地铁施工方法风险分析45

地铁施工方法风险分析姓名蒋滨学号2015000440专业安全科学与工程第一节我国城市地下空间开发利用现状第二节城市地铁施工方法第三节不同施工风险因素分析第四节城市地铁施工事故案例我国城市地下空间开发利用现状21世纪——地下工程的世纪进入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。

城市轨道交通建设速度已居世界首位；

城市地下快速道路建设已经起步并将加速发展；

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。

我国城市地下空间开发利用不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。

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％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，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城市轨道交通建设速度居世界首位最近几年，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36.6km

深圳21.8km南京16.9km

线路总长318km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。隧道建设成就举世瞩目厦门翔安海底隧道全长8.695km（海底段长6.05km），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。

城市地地铁施施工方方法城市地地下工工程施施工方方法——明挖法法东单车车站明明挖基基坑明挖法法是先先从地地表面面向下下开挖挖基坑坑至设设计标标高，，然后后在基基坑内内的预预定位位置由由下而而上修修筑衬衬砌、、建造造主体体结构构及其其防水水措施施，最最后回回填土土并恢恢复路路面。。施工基基本流流程：：打桩桩(护坡桩桩)→路面开开挖→→埋设设支承承围护护与开开挖→→地下下结构构物的的施工工→回回填→→拔桩桩恢复复地面面(或路面面)。明挖法法特点点明挖法法关键键工序序：降降低地地下水水位；；边坡坡支护护；土土方开开挖；；结构构施工工；防防水工工程等等。由由于明明挖施施工技技术具具有简简单、、快速速、经经济、、安全全的优优点，，各国国地下下工程程(包括地地铁)发展的的初期期都将将其作作为首首选的的施工工方法法。明明挖隧隧道具具有埋埋深陷陷、线线路短短、照照明和和通风风代价价小、、工程程造价价和营营运费费用低低、使使用效效益好好等优优点，，比较较符合合地质质原则则、效效益原原则、、技术术原则则和整整体最最优原原则，，但对对周围围环境境扰动动和影影响较较大。。关键技技术的的进步步主要要表现现在：：(1)大面积积的深深基坑坑降水水技术术。早早期深深井泵泵被潜潜水泵泵代替替，用用于无无砂混混凝土土管井井降水水，便便于施施工、、减少少费用用。目目前多多级轻轻型井井点、、喷射射井点点降水水技术术在深深基坑坑降水水中已已普遍遍应用用，电电渗、、辐射射并降降水技技术也也在一一些工工程中中得到到应用用。成成孔机机械设设备也也在不不断发发展。。(2)边坡支支护技技术发发展很很快，，主要要经历历以下下发展展阶段段：钢钢桩（（工字字钢和和止水水的钢钢板桩桩））横撑撑→土土层锚锚杆→→钢绞绞线锚锚索→→连续续墙加加锚杆杆→土土钉墙墙，目目前我我国边边坡支支护技技术已已达到到国际际水平平。城市地地下工工程施施工方方法——盖挖法法在路面面交通通不能能长期期中断断的道道路下下修建建隧道道时，，可采采用盖盖挖顺顺作法法。