全面分析隧道施工安全,是真的很全哦~

2019-10-16   來源:河南誠信工程管理有限公司   瀏覽: 446


        城市隧道工程通常在城市修建,其施工方法的選擇會受到地面建筑物、道路、城市交通等因素的影響,施工方法的界定,要從技術、經濟、修建地區具體條件等影響來考慮。

施工區間隧道根據不同的方法可分為:明挖法、噴錨暗挖法、盾構法,根據京津冀地質條件和因素影響,主要講解噴錨暗挖法、和盾構法。

針對噴錨暗挖法,主要從噴錨暗挖法的施工過程中涉及到一些風險,結合工程事故案例,進行原因分析;并從案例中歸納出應吸取的經驗教訓。


01噴錨暗挖法概述


       噴錨暗挖法又稱為礦山法,適用于埋深較淺,地面建筑物密集,交通運輸繁忙、地下管線密布,及對地面沉降要求嚴格的城鎮地區地下構筑物施工,噴錨暗挖法施工分為新奧法、淺埋暗挖法。

1.新奧法

“新奧法”是以維護和利用圍巖的自承能力為基點,使圍巖成為支護體系的組成部分。

2.淺埋暗挖法

以改造地質條件為前提,以控制地表沉降為重點,以格柵(或其他鋼結構)和錨噴作為初期支護手段,按照“十八字”原則即:“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”進行。

兩者區別:新奧法要求初期有一定的剛度,淺埋暗挖法設計時基本不考慮利用巖石的自承能力,這是它們的主要區別。


01

常用施工法



全斷面開挖法

1、適用條件:整體性好的圍巖;有大型施工機械;適于采用大型機械化配合施工。

2、優點:可以減少開挖對圍巖的擾動次數,工序簡便;

3、缺點:對地質條件要求嚴格,圍巖必須有足夠的自穩能力。

4、注意事項:

(1)加強對開挖面工程地質和水文地質的調查,對不良地質情況,要及時預測預報;

(2)在軟弱破碎圍巖中使用全段面法開挖時,對支護后圍巖的變形進行動態監測;

(3)選擇支護類型時優先考慮錨桿和錨噴砼、掛網等支護形式。

全斷面開挖法工程實例


·臺階法


1、適用條件:臺階法是最廣泛的施工方法,在Ⅲ-Ⅳ圍巖可采用兩臺階法,Ⅴ-Ⅵ圍巖需采用多步開挖或者環形開挖留核心土法。

2、優點:靈活、適用性強,開挖具有足夠的作業空間和較快的施工速度,臺階有利于開挖面的穩定性,尤其是上部開挖支護后,下部作業則較為安全。

3、缺點:上下部作業有干擾,注意下部作業時對上部穩定性的影響,增加對圍巖的擾動次數。

4、注意事項:

(1)臺階數不宜過多,充分利用地層縱向承載拱的作用;

(2)上臺階架設拱架時,采用鎖腳錨管(灌漿)穩固拱腳,防止拱部下沉;

(3)解決上下部半斷面作業的互相干擾的問題,做好施工組織、監控工作。

臺階法施工工序圖


臺階法工程實例


·CD法和CRD法


1、適用條件:地層較差和不穩定巖體,且地面沉降要求嚴格的地下工程施工。

2、優點:各部封閉成環的時間短,結構受力均勻,形變小,且由于支護剛度大,施工時隧道整體下沉微弱,地層沉降量不大,而且容易控制。

3、缺點:由于地層軟弱,斷面較小,只能采取小型機械或人工開挖及運輸作業,且分塊太多,工序繁多、復雜,進度較慢;臨時支撐的施作和拆除困難、成本較高。

4、注意事項:

(1)超前支護系統施做必須滿足要求,確保開挖面穩定,分步開挖前后距離錯開,盡快封閉掌子面,達到“快封閉”的目的;

(2)初期支護拱架架設及時、連接牢固,達到“強支護”的目的;

