆作与顺作两种施工方法。所谓逆 作法是指按土方开挖顺序从上层开始往下进 行结构施工；而正作法则是指在土方全部开 挖完成后，从底板开始做结构。 盖挖

9、法的主要优点是安全，占地少，对居民 生活干扰小，采取措施合理甚至可做到基本 不影响交通，但施工速度比明挖法要低。 地铁施工方法风险分析16 城市地下工程施工方法城市地下工程施工方法暗挖法暗挖法 暗挖法中台阶法开 挖 城市地下工程浅埋暗挖 法是一种综合施工技术， 应用岩体力学理论，对 隧道围岩变形的量测、 监控，采用新型支护结 构，采用多种辅助施工 措施加固围岩，尽量利 用围岩自承能力指导设 计和施工；开挖后即时 支护，封闭成环，使其 与围岩共同作用形成联 合支护体系，有效抑制 围岩过大变形。 地铁施工方法风险分析17 暗挖法特点暗挖法特点 u受工程地质和水文地质条件的影响较大； u工作条件差、

10、工作面少而狭窄、工作环境差; u暗挖法施工对地面影响较小,但埋置较浅时 可能导致地面沉陷； u有大量废土、碎石须妥善处理 地铁施工方法风险分析18 城市地下工程施工方法城市地下工程施工方法盾构法盾构法 辐条式盾构 盾构是在有水地层、软弱不 稳定围岩中修建地铁区间隧 道和其它地下工程时进行开 挖支护和衬砌的一种专用机 械设备，盾构选型与地层条 件密切相关，种类很多： 全开敞式盾构：手掘式盾构、 半机械式盾构、机械式盾构 半开敞式盾构：挤压式盾构 闭胸式盾构：土压平衡盾构、 泥水加压平衡盾构国内 施工应用较多 地铁施工方法风险分析19 盾构法特点盾构法特点 埋深大，纵向洞线平直；施工方法先进，机

11、械化程度高；无需施工降水、地下水位可保 持；施工进度快、作业安全、噪音小；管片 精度高、衬砌质量可靠、防水性能好；特别 是引起的地表沉降小、不影响城市交通、对 环境几乎无不良影响。 平面布置不能保证规划路由；围岩为砂卵石， 为适应地质条件需设计先进的大型设备；设 备一次性使用，因工期限制，设备潜力存在 较大浪费；施工工艺要求较高、断面形式变 化不灵活 地铁施工方法风险分析20 城市地铁施工风险城市地铁施工风险 因素分析因素分析 地铁施工方法风险分析21 地铁工程风险机理分析地铁工程风险机理分析 地铁工程施工安全事故是由多种原因引起的，既有 内在因素也有外在因素，涉及很多方面： 工程结构自身条件

12、和特点工程结构自身条件和特点 工程建设的地质、水文等自然条件的复杂性工程建设的地质、水文等自然条件的复杂性 工程周边环境（建筑物、道路和地下管线）的复杂性工程周边环境（建筑物、道路和地下管线）的复杂性 工程设计中的不足或遗漏工程设计中的不足或遗漏 工程建设的决策、管理和组织方案不到位或存在缺陷工程建设的决策、管理和组织方案不到位或存在缺陷 施工中机械设备质量、技术方案制定及施工操作水平施工中机械设备质量、技术方案制定及施工操作水平 同时，在某些情况下，小的事故若处理不当，还可 能引起更大范围、更加恶劣的安全事故。这也是工 程管理中尤其应当引起重视的问题。 地铁施工方法风险分析22 地铁结构自身

13、特点和特殊性地铁结构自身特点和特殊性 地铁施工过程中的风险主要包括工程本身的 安全风险（结构安全）和周围环境的安全风 险，而对于城市地铁工程而言，施工环境等 的特殊性决定了地铁施工给城市环境带来的 风险问题将更为人们所关注。 以北京市为例，当前地铁建设规模之大、工 期之紧、条件之复杂以及难度之高在世界地 铁修建史上都是罕见的。车站工程规模大 （其中暗挖车站断面面积可达300-400m2， 且很多为双层结构）；车站修建方法复杂， 涵盖了明挖、盖挖、暗挖及明暗结合等施工 方法，而暗挖大断面又采用了多种工法；车 站施工包括全暗挖和两端明挖中间局部暗挖 等多种形式，相应的附属工程施工难度大。 地铁施工

