地铁工程施工安全事故分析及防治管理

地铁工程施工安全事故分析及防治管理

一、城市地铁施工事故概述

近几年来，随着全国地铁建设规模逐步增大，地铁施工事故分别在上海、北京、广州、深圳、南京等城市时有发生。据相关人员初步统计：从2001年至2006年，我国及周边国家和地区共发生24起地铁施工事故（如表1）。其中以上海地铁4号线和广州海珠城基坑施工，导致房屋变形坍塌的社会负面影响较大（如图1）。

图1 上海地铁4号线事故导致房屋变形坍塌

二、地铁事故分析

事故主要由于施工技术和安全防护不当原因造成，造成事故由于施工技术原因有16起占66.6%，其中主要是由于地下水的防止不当或不可预见等原因造成事故。

安全防护原因有8起，占33.4%，其中主要是由于机械原因（如龙门吊等）造成事故。造成人员伤亡的分析如表2。

从上图中可以看出，因为地铁施工对地质环境造成的扰动而发生坍塌事故的占63%，这主要是由于受到地铁工程的特殊性的影响，施工过程的控制措施不当所引发的。

地铁工程的特殊性：

地铁工程具有投资大、施工周期长、施工项目多、施工场所隐蔽、施工技术复杂、岩土工程的不确定性等不可预见风险因素多和对社会环境影响大等特点，属于高风险工程。地铁施工可能会对施工影响区内环境，如地面建筑物、道路、地下构筑物及地下管网等的安全造成影响和破坏。

1．地铁施工面临的“四大环境”。即“地表建（构）筑物环境、地下管线环境、地下水环境、地层覆盖环境”均存在不明确性。

2．地铁工程的隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性突出，这也加大了施工技术的难度和建设的风险性，从而导致事故的发生。

3．施工作业区域环境影响：地铁隧道内存在粉尘、噪声、有害气体、高温、潮湿等不良环境因素；另外，风、水、电、机械设备、原材料、建筑垃圾和运输车辆与施工人员争空间。

4。人为的不安全因素影响：根据目前地铁隧道施工工艺、施工技术和施工条件限制，作业人员一年四季、白天黑夜都在狭小的洞室中从事单调、艰苦、危险的重复劳动。同时承受噪声、有害气体、高温等不良环境的影响，身心健康长期受到压抑，自我安全防卫能力很容易降低。

三、地铁工程施工重大危险源分析

地铁施工重大危险源主要有如下五点：

（1）盾构法的重大危险源：掌子面支撑。

危害表现：开仓时掌子面失稳导致相邻建（构）筑或地表变形严重或产生喷涌。

盾构施工过程中若遇“人头石” 即大粒径卵石和漂石处理难。只能通过盾构打开土仓，进行人工破碎，易产生掌子面失稳坍塌事故。

盾构机行走姿态控制难度高。由于地层砂卵石直径大、含量高，且地层较软弱，盾构掘进极易造成跑偏，而纠偏时又易产生建筑空隙引起地面正常沉降，甚至产生塌陷事故。

地下水压大。由于地下水位高，砂夹卵石层透水性强且含有大量细砂，如处理不当隧道内易产生喷涌灾害性事故。（例南京市地铁遭受水淹事故）盾构法施工安全隐患

用盾构法修建隧道，它引起地层位移的主要原因是施工过程中的地层损失、地层原始应力状态的改变、土体固结及土体的蠕变效应、衬砌结构的变形等。因此，能否有效控制地层位移（主要为地面沉降）是盾构隧道施工成败的关键之一。

盾构法施工导致安全隐患主要表现在地面沉降。地面沉降一般可分为以下三类：

第一类：正常沉降

沉降原因：主要是施工现场的客观条件，如地质条件或盾构施工工艺的选择。

第二类：非正常沉降

沉降原因：主要是施工中盾构操作失误而引起的，如盾构操作过程中各类参数设置错误、超挖、注浆不及时。

第三类：灾害性沉降

沉降原因：施工中盾构开挖面有突发性急剧流动，甚至暴发性崩塌，使地面塌陷。主要原因是遇到地下水压大或透水性强的颗粒状土体不良地质条件。

引起地面沉降的因素主要有：

（1）主观因素：它同施工人员的工作态度、技术水平等因素有联系，具体体现在：

A.盾构严重超（欠）挖引起地面沉降，

B.盾构机推进时，推进参数匹配不合理，

C.盾构同步注浆不足，

D.由于地层砂卵石直径大、含量高，且地层较软弱，盾构掘进极易造成跑偏，

E.较长时间盾构停止推进，因千斤顶漏油而导致盾构后退。

（2）客观因素：

A.盾构的选型

B.由于注浆材料本身体积的收缩，产生“建筑空隙”

