议浅埋暗挖地铁车站的安全风险控制措施.doc

1、议浅埋暗挖地铁车站的安全风险控制措施摘要：随着我国社会主义现代化建设事业的不断进步，城市轨道交通建设也取得了重大成就，特别是城市地铁的建设。但是，地铁车站施工风险极大，可能引起地面沉陷、冒顶、围岩垮塌，甚至危及周围建筑设施和地下管线等的安全，造成严重的经济损失和社会影响。下面，本文结合某地铁车站垮塌事件，分析其风险因素并阐述了对应的风险预控措施。 关键词：轨道交通; 浅埋暗挖; 风险管理 中图分类号： C913.32 文献标识码： A 前言 首先简要介绍某浅埋地下暗挖车站围岩垮塌事件。某大断面地下浅埋暗挖车站，位于城区步行街下方埋深 16 20 m，采用双侧壁导坑法施工。由施工企业以 BT 模

2、式承建。该站所处地域属浅丘地貌，围岩主要为较完整的块状镶嵌结构砂质泥岩，为 IV 级围岩。车站轴向与岩层走向一致，岩层倾向 120，倾角 45 50，主要发育两组构造裂隙，J1 倾向 310，倾角 55 68，间距 3 5 倾向 20，倾角 60 72，间距 1 3 m; 两组裂隙均结合差，如图 1 和图 2 所示。 该车站上断面左侧导坑在开挖过程中发生坍塌，坍塌长度达 23 m，塌腔最高处超过拱顶约 4 m( 图 3) 。事故发生后，立即成立救援抢险指挥部组织抢险同时展开原因分析和调查。抢险过程中进行了即时监测，发现车站中跨处拱顶沉降速率在 3 日后达到 7 mm/d 且车站上方 1#建筑物

3、( 图 4) 车库地下室出现约长 20 m、宽 0 5 2 mm 的裂缝( 图 5) ，为了避免连续垮塌对坍塌区域立即采取加固措施。险情 10 日后得到控制，然后对坍塌空腔进行砂浆回填，累计填筑方量 1 800 方，填筑后再进行二次开挖。 图 1 岩层产状 图 2 开挖临空面岩层产状 图 3 塌方位置平面图 图 4 车站剖面图 图 5 地下室裂缝 1 事故原因分析 1 1 地质因素 隧道走向与岩层走向一致，隧道左侧开挖会导致岩层顺向临空，在不利外倾结构面的组合作用下，易发生洞壁围岩掉块和局部坍塌。由于隧道拱部及左侧壁稳定性较差，勘察报告亦提及该地质条件成洞困难。另地表雨水通过围岩裂隙渗入，软化

4、围岩，增大围岩顺层滑移坍塌的可能性。 1 2 设计因素 对于大跨度暗挖隧道的开挖工法，双侧壁导坑法虽然是大断面开挖的常用工法，但其开挖支护难度大，在这特定地质条件下，设计未对该车站具体情况作出针对性设计。车站轴线与围岩岩层走向一致且岩层倾角 55 72，对于成洞作业极其不利，在开挖支护参数上应考虑偏压受力，并应对系统锚杆的设计长度、角度作出针对性说明，应使系统锚杆打设方向与岩层倾向大角度相交起到串联破碎岩体的作用，应绝对避免锚杆顺层打设。 1 3 施工因素 在施工过程中未严格按照方案施工且工序质量差:( 1) 超前小导管不按图实施，间距大，前后无搭接，不进行注浆等，达不到设计的超前支护作用;(

5、 2) 导洞开挖严重侵占核心土，导洞设计开挖宽度 7 92 m，实际开挖 10 8 m;( 3) 中隔壁竖向临时钢架未紧贴岩壁，造成临时钢架处于不利受力情况;( 4) 未严格按照设计，对局部破碎、软弱围岩进行非爆破开挖; 爆破开挖不按爆破方案实施，自加大循环进尺，增加炮眼深度，多装药，少打眼，使得震速严重超标。 1 4 监测因素 对围岩压力、钢架应力、围岩位移、地质扫描等关键监测项目不完整，未能实现信息化施工。 2 大断面浅埋暗挖车站的风险控制 2 1 设计环节 地质勘察单位、设计单位应作好现场服务。在设计环节，应对专家评审的设计方案进行细致周密的检算，虽然施工图均是经过图审单位审核后用于现场