若若开挖挖面较较大、、覆土土较浅浅、周周围沿沿线建建筑物物过于于靠近近，为为尽量量防止止因开开挖基基坑而而引起起邻近近建筑筑物的的沉陷陷，或或需及及早恢恢复路路面交交通，，但又又缺乏乏定型型覆盖盖结构构，可可采用用盖挖挖逆作作法施施工。。目前前以采采用盖盖挖逆逆作法法居多多。盖挖法顶板施工盖挖法法特点点盖挖法法是““先盖盖后挖挖”，，即先先以临临时路路面或或结构构顶板板维持持地面面畅通通再向向下施施工。。先用用连续续墙、、钻孔孔桩等等形式式做围围护结结构和和中间间桩，，然后后做钢钢筋混混凝土土盖板板，在在盖板板、围围护墙墙、中中间桩桩保护护下进进行土土方开开挖和和结构构施工工。盖挖法法有逆作与顺作两种施施工方方法。。所谓谓逆作作法是是指按按土方方开挖挖顺序序从上上层开开始往往下进进行结结构施施工；；而正正作法法则是是指在在土方方全部部开挖挖完成成后，，从底底板开开始做做结构构。盖挖法法的主主要优优点是是安全全，占占地少少，对对居民民生活活干扰扰小，，采取取措施施合理理甚至至可做做到基基本不不影响响交通通，但但施工工速度度比明明挖法法要低低。城市地地下工工程施施工方方法——暗挖法法暗挖法法中台台阶法法开挖挖城市地地下工工程浅浅埋暗暗挖法法是一一种综合施施工技技术，应用用岩体体力学学理论论，对对隧道道围岩岩变形形的量量测、、监控控，采采用新新型支支护结结构，，采用用多种种辅助助施工工措施施加固固围岩岩，尽尽量利利用围围岩自自承能能力指指导设设计和和施工工；开开挖后后即时时支护护，封封闭成成环，，使其其与围围岩共共同作作用形形成联联合支支护体体系，，有效效抑制制围岩岩过大大变形形。暗挖法法特点点受工程程地质质和水水文地地质条条件的的影响响较大大；工作条条件差差、工工作面面少而而狭窄窄、工工作环环境差差;暗挖法法施工工对地地面影影响较较小,但埋置置较浅浅时可可能导导致地地面沉沉陷；；有大量量废土土、碎碎石须须妥善善处理理城市地地下工工程施施工方方法——盾构法法辐条式式盾构构盾构是是在有有水地地层、、软弱弱不稳稳定围围岩中中修建建地铁铁区间间隧道道和其其它地地下工工程时时进行行开挖挖支护护和衬衬砌的的一种种专用用机械械设备备，盾盾构选选型与与地层层条件件密切切相关关，种种类很很多：：全开敞敞式盾盾构：：手掘掘式盾盾构、、半机机械式式盾构构、机机械式式盾构构半开敞敞式盾盾构：：挤压压式盾盾构闭胸式式盾构构：土土压平平衡盾盾构、、泥水水加压压平衡衡盾构构——国内施施工应应用较较多盾构法法特点点埋深大大，纵纵向洞洞线平平直；；施工工方法法先进进，机机械化化程度度高；；无需需施工工降水水、地地下水水位可可保持持；施施工进进度快快、作作业安安全、、噪音音小；；管片片精度度高、、衬砌砌质量量可靠靠、防防水性性能好好；特特别是是引起起的地地表沉沉降小小、不不影响响城市市交通通、对对环境境几乎乎无不不良影影响。。平面布布置不不能保保证规规划路路由；；围岩岩为砂砂卵石石，为为适应应地质质条件件需设设计先先进的的大型型设备备；设设备一一次性性使用用，因因工期期限制制，设设备潜潜力存存在较较大浪浪费；；施工工工艺艺要求求较高高、断断面形形式变变化不不灵活活城市地地铁施施工风风险因因素分分析地铁工工程风风险机机理分分析地铁工工程施施工安安全事事故是是由多多种原原因引引起的的，既既有内内在因因素也也有外外在因因素，，涉及及很多多方面面：工程结结构自自身条条件和和特点点工程建建设的的地质质、水水文等等自然然条件件的复复杂性性工程周周边环环境（（建筑筑物、、道路路和地地下管管线））的复复杂性性工程设设计中中的不不足或或遗漏漏工程建建设的的决策策、管管理和和组织织方案案不到到位或或存在在缺陷陷施工中中机械械设备备质量量、技技术方方案制制定及及施工工操作作水平平同时，，在某某些情情况下下，小小的事事故若若处理理不当当，还还可能能引起起更大大范围围、更更加恶恶劣的的安全全事故故。这这也是是工程程管理理中尤尤其应应当引引起重重视的的问题题。