C.盾壳移动对地层的摩擦和剪切，造成对土体的扰动

D.在土压力的作用下，隧道衬砌的椭圆度变形也会引起沉降。

盾构施工控制重点

（1）盾构机拆、装、运（起重吊装、道路运输应有专项方案）

（2）盾构机进出洞门（反力架的强度、盾构机自身的旋转、加固区的加固强度）

（3）起重作业（工作井口处管片泥土的垂直运输，上下交叉作业）（4）洞内轨道运输（人员与车辆分道并进行隔离、洞内二次注浆人员防护）

（5）管片拼装（联接螺栓是否上紧）

（6）10KV高压线（防触电）

（7）盾构机穿越地下障碍物（高层或重要建筑、构筑物、煤气、水、电、通讯等管网）

（8）盾尾注浆压力及量的控制（防止地面凸凹）

（9）施工通道的设置

（10）门吊运转作业

（11）洞内动火管理

（2）矿山法的重大危险源：衬砌支护。

危害表现：相邻建（构）筑或地表变形严重或围岩坍塌或地下涌水。

矿山法施工安全隐患

矿山法施工安全隐患主要表现以下六种类型：

第一类：地下涌水

主要原因：地下水位高，地下水压力大。

第二类：隧道开挖时冒顶片帮

主要原因：地层结构松散、含软弱砂夹层等不良地质状况。第三类：地表沉陷和相邻建筑物变形

主要原因：衬砌背后的建筑空隙填充不密实等因素。

第四类：支护结构失效

主要原因：设计方案考虑不周，支护结构选型或支设不当。第五类：隧道通风不足导致中毒窒息

主要原因：通风设备选型不当，通风管路堵塞、破损。

第六类：触电事故等其它因素

主要原因：未使用安全电压，漏电保护设置不当。

（3）明挖法的重大危险源：深基坑。

危害表现：相邻建（构）筑变形或基坑壁坍塌。

（4）明挖车站施工的重大危险源：高大模板

危害表现：支模架失稳坍塌造成群死群伤。

（5）起重设备：塔吊或龙门吊

危害表现：塔吊折臂或倒塔，龙门吊倾斜事故。

四、地铁工程风险规避措施

依照《建设工程安全管理条例》和《危险性较大工程安全专项方案编制及专家论证审查办法》，完善有专业针对性的专项施工安全管理办法；按照工程在地政府现行的《建筑工程深基坑施工安全管理暂行办法》、《建设工程高（大）模板施工安全管理暂行办法》、《建筑施工起重机械设备安全管理暂行规定》，对地铁施工的深基坑、高（大）模板、起重机械设备进行安全管理。同时，还要进一步完善相应的管理办法、制度和标准：1．建立和实行工程风险管理制度。这种风险管理包括辨识分析、风险评估和风险控制，内容涉及探明风险源、分析风险因素、根据事故发生可能性和影响大小评估工程风险等级，以及建立监测系统，采取预防措施规避或转移风险等。

2．制定《地铁工程施工安全监督管理暂行规定》。借鉴建筑工地的深基坑管理办法，进行暗挖工程施工方案评估，加强安全监测。同时，积极构建专家参与的中介安全服务平台，充分发挥社会安全中介机构或专家的力量，按照建设部《危险性较大工程安全专项方案编制及专家论证审查

办法》，施工单位对暗挖工程重大危险源部位施工时编制专项施工方案，邀请专家对方案进行咨询评估。同时，必须加强对地铁施工现场沿线道路及相邻建（构）筑物的安全监测。通过该规定的实施，从制度的建立来保障地铁工程的安全施工。

3．编制企业《地铁工程暗挖施工安全技术标准》。鉴于当前尚无国家性的关于地铁暗挖工程施工安全技术标准，可借鉴北京、上海、沈阳等地的地铁工程安全管理的有益做法，根据工程的水文地质情况、建筑物的基础形式、沿线的地下管网分布情况以及明挖、暗挖施工工艺方法等，建立和完善地铁工程施工安全的企业标准，为地铁工程施工安全管理提供技术保障。

4．充分发挥社会技术资源。与工程所在地地铁工程施工安全专家组保持联系，针对地铁工程施工专业性强，施工难度大，危险源隐蔽的特点，可聘请在地铁设计、施工、监理领域有丰富经验的专家作为专家组成员，参加地铁工程施工安全重大技术方案的会审和论证，参与相关技术标准的制定，参加地铁施工重大危险点源抽查和专项整治活动，进而起到地铁施工安全管理的专家库作用。

5．在地铁施工工地安装安全风险远程监控系统。在所有的地铁施工工地尤其是在各风险点都安装摄像头，利用计算机网络系统对工地进行24小时监控，并设立四级风险警报，一旦发现问题，信息会立刻反馈到控制平台，便于及时有效发现安全隐患。项目经理部、子（分）公司或集团公司，通过网络实行远程监控。若地铁施工工地围档不规范对交通造成影响、施工组织不当、施工存在安全隐患、工地发生事故或者在工地发生

治安事件，相关管理人员在办公室内就可以实时掌握现场情况，能够立即要求施工单位采取措施整改解决。

6．制定《地铁工程施工突发事故应急预案》。制定行之有效的应急救援预案，做到超前预想，提前防范；发生事故，可防止事故进一步扩大，最大限度地挽救生命和财产的安全。同时，可成立常设的抢险专家组，并定期组织演练。

地鐵施工的五條原則﹕

一是建立一系列的安全規章制度﹐強化各級安全管理職責﹐明確各級安全管理的責任。

二是實施重要技術方案業主審批制﹐未經論證﹑審批的方案不得開工﹐並在安全措施上加大投入﹐進一步提升設計對安全的把關。

三是加強對地鐵施工及周邊建筑物監測﹐對管網的監測數據進行動態控制﹐建立動態數據控制網絡。

四是嚴格實施風險源控制﹐加大對風險源的投入和控制力度﹔健全風險源管理制度﹐將地鐵二號線所有的風險源進行梳理並制定相應的預案和措施﹐實施動態的安全管理檢查﹔進一步明確業主﹑設計﹑監理﹑施工在安全管理方面的責任。

五是對發生事故的責任弄清查明﹐用行政和經濟的措施追究相關責任人的責任﹔進一步提高對施工方在安全管理方面考核的比重﹐對于施工方造成的事故嚴肅查處。

稳定降水作业是地铁施工安全的重要保证，应针对供电线路易发突然停电事故的实际情况，配备备用发电机，确保停电后能够立即启动自备发电机，恢复降水施工。

地铁施工过程中对线路及沿线两侧建筑物倾斜和沉降、道路及各种管线沉降、土体位移、水位变化、桥梁墩台位移、隧道收敛及拱顶下沉等进行及时的监测、分析和信息反馈,