成都地鐵工程施工安全監(jiān)督管理初探1.其他城市地鐵施工事故概述 近幾年來,隨著全國地鐵建設(shè)規(guī)模逐步增大,地鐵施工事故分別在上海、北京、廣州、深圳等城市時(shí)有發(fā)生。據(jù)網(wǎng)上初步統(tǒng)計(jì):從2001年至2006年,我國及周邊國家和地區(qū)共發(fā)生24起地鐵施工事故(如表1)。其中以上海地鐵4號(hào)線和廣州海珠城基坑施工,導(dǎo)致房屋變形坍塌的社會(huì)負(fù)面影響較大(如圖1和圖2)。
2.地鐵事故分析 事故主要由于施工技術(shù)和安全防護(hù)不當(dāng)原因造成,造成事故由于施工技術(shù)原因有16起占66.6%,其中主要是由于地下水的防止不當(dāng)或不可預(yù)見等原因造成事故。 安全防護(hù)原因有8起,占33.4%,其中主要是由于機(jī)械原因(如龍門吊等)造成事故。造成人員傷亡的分析如表2。
從上圖中可以看出,因?yàn)榈罔F施工對(duì)地質(zhì)環(huán)境造成的擾動(dòng)而發(fā)生坍塌事故的占63%,這主要是由于地鐵工程是一項(xiàng)投資巨大、建設(shè)工期較長、技術(shù)復(fù)雜的大型工程項(xiàng)目。它面臨的“四大環(huán)境”。即“地表建(構(gòu))筑物環(huán)境、地下管線環(huán)境、地下水環(huán)境、地層覆蓋環(huán)境”均存在不明確性。再由于地鐵工程的隱蔽性、施工復(fù)雜性、地層條件和周圍環(huán)境的不確定性突出,這也加大了施工技術(shù)的難度和建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)性,從而導(dǎo)致事故的發(fā)生。3.成都地鐵1號(hào)線工程概況 成都地鐵1號(hào)線為南北方向主干線(如圖4),北起大豐,沿人民北路北延線、人民北路、人民中路、人民南路、人民南路南延線及南都西路、孵化園北干道、外環(huán)高速敷設(shè),經(jīng)會(huì)展中心、科技園后,沿人民南路南延線南下,止于華陽鎮(zhèn)廣都街附近。1號(hào)線線路全長31.6km,設(shè)23座車站。其中地下線長約22.44km,地上線長約9.16km;高架車站5座,地下車站18座。其中,地鐵1號(hào)線一期工程位于成都市中心城南北主軸線和主要客運(yùn)交通走廊內(nèi),工程北起大沙河南側(cè)的紅花堰站,南止高新區(qū)孵化園站,沿線經(jīng)過火車北站、騾馬市、天府廣場、體育館、火車南站等,線路全長15.998km,全線為地下站,設(shè)車站15座,主變電所2座,控制中心1處,車輛段及綜合維修基地1個(gè),擬于2010年建成通車。
4. 成都地鐵工程施工重大危險(xiǎn)源分析 成都地鐵1號(hào)線位于成都平原東部前緣,屬岷江沖積沉積形成的扇狀向東和東南微傾斜的寬闊平原。基巖埋藏較深,工程建筑的持力層及圍巖主要是第四系松散地層,但不同的地貌單元,巖性及巖土組合也有較大差異。主要地質(zhì)特點(diǎn)是存在獨(dú)特的“三高”,即: (1)地下水位高。成都地區(qū)地下水豐富,常年水位都在開挖范圍以內(nèi)。 (2)砂卵石直徑大、含量高。成都平原地質(zhì)狀況屬典型沖積砂夾卵石層,分布在地面3~5m以下,一般為稍密、中密、密實(shí)砂夾卵石層,地鐵大量的開挖斷面在中密砂夾卵石層以下,石子含量達(dá)50%以上,且“人頭石”分布不均。 (3)卵石和漂石強(qiáng)度高。 這就使成都地鐵施工存在三大難題,即: (1)地下水壓大。由于地下水位高,砂夾卵石層透水性強(qiáng)且含有大量細(xì)砂,如處理不當(dāng)隧道內(nèi)易產(chǎn)生噴涌災(zāi)害性事故。 (2)大粒徑卵石和漂石處理難。若盾構(gòu)施工過程中遇“人頭石”,只能通過盾構(gòu)打開土倉,進(jìn)行人工破碎,易產(chǎn)生掌子面失穩(wěn)坍塌事故。 (3)盾構(gòu)機(jī)行走姿態(tài)控制難度高。由于地層砂卵石直徑大、含量高,且地層較軟弱,盾構(gòu)掘進(jìn)極易造成跑偏,而糾偏時(shí)又易產(chǎn)生建筑空隙引起地面正常沉降,甚至產(chǎn)生塌陷事故。通過對(duì)成都地鐵施工工藝及地質(zhì)條件的分析,初步分析成都地鐵施工重大危險(xiǎn)源主要有如下五點(diǎn): (1)盾構(gòu)法的重大危險(xiǎn)源:掌子面支撐。 