6、施工的，但实际上，轨道交通大断面浅埋暗挖车站所运用的工法均是动态的，这也是新奥法的设计理念。因此在设计方案中应切忌教条，应信息化法施工、动态设计、动态施工。 2 2 招标环节 选择有经验的承包单位，参建的监理单位、第三方监测单位均应有轨道交通大断面浅埋暗挖车站相关工作经验。 2 3 施工环节 轨道交通大断面浅埋暗挖车站的开挖方案应根据地质条件、断面大小、结构形式、机械配置、周围环境，并综合经济效益编制，因为暗挖工程属于危险性较大的分部分项工程，因此方案应组织社会专家评审。方案经过审批后实施。采用爆破施工，应选择合理的钻爆参数，在施工过程中根据围岩地质变化情况，不断调整钻爆参数，把对围岩、支护的

7、扰动减少到最小程度。在施工过程中应不断总结，优化工艺，加强围岩的监控量测管理，根据量测结果，及时调整支护参数，确保隧道安全，开挖方式的改变要严格按程序申请设计变更。双侧壁导坑法施工应严格遵循隧道施工质量、验收规范，施工具体要求如下: ( 1) 设专职工程技术人员( 地质工程师) 作好地质判断和描述，并根据监控量测结果，调整支护参数，确保施工安全;( 2) 严格控制双侧壁导坑线路精度，确保不侵占预留核心土以及导坑与主洞的结构关系;( 3) 超前小导管钻孔应严格控制间距和外插角，注浆要饱满，保证搭接长度满足设计;( 4) 施工中严禁欠挖，严格控制超挖，当超挖过大时，必须喷填密实，严禁有空洞;( 5

8、) 钢支撑应严格测量检查，准确定位，连接良好，拱脚不悬空;( 6) 锚杆应确保质量，规格、长度符合设计要求，注浆饱满，抗拔力达到设计要求;( 7) 开挖完成应及时封闭，缩短围岩暴露时间;( 8) 侧壁开挖后，预留核心土实际处于悬空状态，这部分围岩应侧壁开挖已扰动二次，解除核心土不当，易造成临时中隔壁破坏，为此应弱爆破、强 支护、勤量测;( 9) 由于分多次开挖，应加强断面测量工作，并配合出渣进行断面检查;( 10) 临时壁墙的拆除，必须等围岩稳定后进行，并派专人负责，两边应错开拆除，防止应力突变引起安全事故。 2 4 管理建议 (1) 大断面浅埋暗挖车站施工与围岩地质条件密不可分，因此在施工过

9、程中项目部应配备有专职的地质工程师，对地质情况进行描述和判断用以指导工程施工;(2) 应成立由建设、施工、设计、地勘、监理、监测等共同参与的动态设计小组，实现对现场施工的动态管理，并能及时处置现场施工技术问题及风险; （3)过程控制方案的制定和实施。按照施工过程力学理论,采用变位分配原理,在既定的施工方案下将沉降或应力控制目标进行分解,明确每个阶段的控制目标,各阶段控制指标的分配应从理论分析、既往经验和工程特点等多方面综合考虑确定.；(4) 监控量测应发挥指导施工、预警的作用，除常规的拱顶沉降、净空收敛外，对钢架应力、围岩压力、围岩深层位移均应纳入监测项目。(5) 切实履行各参建单位的职责，加

10、强参建单位的合同履约管理。 （6)工后评估及结构状态修复。地下空间的开发,客观上不可避免地要对既有结构造成影响,或对结构的使用功能造成一定损害,因此,应对所造成影响的程度作出评价.同时,根据损害的程度对恢复的必要性、可行性以及经济合理性作出分析和评估,并据此给出相应的恢复方案、措施和建议。 结束语 综上所述，大断面浅埋暗挖施工的城市地铁车站普遍采用双侧壁导坑工法，工艺参数设计时应根据具体地质情况采用针对性设计。招投标时，应优先选择有经验的承包单位实施浅埋暗挖地铁车站施工任务。施工前应分析可能出现的风险事件并编制针对性的应急预案，并应保证应急物资的及时供应。施工过程应严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测”方针，信息化施工，利用反馈数据及时调整设计和方案。 参考文献： 1 房倩，张顶立，侯永兵，等 浅埋暗挖地铁车站的安全风险控制技术J 北京交通大学学报，2010，34( 4) : 16-21 2 陈龙，黄宏伟 软土盾构隧道施工期风险损失分析J 地下空间与工程学报，2006，2( 1) : 74-78 3 骆建军，张顶立，王梦恕，等 地铁施工对管线的影响J 中国铁道科学，2006，27( 6) : 124-128