地铁结结构自自身特特点和和特殊殊性地铁施施工过过程中中的风风险主主要包包括工工程本本身的的安全全风险险（结结构安安全））和周周围环环境的的安全全风险险，而而对于于城市市地铁铁工程程而言言，施施工环环境等等的特特殊性性决定定了地地铁施施工给给城市市环境境带来来的风风险问问题将将更为为人们们所关关注。。以北京京市为为例，，当前前地铁铁建设设规模模之大大、工工期之之紧、、条件件之复复杂以以及难难度之之高在在世界界地铁铁修建建史上上都是是罕见见的。。车站站工程程规模模大（（其中中暗挖挖车站站断面面面积积可达达300-400m2，且很很多为为双层层结构构）；；车站站修建建方法法复杂杂，涵涵盖了了明挖挖、盖盖挖、、暗挖挖及明明暗结结合等等施工工方法法，而而暗挖挖大断断面又又采用用了多多种工工法；；车站站施工工包括括全暗暗挖和和两端端明挖挖中间间局部部暗挖挖等多多种形形式，，相应应的附附属工工程施施工难难度大大。地质、、水文文等自自然条条件的的复杂杂性工程所所在区区域的的水文文地质质条件件是经经过漫漫长的的地质质年代代形成成的，，经历历了各各种各各样的的自然然和人人为因因素作作用，，其介介质特特性表表现出出很大大的随随机变变异性性。地层条条件方方面，，体现现在地地层分分布情情况、、不同同岩土土介质质材料料的物物理力力学性性质与与参数数、岩岩土介介质在在切削削搅拌拌后的的流动动性、、粘性性和变变形参参数以以及各各种不不良地地质情情况（（如潜潜在有有害气气体的的侵入入）等等。水文条条件方方面，，主要要包括括：岩岩土的的渗透透性、、含水水量、、流向向与流流速；；水位位、水水压和和水的的冲刷刷力；；水的的腐蚀蚀性；；水的的补给给来源源等。。此外地地层中中的一一些障障碍物物，如如废弃弃构筑筑物、、孤立立物（（孤石石或江江底沉沉船））等的的存在在也加加大了了施工工风险险。工程周周边环环境的的复杂杂性地面建建（构构）筑筑物的的使用用年限限、结结构类类型（（框架架结构构、砖砖混结结构、、砖结结构））、基基础类类型（（如条条形基基础、、桩基基等））和文文物价价值等等；周边道道路、、邻近近建（（构））筑物物与地地铁工工程的的空间间位置置关系系，地地下管管线的的类别别、年年限、、材料料及施施工方方法等等；地层中中原有有空洞洞和松松散区区的分分布状状况；；周边生生态环环境状状况和和社会会群体体等。。工程设设计中中的不不足或或遗漏漏设计规规范、、准则则和标标准的的不足足导致致的风风险设计方方案不不足或或遗漏漏导致致施工工中的的风险险（包包括对对第三三者））力学计计算模模型和和模拟拟、判判断方方法与与实际际施工工的差差异性性导致致的风风险工程建建设决决策、、管理理和组组织方方案的的问题题如何选选择合合理的的工程程建设设地址址、技技术方方案，，如何何减少少工程程对周周围环环境的的影响响，如如何评评估工工程建建设的的经济济效益益和社社会效效益，，如何何保持持整个个工程程建设设的“绿色”、“生态”或“可持续续”？……每一个个问题题的决决策与与执行行都需需要进进行风风险与与效益益的综综合决决策。。机械设设备质质量、、技术术方案案及施施工操操作水水平地铁工工程建建设中中，施施工方方案、、建设设队伍伍、机机械设设备、、施工工操作作技术术水平平、人人员过过失等等对工工程的的建设设风险险都有有直接接的影影响。。由于工工程施施工技技术方方案与与工艺艺流程程复杂杂，不不同工工法又又有不不同的的适用用条件件，不不经慎慎重评评选而而贸然然采取取某种种方案案、技技术和和设备备势必必会产产生风风险。。整个工工程的的建设设周期期长、、施工工环境境条件件差，，这些些对施施工单单位人人员的的健康康和安安全都都很容容易产产生不不良影影响，，容易易导致致出现现各种种意外外风险险事故故。不同施施工方方法对对施工工安全全的影影响不同施施工方方法对对施工工安全全的影影响地铁安安全事事故的的原因因类型型与所所在工工程采采用的的施工工方法法对事事故的的影响响问题题是交交叉存存在的的，换换言之之，引起地地铁安安全事事故的的原因因与工工程采采用的的施工工方法法密切切相关关，后后者在在很大大程度度上决决定了了事故故发生生的特特点。