危害表現(xiàn):開倉時(shí)掌子面失穩(wěn)導(dǎo)致相鄰建(構(gòu))筑或地表變形嚴(yán)重或產(chǎn)生噴涌。 (2)礦山法的重大危險(xiǎn)源:襯砌支護(hù)。 危害表現(xiàn):相鄰建(構(gòu))筑或地表變形嚴(yán)重或圍巖坍塌或地下涌水。 (3)明挖法的重大危險(xiǎn)源:深基坑。 危害表現(xiàn):相鄰建(構(gòu))筑變形或基坑壁坍塌。 (4)明挖車站施工的重大危險(xiǎn)源:高大模板 危害表現(xiàn):支模架失穩(wěn)坍塌造成群死群傷。 (5)起重設(shè)備:塔吊或龍門吊 危害表現(xiàn):塔吊折臂或倒塔,龍門吊傾斜事故。 對(duì)于明挖工程施工的安全管理辦法,我站已探索多年,并總結(jié)出由“專家咨詢、中介評(píng)價(jià)、行業(yè)管理”的行之有效的管理辦法。而盾構(gòu)法和礦山法的施工安全管理,在我市的建設(shè)施工中尚屬新課題。5.盾構(gòu)法施工導(dǎo)致安全隱患 成都地鐵1號(hào)線一期工程在市區(qū)紅花堰至火車南站的隧道區(qū)間絕大部分用盾構(gòu)法修建隧道,它引起地層位移的主要原因是施工過程中的地層損失、地層原始應(yīng)力狀態(tài)的改變、土體固結(jié)及土體的蠕變效應(yīng)、襯砌結(jié)構(gòu)的變形等。因此,能否有效控制地層位移(主要為地面沉降)是盾構(gòu)隧道施工成敗的關(guān)鍵之一。 盾構(gòu)法施工導(dǎo)致安全隱患主要表現(xiàn)在地面沉降。地面沉降一般可分為以下三類: 第一類:正常沉降 沉降原因:主要是施工現(xiàn)場的客觀條件,如地質(zhì)條件或盾構(gòu)施工工藝的選擇。 第二類:非正常沉降 沉降原因:主要是施工中盾構(gòu)操作失誤而引起的,如盾構(gòu)操作過程中各類參數(shù)設(shè)置錯(cuò)誤、超挖、注漿不及時(shí)。 第三類:災(zāi)害性沉降 沉降原因:施工中盾構(gòu)開挖面有突發(fā)性急劇流動(dòng),甚至暴發(fā)性崩塌,使地面塌陷。主要原因是遇到地下水壓大或透水性強(qiáng)的顆粒狀土體不良地質(zhì)條件。 引起地面沉降的因素主要有: (1)主觀因素:它同施工人員的工作態(tài)度、技術(shù)水平等因素有聯(lián)系,具體體現(xiàn)在: A.盾構(gòu)嚴(yán)重超(欠)挖引起地面沉降,B.盾構(gòu)機(jī)推進(jìn)時(shí),推進(jìn)參數(shù)匹配不合理, C.盾構(gòu)同步注漿不足, D.由于地層砂卵石直徑大、含量高,且地層較軟弱,盾構(gòu)掘進(jìn)極易造成跑偏, E.較長時(shí)間盾構(gòu)停止推進(jìn),因千斤頂漏油而導(dǎo)致盾構(gòu)后退。 (2)客觀因素: A.盾構(gòu)的選型 B.由于注漿材料本身體積的收縮,產(chǎn)生“建筑空隙” C.盾殼移動(dòng)對(duì)地層的摩擦和剪切,造成對(duì)土體的擾動(dòng) D.在土壓力的作用下,隧道襯砌的橢圓度變形也會(huì)引起沉降。6. 礦山法施工導(dǎo)致安全隱患 礦山法施工在成都地區(qū)尚無經(jīng)驗(yàn),天府廣場南端工程北接天府廣場站,南接盾構(gòu)施工區(qū)間,南端是盾構(gòu)三標(biāo)的盾構(gòu)吊出井。南段暗挖工程108m,1號(hào)線北邊暗挖段及2號(hào)線東邊暗挖段均是成都地鐵的暗挖試驗(yàn)段,同時(shí)為盾構(gòu)施工預(yù)留的接口。在松散的砂夾卵石層內(nèi)使用礦山法進(jìn)行開挖,最大斷面達(dá)到12.7m,埋深最淺處只有2.4m,施工難度高,易發(fā)生坍塌事故。安全隱患主要表現(xiàn)以下六種類型: 第一類:地下涌水 主要原因:地下水位高,地下水壓力大。 第二類:隧道開挖時(shí)冒頂片幫 主要原因:成都地質(zhì)狀況3~5m以下多為砂夾卵石層,地層結(jié)構(gòu)松散,常含軟弱砂夾層。 第三類:地表沉陷和相鄰建筑物變形 主要原因:襯砌背后的建筑空隙填充不密實(shí)等因素。 第四類:支護(hù)結(jié)構(gòu)失效 主要原因:設(shè)計(jì)方案考慮不周,支護(hù)結(jié)構(gòu)選型或支設(shè)不當(dāng)。 第五類:隧道通風(fēng)不足導(dǎo)致中毒窒息 主要原因:通風(fēng)設(shè)備選型不當(dāng),通風(fēng)管路堵塞、破損。 第六類:觸電事故等其它因素 主要原因:未使用安全電壓,漏電保護(hù)設(shè)置不當(dāng)。