14、方法风险分析23 地质、水文等自然条件的复杂性地质、水文等自然条件的复杂性 工程所在区域的水文地质条件是经过漫长 的地质年代形成的，经历了各种各样的自 然和人为因素作用，其介质特性表现出很 大的随机变异性。 地层条件方面，体现在地层分布情况、不 同岩土介质材料的物理力学性质与参数、 岩土介质在切削搅拌后的流动性、粘性和 变形参数以及各种不良地质情况（如潜在 有害气体的侵入）等。 水文条件方面，主要包括：岩土的渗透性、 含水量、流向与流速；水位、水压和水的 冲刷力；水的腐蚀性；水的补给来源等。 此外地层中的一些障碍物，如废弃构筑物、 孤立物（孤石或江底沉船）等的存在也加 大了施工风险。 地铁施工

15、方法风险分析24 工程周边环境的复杂性工程周边环境的复杂性 地面建（构）筑物的使用年限、结构类型 （框架结构、砖混结构、砖结构）、基础 类型（如条形基础、桩基等）和文物价值 等； 周边道路、邻近建（构）筑物与地铁工程 的空间位置关系，地下管线的类别、年限、 材料及施工方法等； 地层中原有空洞和松散区的分布状况； 周边生态环境状况和社会群体等。 地铁施工方法风险分析25 工程设计中的不足或遗漏工程设计中的不足或遗漏 设计规范、准则和标准的不足导致的风险 设计方案不足或遗漏导致施工中的风险 （包括对第三者） 力学计算模型和模拟、判断方法与实际施 工的差异性导致的风险 地铁施工方法风险分析26 工程

16、建设决策、管理和组织方案的问题工程建设决策、管理和组织方案的问题 如何选择合理的工程建设地址、技术方案， 如何减少工程对周围环境的影响，如何评估 工程建设的经济效益和社会效益，如何保持 整个工程建设的“绿色”、“生态”或“可 持续”？每一个问题的决策与执行都需 要进行风险与效益的综合决策。 地铁施工方法风险分析27 机械设备质量、技术方案及施工操作水平机械设备质量、技术方案及施工操作水平 地铁工程建设中，施工方案、建设队伍、 机械设备、施工操作技术水平、人员过失 等对工程的建设风险都有直接的影响。 由于工程施工技术方案与工艺流程复杂， 不同工法又有不同的适用条件，不经慎重 评选而贸然采取某种方

17、案、技术和设备势 必会产生风险。 整个工程的建设周期长、施工环境条件差， 这些对施工单位人员的健康和安全都很容 易产生不良影响，容易导致出现各种意外 风险事故。 地铁施工方法风险分析28 不同施工方法对施不同施工方法对施 工安全的影响工安全的影响 地铁施工方法风险分析29 不同施工方法对施工安全的影响不同施工方法对施工安全的影响 地铁安全事故的原因类型与所在工程采用的 施工方法对事故的影响问题是交叉存在的， 换言之，引起地铁安全事故的原因与工程引起地铁安全事故的原因与工程 采用的施工方法密切相关，后者在很大程采用的施工方法密切相关，后者在很大程 度上决定了事故发生的特点度上决定了事故发生的特点

18、。 在城市地铁施工中，采用不同施工方法所发 生事故各有特点。因此，应分析不同工法下 潜在事故的风险大小、事故的特点和后果等， 从而得出不同施工方法条件下事故相应的防 控措施。 地铁施工方法风险分析30 明挖法明挖法 支护结构失稳，造成基坑壁塌方、基坑外 围地面沉降，危及周围道路、建筑物、通 讯设施、地下管网的安全； 止水围幕失效，挡不往基坑外地下水。一 旦基坑内地下水抽降，内外形成水位差， 即易在基坑壁和基坑底部发生渗漏、流砂、 管涌等工程病害，并伴有围护结构外侧的 土体塌陷，影响邻近道路、建筑物和通讯 设施的安全。 地铁施工方法风险分析31 明挖基坑施工风险控制方案明挖基坑施工风险控制方案