在城市市地铁铁施工工中，，采用用不同同施工工方法法所发发生事事故各各有特特点。。因此此，应应分析析不同同工法法下潜潜在事事故的的风险险大小小、事事故的的特点点和后后果等等，从从而得得出不不同施施工方方法条条件下下事故故相应应的防防控措措施。。明挖法法支护结结构失失稳，，造成成基坑坑壁塌塌方、、基坑坑外围围地面面沉降降，危危及周周围道道路、、建筑筑物、、通讯讯设施施、地地下管管网的的安全全；止水围围幕失失效，，挡不不往基基坑外外地下下水。。一旦旦基坑坑内地地下水水抽降降，内内外形形成水水位差差，即即易在在基坑坑壁和和基坑坑底部部发生生渗漏漏、流流砂、、管涌涌等工工程病病害，，并伴伴有围围护结结构外外侧的的土体体塌陷陷，影影响邻邻近道道路、、建筑筑物和和通讯讯设施施的安安全。。明挖基基坑施施工风风险控控制方方案安全控控制的的具体体措施施有：：（1）充分分考虑虑基坑坑开挖挖过程程中的的时空空效应应，坚坚持““分层层开挖挖、先先撑后后挖、、快挖挖快撑撑、减减少无无支撑撑暴露露时间间”原原则；；（2）加强强基坑坑围护护结构构支撑撑的质质量控控制；；（3）控制制好基基坑开开挖纵纵向入入坡的的坡度度；（4）做好好深基基坑内内的排排水工工作，，及时时封堵堵围护护墙渗渗漏点点；（5）合理理确定定结构构施工工段长长度，，减少少基坑坑暴露露时间间，从从根本本上控控制基基坑变变形；；（6）严禁禁在基基坑周周边堆堆放、、瞬时时增加加荷载载；（7）加强强对基基坑开开挖施施工全全过程程的监监控。。暗挖法法鉴于浅浅埋暗暗挖法法的施施工特特点，，施工工中不不确定定性因因素较较多，，施工工风险险大，，因而而出现现安全全事故故的可可能性性很大大。事事故风风险主主要有有：（1）因地地质条条件恶恶化、、尤其其是遇遇到不不良地地质（（如空空洞、、气囊囊、水水囊等等）），或或设计计不当当、施施工技技术不不到位位和管管理不不力等等出现现塌方方事故故；（2）涌水或或渗水（（突水））；（3）隧道变变形；（4）周围建建（构））筑物、、路面及及地下管管线的破破坏。暗挖法施施工风险险控制方方案严格遵循循十八字字施工方方针，控控制地层层沉降。。有效实施施前期降降水，保保证在无无水环境境中作业业。采取可靠靠的地层层预加固固和支护护技术控控制地层层沉降。。进行施工工方案的的优化，，合理确确定开挖挖面参数数。喷射混凝凝土施工工时应预预留注浆浆管。不良地质质地段必必须采取取特殊的的施工技技术措施施。加强地面面建（构构）筑物物的监控控量测。。盾构法盾构法施施工是在在盾构机机壳体的的保护下下进行的的，施工工安全性性好；由由于开挖挖、装渣渣、支护护全部为为机械化化作业，，机械化化程度高高，施工工质量更更易控制制和保证证，且防防水效果果比较好好。因此此从总体体上，盾盾构法施施工风险险相对较较小，但但由于施施工中各各种不确确定性因因素的存存在，仍仍可能发发生某一一类型的的安全事事故。。盾构法施施工风险险控制方方案（1）防止盾盾尾漏浆浆：提高高同步注注浆的质质量与管管理，加加强盾尾尾舱的管管理（2）防止隧隧道上浮浮：加强强隧道监监测，对对盾构机机和管片片进行姿姿态控制制（3）穿越邻邻近建筑筑物时，，重点做做好以下下几方面面安全控控制：合理设置置土压力力值，保保持正面面平衡，，防止超超挖和欠欠挖；穿越时降降低推进进速度，，控制总总推力，，减少土土层扰动动；穿越前调调整好盾盾构姿态态，穿越越时减少少纠偏次次数及纠纠偏量，，减少土土体的扰扰动；在穿越邻邻近建筑筑物地段段，保证证一次穿穿过，不不能中途途换刀。。城市地铁铁施工典典型事故故案例城市地铁铁施工典典型事故故案例城市地铁铁的建设设过程不不可能总总如所期期望的那那样一帆帆风顺，，施工条条件复杂杂多变甚甚至难以以预测、、施工环环境陡然然恶化都都会大大大增加地地铁施工工难度，，给地铁铁施工带带来非常常棘手的的困难和和问题，，对这些些问题的的处理稍稍有不慎慎甚至就就极易引引发工程程事故，，可能导导致严重重后果。。