(3)加強施工過程的施工監測,實行信息化施工。

CD法施工步序


CRD法施開挖效果圖


·雙側壁導坑法


1、適用條件:主要適用于地層較差、斷面很大、三線或多線大斷面鐵路隧道及地下工程。

2、優點:雙側壁導坑法所引起的地表沉陷小。雖然開挖斷面分塊多,擾動大,初次支護全斷面閉合的時間長,但每個分塊都是在開挖后立即各自閉合的變形幾乎不發展。

3、缺點:該法工序較復雜,導坑的支護拆除困難,有可能由于測量誤差而引起鋼架連接困難,從而加大了下沉值,而且成本較高。

4、注意事項:

(1)超前支護系統施做必須滿足要求,確保開挖面穩定,分步開挖前后距離錯開,盡快封閉掌子面,達到“快封閉”的目的;

(2)初期支護拱架架設及時、連接牢固,達到“強支護”的目的;

(3)加強施工過程的施工監測,實行信息化施工。

雙側壁導坑法實例


·中洞法


1、適用條件:地層條件差、斷面特大,多跨結構,跨與跨之間有梁、柱連接,其核心思想是變大斷面為中小斷面,提高施工安全度。

2、優點:安全性好,靈活性好,可因地制宜地選擇斷面形狀和尺寸;可操作性強、機械化程度低,出土效率高,工序間干擾較少。

3、缺點:該法工序較復雜,工期相對較長,支護拆除困難,而且成本較高開挖步驟多,土體擾動次數多。

4、注意事項:

(1)超前支護系統施工必須滿足要求,確保開挖面穩定;

(2)按設計要求進行開挖,及早支護封閉成環,兩側洞開挖支護必須左右同步進行,以減少偏壓;

(3)加強施工中的監控量測,加大量測頻率,保證對施工過程的動態控制。

三聯拱中洞法施工步驟

雙聯拱中洞法施工步驟

中洞法實例

02施工技術原則


暗挖法的核心技術被概括為18字方針:“管超前、嚴注漿、短開挖、強支護、快封閉、勤量測”。在暗挖施工作業時根據地質情況制定相應的開挖步驟和支護措施,嚴格根據量測數據確定支護參數,保證暗挖作業和周邊環境的安全。


管超前:開挖拱部土體自穩能力差,自立時間短,土體凌空后極易坍塌,采用超前支護的各種手段主要提高土體的穩定性,控制下沉,防止圍巖松弛和坍塌。



嚴注漿:導管超前支護后,立即進行壓注水泥漿或其它化學漿液,填充圍巖空隙,使隧道周圍形成一個具有一定強度的殼體,以增強圍巖的自穩能力。



短開挖:一次注漿,一次開挖或多次開挖,土體暴露時間越長,進尺越大,土體坍塌的危險就越大,所以一定要嚴格限制進尺的長度。



強支護:在松散地層中施工,大量土體的重力會直接作用于初期支護結構上,初期支護必須十分牢固,以控制初期結構的變形,保證結構的穩定。



快封閉:為有效控制圍巖松弛,必須及時采用臨時仰拱或使支護體系成環。

勤量測:按照規定頻率對規定部位進行監測,掌握施工動態,調整施工參數并設置各部位的變形警戒值,是淺埋暗挖法施工成敗的關鍵。



01主要風險分析


按照事故類型劃分,暗挖法施工中常見的安全質量風險包括如下幾個方面:坍塌、垮塌、滲漏、沉降、結構物內在質量不合格、結構物尺寸誤差超標、洪災水災、機械傷害、火災、高空墜落、觸電、車輛傷害等。