7.成都地鐵工程風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避的幾點(diǎn)建議 依照《建設(shè)工程安全管理?xiàng)l例》和《危險(xiǎn)性較大工程安全專項(xiàng)方案編制及專家論證審查辦法》,完善有專業(yè)針對(duì)性的專項(xiàng)施工安全管理辦法;按照成都現(xiàn)行的《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暫行辦法》、《成都市建設(shè)工程高(大)模板施工安全管理暫行辦法》、《四川省建筑施工起重機(jī)械設(shè)備安全管理暫行規(guī)定》,對(duì)地鐵施工的深基坑、高(大)模板、起重機(jī)械設(shè)備進(jìn)行安全監(jiān)督管理。同時(shí),還要進(jìn)一步完善相應(yīng)的管理辦法、制度和標(biāo)準(zhǔn): (1)建議制定《成都市地鐵工程施工安全監(jiān)督管理暫行規(guī)定》。借鑒我市建筑工地的深基坑管理辦法,進(jìn)行暗挖工程施工方案評(píng)估,加強(qiáng)安全監(jiān)測。同時(shí),積極構(gòu)建專家參與的中介安全服務(wù)平臺(tái),充分發(fā)揮社會(huì)安全中介機(jī)構(gòu)或?qū)<业牧α浚凑战ㄔO(shè)部《危險(xiǎn)性較大工程安全專項(xiàng)方案編制及專家論證審查辦法》,要求施工單位對(duì)暗挖工程重大危險(xiǎn)源部位施工時(shí)編制專項(xiàng)施工方案,專家對(duì)方案進(jìn)行咨詢?cè)u(píng)估。同時(shí),必須加強(qiáng)對(duì)地鐵施工現(xiàn)場沿線道路及相鄰建(構(gòu))筑物的安全監(jiān)測。通過該規(guī)定的實(shí)施,從制度的建立來保障地鐵工程的安全施工。 (2)建議制定《成都市地鐵工程暗挖施工安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》。鑒于當(dāng)前尚無國家性的關(guān)于地鐵暗挖工程施工安全技術(shù)標(biāo)準(zhǔn),可借鑒北京、上海等地的地鐵工程安全管理的有益做法,根據(jù)我市的水文地質(zhì)情況、建筑物的基礎(chǔ)形式、沿線的地下管網(wǎng)分布情況以及明挖、暗挖施工工藝方法等,建立和完善地鐵工程施工安全的地方標(biāo)準(zhǔn),為地鐵工程施工安全管理提供技術(shù)保障。 (3)建議制定《成都市地鐵工程施工突發(fā)事故應(yīng)急預(yù)案》。由于地鐵工程施工安全的隱蔽性、復(fù)雜性和巖土工程的不確定性,這樣,假如發(fā)生事故,可防止事故進(jìn)一步擴(kuò)大,最大限度地挽救生命和財(cái)產(chǎn)的安全。同時(shí),可成立常設(shè)的搶險(xiǎn)專家組,并定期組織演練。 (4)加強(qiáng)對(duì)地鐵工程監(jiān)理單位的監(jiān)督管理。應(yīng)結(jié)合地鐵工程實(shí)際,根據(jù)國務(wù)院《建設(shè)工程安全生產(chǎn)管理?xiàng)l例》、《建筑工程施工安全監(jiān)督導(dǎo)則》和《建設(shè)工程監(jiān)理規(guī)范》(GB50319-2000)的要求,制定《地鐵工程安全生產(chǎn)監(jiān)理工作的要點(diǎn)》,細(xì)化地鐵工程監(jiān)理的安全管理工作,強(qiáng)化監(jiān)理第二道安全防線的作用。 (5)建議成立成都市地鐵工程施工安全專家組。針對(duì)地鐵工程施工專業(yè)性強(qiáng),施工難度大,危險(xiǎn)源隱蔽的特點(diǎn),應(yīng)聘請(qǐng)?jiān)诘罔F設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)理領(lǐng)域有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家作為專家組成員,參加地鐵工程施工安全重大技術(shù)方案的會(huì)審和論證,參與相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的制定,參加地鐵施工重大危險(xiǎn)點(diǎn)源抽查和專項(xiàng)整治活動(dòng),進(jìn)而起到地鐵施工安全管理的智庫作用。