19、安全控制的具体措施有： （1）充分考虑基坑开挖过程中的时空效应， 坚持“分层开挖、先撑后挖、快挖快撑、减 少无支撑暴露时间”原则； （2）加强基坑围护结构支撑的质量控制； （3）控制好基坑开挖纵向入坡的坡度； （4）做好深基坑内的排水工作，及时封堵围 护墙渗漏点； （5）合理确定结构施工段长度，减少基坑暴 露时间，从根本上控制基坑变形； （6）严禁在基坑周边堆放、瞬时增加荷载； （7）加强对基坑开挖施工全过程的监控。 地铁施工方法风险分析32 暗挖法暗挖法 鉴于浅埋暗挖法的施工特点，施工中不确定 性因素较多，施工风险大，因而出现安全事 故的可能性很大。事故风险主要有： （1）因地质条件恶化、尤

20、其是遇到不良地质 （如空洞、气囊、水囊等 ），或设计不当、 施工技术不到位和管理不力等出现塌方事故； （2）涌水或渗水（突水）； （3）隧道变形； （4）周围建（构）筑物、路面及地下管线的 破坏。 地铁施工方法风险分析33 暗挖法施工风险控制方案暗挖法施工风险控制方案 严格遵循十八字施工方针，控制地层沉降。 有效实施前期降水，保证在无水环境中作业。 采取可靠的地层预加固和支护技术控制地层 沉降。 进行施工方案的优化，合理确定开挖面参数。 喷射混凝土施工时应预留注浆管。 不良地质地段必须采取特殊的施工技术措施。 加强地面建（构）筑物的监控量测。 地铁施工方法风险分析34 盾构法盾构法 盾构法施工

21、是在盾构机壳体的保护下进行的， 施工安全性好；由于开挖、装渣、支护全部 为机械化作业，机械化程度高，施工质量更 易控制和保证，且防水效果比较好。因此从 总体上，盾构法施工风险相对较小，但由于 施工中各种不确定性因素的存在，仍可能发 生某一类型的安全事故 。 地铁施工方法风险分析35 盾构法施工风险控制方案盾构法施工风险控制方案 （1）防止盾尾漏浆：提高同步注浆的质量与 管理，加强盾尾舱的管理 （2）防止隧道上浮：加强隧道监测，对盾构 机和管片进行姿态控制 （3）穿越邻近建筑物时，重点做好以下几方 面安全控制： 合理设置土压力值，保持正面平衡，防止 超挖和欠挖； 穿越时降低推进速度，控制总推力，

22、减少 土层扰动； 穿越前调整好盾构姿态，穿越时减少纠偏 次数及纠偏量，减少土体的扰动； 在穿越邻近建筑物地段，保证一次穿过， 不能中途换刀。 地铁施工方法风险分析36 城市地铁施工典型城市地铁施工典型 事故案例事故案例 地铁施工方法风险分析37 城市地铁施工典型事故案例城市地铁施工典型事故案例 城市地铁的建设过程不可能总如所期望的那 样一帆风顺，施工条件复杂多变甚至难以预 测、施工环境陡然恶化都会大大增加地铁施 工难度，给地铁施工带来非常棘手的困难和 问题，对这些问题的处理稍有不慎甚至就极 易引发工程事故，可能导致严重后果。除不 可避免地会造成经济损失之外，同时由于城 市地理环境的特殊性和复杂

23、性，尤其对于大 城市和城市中心的繁华地区，地铁事故一旦 发生必将产生尤为严重的社会影响。 近年来，国内外诸多国家和地区的城市地铁 建设，施工事故屡见不鲜，仅在施工过程中 就发生了多起安全事故，如新加坡、我国的 北京、上海、广州、深圳、南京及台湾等地 的事故数量及事故后果都是不可小视的。以 下对一些较为重大和典型事故的经过及原因 进行重点阐述分析，以期对地铁施工安全起 到警示作用。 地铁施工方法风险分析38 杭州市地铁杭州市地铁1号线湘湖站基坑坍塌事故号线湘湖站基坑坍塌事故 2008 年年 11月月15日日15时时20分，分， 杭州市地铁杭州市地铁1号线湘湖站基坑号线湘湖站基坑 工程发生塌陷事故