這些風險可以單獨存在或者相互關聯,可以單獨產生質量事故,有些風險亦可直接釀成安全生產事故。

01 坍塌


(1)定義:坍塌是指開挖面塌落造成傷害的現象,多指事故。

(2)存在的主要作業環節或工序:坍塌常發生在基坑土方開挖、礦山隧道開挖等作業環節。

(3)誘發因素:在工程開挖過程中,因操作不當、地質情況突變、暴露時間過長、支護措施不及時等可能造成開挖面坍塌。

(4)造成的影響:開挖面坍塌以及引起的地面塌陷等,其造成的工程本身的損失并不大,但如在敏感位置施工,則可能造成的第三者責任風險較高。如洞內坍塌引起地面建筑物倒塌,人員、車輛陷落,管線破壞從而造成燃氣泄露,自來水或污水涌入等。


坍塌圖片

02垮塌


(1)定義:指深基坑工程的支撐脫落,模板工程的支撐體系失穩造成的倒塌。

(2)存在的主要作業環節或工序:深基坑開挖過程、(車站或高架橋)高大模板支撐體系。

(3)誘發因素:支撐受到外力撞擊、圍護結構入土深度不足、圍檁安裝不牢固、支撐體系驗算考慮的荷載不足、不按方案施工等。

(4)造成的影響:深基坑及高大模板工程除非不發生事故,一旦發生事故便是大事故,是群死群傷,影響面較大,后果較嚴重的事故。

垮塌圖片

03 滲透


(1)定義:指出入口、區間、聯絡通道等出現的滲水、流水現象。

(2)存在的主要作業環節或工序:出現的作業環節主要有變形縫、施工縫、穿墻管周圍、開裂滲漏等。

(3)誘發因素:滲漏不僅與地下工程周邊水文地質環境、結構埋深、防水設計方案、防水材料等有關,還與圍護結構防水效果、結構混凝土性能、細部處理等有關。

(4)造成的影響:在滲漏嚴重時也可能引發安全事故,如隧道滲漏水引起電氣設備短路從而引發安全事故。


04沉降


(1)定義:此處指不均勻沉降,也叫差異沉降。一般是指同一結構體中,相鄰的兩個基礎沉降量的差值。如果差異沉降過大,就會使相應的上部結構產生額外應力;當超過一定限度時,將會產生裂縫、傾斜甚至破壞。

(2)存在的主要作業環節或工序:伴隨開挖過程均會出現沉降。

(3)誘發因素:地層應力釋放、地下水流失、開挖方式掌子面失穩等。

(4)造成的影響:不均勻沉降會造成坍塌等一系列安全質量事故,甚至導致人員傷亡、設備損壞、建筑物開裂、傾斜、地下管線斷裂等,影響居民正常生活,造成糾紛,進而影響工程進度、增加費用。


05 結構物內在質量不合格


(1)定義:指結構砼強度達不到設計要求、防水混凝土抗滲能力不達標、施工縫、變形縫處滲漏水等質量問題。

(2)存在的主要作業環節或工序:圍護結構斷樁,止水帷幕效果差、防水層質量不合格、結構砼強度不合格等。

(3)誘發因素:砼原材料不合格、施工方法不當、混凝土供應意外中斷等。

(4)造成的影響:出現此類問題可能造成結構滲漏水、結構耐久性降低等問題,這些問題處理難度大、費用高,社會關注度高,不良影響面大。


06結構物尺寸誤差超標


(1)定義:指結構尺寸偏大或偏小,兩組混凝土間的錯臺過大等質量問題。

(2)存在的主要作業環節或工序:結構側墻、柱尺寸誤差過大、隧道掘進誤差過大,隧道襯砌錯臺過大等。

(3)誘發因素:此類問題多由支撐體系不穩固造成的漲模、混凝土澆注速度過快等原因引起。

(4)造成的影響:結構誤差過大直接影響成品的觀感效果,甚至會侵入建筑限界,處理難度較大。隧道掘進出現偏差時可能引起較大的質量事故,導致隧道無法正常貫通或影響列車運行速度。