除不可可避免地地会造成成经济损损失之外外，同时时由于城城市地理理环境的的特殊性性和复杂杂性，尤尤其对于于大城市市和城市市中心的的繁华地地区，地地铁事故故一旦发发生必将将产生尤尤为严重重的社会会影响。。近年来，，国内外外诸多国国家和地地区的城城市地铁铁建设，，施工事事故屡见见不鲜，，仅在施施工过程程中就发发生了多多起安全全事故，，如新加加坡、我我国的北北京、上上海、广广州、深深圳、南南京及台台湾等地地的事故故数量及及事故后后果都是是不可小小视的。。以下对对一些较较为重大大和典型型事故的的经过及及原因进进行重点点阐述分分析，以以期对地地铁施工工安全起起到警示示作用。。杭州市地地铁1号线湘湖湖站基坑坑坍塌事事故2008年11月15日15时20分，杭州州市地铁铁1号线湘湖湖站基坑坑工程发发生塌陷陷事故，，基坑钢钢支撑崩崩坏，地地下连连续墙变变形断裂裂，基坑坑内外土土体滑裂裂。造成成基坑西西侧路面面长约100米、宽约约50米的区域域塌陷，，下陷最最大深度度达6米，自来来水管、、排污管管断裂，，大量污污水涌出出，同时时东侧河河水及淤淤泥向施施工塌陷陷地点溃溃泻，导导致施工工塌陷区区域逐渐渐被泥水水淹没。。事故造造成在西西侧路面面行驶的的11辆汽车下下沉陷落落（车上上人员2人轻伤，，其余人人员安全全脱险）），在基基坑内进进行挖土土和底板板钢筋作作业的施施工人员员17人死亡、、4人失踪。。事故起因因施工单位位（中铁铁四局集集团第六六工程有有限公司司）违规规施工、、冒险作作业、基基坑严重重超挖；；支撑体体系存在在严重缺缺陷且钢钢管支撑撑架设不不及时；；垫层未未及时浇浇筑。监监测单位位（安徽徽中铁四四局设计计研究院院以浙江江大合建建设工程程检测有有限公司司名义，，实为挂挂靠）施施工监测测失效，，施工单单位没有有采取有有效补救救措施。。处理结果果原中铁四四局集团团第六工工程有限限公司杭杭州地铁铁1号线湘湖湖站项目目部常务务副经理理梅小峰峰判有期期徒刑六六年；原原项目部部总工程程师曹七七一判有有期徒刑刑五年六六个月；；原项目目部质检检部部长长卢光伟伟判有期期徒刑五五年；原原项目部部监测员员洪祥判判有期徒徒刑四年年；原项项目部监监测负责责人侯学学判有期期徒刑三三年十个个月；原原项目部部施工监监理单位位总监代代表蒋志志浩判有有期徒刑刑三年三三个月；；原项目目部经理理方继涛涛判有期期徒刑三三年，缓缓刑五年年；原杭杭州地铁铁集团有有限公司司驻湘湖湖站业主主代表金金建平判判有期徒徒刑三年年，缓刑刑四年。。北京熊猫猫环岛站站基坑坍坍塌事故故2005年11月30日下午，，熊猫环环岛车站站奥运支支线站安安排正常常施工：：主体基基坑南侧侧第五段段正在进进行地下下一层柱柱砼浇注注及侧壁壁清理，，第六段段地下二二层正在在进行梁梁底支模模等作业业，第七七段正在在进行防防水层施施工，第第八段正正在出土土。当当时第八八段基坑坑下部挖挖掘机正正在进行行土方开开挖工，，基坑上上面有两两部吊车车，一部部正在停停在基坑坑南端进进行吊土土施工，，另一部部没有安安排作业业。吊车车支腿距距离基坑坑边缘约约3米左右。由由于北侧结结构顶板回回填需要部部分土方，，故在基坑坑东侧距离离基坑14.7米以东，南南侧12米以南设置置堆土区域域，堆土高高度为3～5米。14：20分左右，基基坑南侧深深度约8米处有水渗渗出。五分分钟后，出出现大量涌涌水，十分分钟后，基基坑南侧边边上出现裂裂缝，现场场值班人员员发现此情情况后，立立即要求基基坑内所有有人员马上上撤离。14点35分左右基坑坑南侧中间间部分突然然坍塌，并并迅速向两两侧发展，，造成斜向向钢支撑体体系脱落，，引起两侧侧围护桩倒倒塌。塌方方导致基坑坑南侧的通通信电缆和和其它电缆缆裸露悬空空。基坑东东侧600自来水管断断裂，自来来水注入基基坑内，同同时造成一一根1600上水管弯曲曲，一根直直径8