24、，基坑钢支工程发生塌陷事故，基坑钢支 撑崩坏，地下撑崩坏，地下 连续墙变形断裂，连续墙变形断裂， 基坑内外土体滑裂。造成基坑基坑内外土体滑裂。造成基坑 西侧路面长约西侧路面长约100米、宽约米、宽约50 米的区域塌陷，下陷最大深度米的区域塌陷，下陷最大深度 达达6米，自来水管、排污管断米，自来水管、排污管断 裂，大量污水涌出，同时东侧裂，大量污水涌出，同时东侧 河水及淤泥向施工塌陷地点溃河水及淤泥向施工塌陷地点溃 泻，导致施工塌陷区域逐渐被泻，导致施工塌陷区域逐渐被 泥水淹没。事故造成在西侧路泥水淹没。事故造成在西侧路 面行驶的面行驶的11辆汽车下沉陷落辆汽车下沉陷落 （车上人员（车上人员2人

25、轻伤，其余人人轻伤，其余人 员安全脱险），在基坑内进行员安全脱险），在基坑内进行 挖土和底板钢筋作业的施工人挖土和底板钢筋作业的施工人 员员17人死亡、人死亡、4人失踪。人失踪。 地铁施工方法风险分析39 事故起因事故起因 施工单位（中铁四局集团第六工程有限公司） 违规施工、冒险作业、基坑严重超挖；支撑体 系存在严重缺陷且钢管支撑架设不及时；垫层 未及时浇筑。监测单位（安徽中铁四局设计研 究院以浙江大合建设工程检测有限公司名义， 实为挂靠）施工监测失效，施工单位没有采取 有效补救措施。 地铁施工方法风险分析40 处理结果处理结果 原中铁四局集团第六工程有限公司杭州地铁1号 线湘湖站项目部常务副

26、经理梅小峰判有期徒刑 六年；原项目部总工程师曹七一判有期徒刑五 年六个月；原项目部质检部部长卢光伟判有期 徒刑五年；原项目部监测员洪祥判有期徒刑四 年；原项目部监测负责人侯学判有期徒刑三年 十个月；原项目部施工监理单位总监代表蒋志 浩判有期徒刑三年三个月；原项目部经理方继 涛判有期徒刑三年，缓刑五年；原杭州地铁集 团有限公司驻湘湖站业主代表金建平判有期徒 刑三年，缓刑四年。 地铁施工方法风险分析41 北京熊猫环岛站基坑坍塌事故北京熊猫环岛站基坑坍塌事故 2005年11月30日下午，熊猫环岛车站奥运支线站安排正常施工：主 体基坑南侧第五段正在进行地下一层柱砼浇注及侧壁清理，第六段 地下二层正在进

27、行梁底支模等作业，第七段正在进行防水层施工， 第八段正在出土。 当时第八段基坑下部挖掘机正在进行土方开挖工，基坑上面有两部 吊车，一部正在停在基坑南端进行吊土施工，另一部没有安排作业。 吊车支腿距离基坑边缘约3米左右。由于北侧结构顶板回填需要部分 土方，故在基坑东侧距离基坑14.7米以东，南侧12米以南设置堆土 区域，堆土高度为35米。 14：20分左右，基坑南侧深度约8米处有水渗出。五分钟后，出现大 量涌水，十分钟后，基坑南侧边上出现裂缝，现场值班人员发现此 情况后，立即要求基坑内所有人员马上撤离。14点35分左右基坑南 侧中间部分突然坍塌，并迅速向两侧发展，造成斜向钢支撑体系脱 落，引起两侧围护桩倒塌。塌方导致基坑南侧的通信电缆和其它电 缆裸露悬空。基坑东侧600自来水管断裂，自来水注入基坑内，同时 造成一根1600上水管弯曲，一根直径800的污水管断裂，一根燃气 管线外露，多根电信管线断开 地铁施工方法风险分析42 事故