07洪災水災


(1)定義:指施工期間基坑、隧道被洪水或河流、雨、污水淹沒或浸泡的災害。

(2)存在的主要作業環節或工序:汛期施工、隧道過河及雨污水管線施工。

(3)誘發因素:極端天氣、穿越河流時出現坍塌、過大的沉降導致的雨污水管破壞、機械開挖導致的雨污水管破壞。

(4)造成的影響:大量水流涌入基坑可能造成基坑支撐體系破壞,造成坍塌等二次事故,大型設備受淹損壞,經濟損失極大,或在通車前發生水災,可能使多個區間受災,造成裝修返工、電氣設備損毀等嚴重后果。


08 機械傷害


(1)定義:隧道施工中的機械運動打擊、傾覆和桿件擠壓對施工人員和第三方造成的傷害。


(2)存在的主要作業環節或工序:基坑施工中的挖掘機、塔吊、汽車吊、龍門吊,加固工程中的高壓噴射機等。

(3)誘發因素:場地狹窄、夜間施工可視條件差、機械維護保養不及時、地基處理滿足荷載要求、機械設備操作經驗欠缺、操作失誤等。

(4)造成的影響:機械傷害事故是建筑行業第四大職業傷害事故(前三位是高處墜落、電擊、機動車輛傷害),其發生機率較大,對人的直接傷害大;有的機械事故還可能造成第三方傷害,如汽車吊的傾覆可能造成施工場地外的人員、車輛受損,社會影響較大。


09火災


(1)定義:指施工現場意外發生的燃燒并造成人員財產損失的事故。


(2)存在的主要作業環節或工序:電焊作業、防水層施工、民工宿舍、裝修過程。

(3)誘發因素:材料耐火等級不達標、電器質量不合格、宿舍私拉亂接電線、可燃物管理不到位、電氣設備老化、使用明火不當、抽煙等。

(4)造成的影響:施工現場一般都設有辦公區、生活區、構件加工區、材料存放區以及臨時用電設備和正在施工中的站房等構筑物。由于工地房屋大多是易燃建筑,而且用火用電較多,加之受施工場地條件所限和在施工過程中出現的臨時需要,布局也不盡合理,火災危險性大,一旦發生火災,疏散難度大,易造成多人傷亡和大量財產損失。


10高空墜落、觸電、車輛傷害


(1)定義:人從高處墜落的事故,稱為高處墜落事故,物體從高處墜落砸著下面的人事故,稱為物體打擊事故,觸電是指電流通過人體內部,使肌肉非自主地發生痙攣性收縮造成的傷害(分為兩相觸電、單相觸電、跑步電壓觸電)。它們是建筑企業的三大職業傷害事故,地鐵施工中發生的機率較高。


(2)存在的主要作業環節或工序:高處作業、臨邊作業、交叉作業、潮濕場所作業、場內及場外運輸作業等。

(3)誘發因素:未防護或防護不當、對電的特性不了解、違章操作、未采用TN-S接零保護系統、機車防溜車裝置失靈等。

(4)造成的影響:這些事故均能對人體造成嚴重傷害,并可能危及生命。


11 其他災害


(1)范圍:包括特殊地質災害、有毒氣體傷害(盾構開倉)、管線破壞災害等。

(2)存在的主要作業環節或工序:開挖掘進過程中。

(3)誘發因素:特殊的地質結構、管線調查不全面、填土厚度較大、地下障礙物。

(4)造成的影響:地質災害可能引起涌水、涌砂、不均勻沉降,有毒氣體可能人員中毒、爆炸等事故,管線破壞可能引起燃氣爆燃、局部水災、停電、通訊中斷等事故,社會影響面較大。


02一個數字標題


事故影響及特點

1.媒體高度關注,社會影響大、波及范圍廣

城際鐵路隧道工程一般地處城市繁華地帶,政府和媒體對建設都時刻關注,而工程一旦出安全質量事故則處理也會“高度重視”。



2.易造成重大傷亡

城市隧道的建設具有其特殊性。工程建設中的不確定因素較多,可能引發的事故種類繁多,并且一旦發生安全事故,其后果是相當嚴重的,往往是群死群傷。


3.一旦留有隱患,維護難度大,將長期對運營安全造成影響

建設期間的安全質量隱患如果沒有在運營前治理,帶病開通運營,則會對運營安全造成長期影響,治理難度很大,費用很高,且難以徹底消除隱患。

01  施工質量通病案例


施工工序常見的質量問題之止水帶、防水板缺陷

隧道施工工序常見的質量問題之拱架架設、加工缺陷

隧道施工工序常見的質量問題之噴射砼、掛網缺陷

隧道施工工序常見的質量問題之鋼筋安裝、加工缺陷

質量問題之混凝土外觀缺陷

質量問題之測點埋設、保護缺陷


02  安全事故案例-火災事故

西安地鐵“12.30”火災事故

2008年12月30日,中鐵某局施工的西安地鐵二號線,在已立好的模板處切割砼灌注口時,切割下的鋼板掉入模板內部下方,引燃防水板,造成火災事故。


事故原因:

切割后灼熱的鋼板,掉落在已鋪設好的防水板上,引起燃燒;

電焊工違規作業,未執行相關的安全交底; 

防水板等材料燃燒產生的有毒有害氣體,加重了本次事故的危害程度。


03  安全事故案例-基坑坍塌

杭州地鐵“11.15”事故

2008年11月15日下午3時20分左右,由中鐵某局負責施工的地鐵一號線蕭山湘湖站發生地鐵施工塌方事故,導致蕭山湘湖風情大道75米路面坍塌,并下陷15米,正在路面行駛的約有11輛車輛陷入深坑;施工人員17名死亡、4人失蹤。

事故原因:

  1. 施工單位違規施工、冒險作業、基坑嚴重超挖;支撐系統存在嚴重缺陷且鋼管支撐架設不及時;墊層未及時澆筑;

  2. 監測單位實為掛靠施工監測失效,施工單位沒有采取有效補救措施。


04  安全事故案例-出入口開挖事故

北京地鐵十號線蘇州街站出口“3.28”坍塌事故

2007年3月28日上午9時40分,位于北京海淀區海淀南路的地鐵十號線蘇州街站出口中鐵某局工地發生坍塌事故,6名工人被困地下。發生塌陷事故后,工地負責人組織工人們自行救援,并將項目部牌子摘掉,不許報警,封鎖工地大門,致使報警時間延誤8個小時。據初步調查,3月28日7時40分左右,施工人員發現小通道拱部產生裂縫,隨即自行進行加固處理。9時30分左右,現場發生大面積塌方,塌方面積約20平方米,深度約11米,造成了6人被埋,全部死亡。

事故原因:

由于對施工復雜的地質情況不清,施工斷面發生局部塌方和導洞拱部產生環向裂縫的險情時,未制定并采取保護搶險人員的安全技術措施,指揮作業人員實施搶險,發生二次塌方,造成6人死亡。


05  安全事故案例-區間通道坍塌事故出入口開挖事故


·上海軌道交通4號線事故

2003年7月1日上午7點,上海軌道交通4號線位于黃浦江邊的董家渡地面下30余米的區間隧道聯絡通道發生流砂事故,導致隧道附近的土體流失,約270m隧道發生塌陷損壞,地面發生了較大沉陷,最大沉陷量達到7m左右,事故場區地面宏宇商務樓、音響制品市場、文廟泵站等建筑建筑物發生不同程度傾斜破壞等問題。因報警及時,處理果斷,受影響的單位、居民及時撤出,未造成人員傷亡。

原因分析:

  1. 工程采用凍結法進行施工。施工中凍土結構局部區域存在薄弱環節,忽視了承壓水對工程施工中的危害,導致承壓水突涌。

  2. 下行線冷凍機組又發生故障,沒有備用機組替代,造成停止供冷7.5小時。

  3. 在施工中缺少對這些技術參數進行監控和動態管理手段,沒有明確達到何種情況應進行報警,暫停施工,采取應急措施。

文章素材來源:筑龍論壇

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