PartⅠ城市地鐵施工方法1隧道支護設計理念的發展傳統礦山法：穩定的巖體有自穩能力，不產生荷載；不穩定的巖體則可能產生坍塌，需要用支護結構予以支撐。新奧法：圍巖既是荷載的來源，又與支護結構共同承擔荷載。必須選擇合理的支護時機和支護剛度對圍巖坍塌進行約束。淺埋暗挖法：通過監控量測，采用新型支護結構、多種輔助工法，指導設計和施工。開挖后及時支護，封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系。淺埋暗挖法思想是北京地鐵暗挖施工的指導性理念2一.隧道施工基本概念3新奧法新奧法（NewAustriaTunnelingMethod，簡稱NATM）概念是奧地利學者拉布西維茲教授于二十世紀50年代提出的。它是以既有隧道工程經驗和巖體力學的理論為基礎，將錨桿和噴射混凝土組合在一起作為主要支護手段的一種施工方法，經奧地利、瑞典、意大利等國的許多實踐和理論研究，于60年代取得專利權并正式命名。之后該方法在西歐、北歐、美國和日本等許多地下工程中獲得極為迅速的發展，已成為現代隧道工程新技術的標志之一。我國近40年來，在許多鐵路隧道修建中成功應用了新奧法，取得了較多經驗，積累了大量數據，現已進入推廣應用階段（在公路部門新奧法的應用僅為50%左右）。目前新奧法幾乎成為在軟弱破碎圍巖地段修建隧道的一種基本方法，技術經濟效益是明顯的。

4新奧法施工要點基本要點可扼要的概括為：“少擾動、早噴錨，勤量測、緊封閉”。兩大特點——光面爆破與噴錨支護光面爆破、預裂爆破技術符合隧道開挖輪廓線的設計要求，能減輕對圍巖的擾動，同時還能控制超挖。施工安全，工程造價也很低，是隧道采用噴錨支護的一項基本技術，是采用噴錨支護的必備前提。噴射混凝土支護是一種施工速度快、操作簡單、可快速形成支護能力的有效手段。當地質條件發生變化時能靈活改變噴射厚度及調整噴射混凝土硬化時間，保證施工安全。噴射混凝土是新奧法施工中的三大支柱之一。錨桿種類很多，根據不同地質條件及應用場合來選用適合的錨桿。通過一定的施工操作，將錨桿安裝在遂道或地下工程圍巖中，即能承受荷載、阻止圍巖的變形，因而錨桿也成為新奧法施工的三大之柱之一。5NewAustrianTunnelingMethod新奧法施工程序6新奧法施工的另一個主要特點是通過多種量測手段，對開挖后隧道圍巖進行動態監測，并以此指導隧道支護結構的設計與施工。可以毫不夸張地說，新奧法的推行確實引起了傳統礦山法修建技術在開挖方法、施工技術乃至隧道設計思想方面的重大變革。不僅在山嶺隧道中，而且在城市松軟地層隧道建設中也得到廣泛應用。在城市淺埋地鐵施工中，由于所采用的不僅僅是錨桿和噴射混凝土，還有地層注漿、格柵、管棚等手段，即用新奧法理念來改進礦山法使之適應地鐵隧道的特點。這就是當前城市地鐵隧道施工中“淺埋暗挖法”的由來。淺埋隧道的最大特點是埋深淺，施工過程中由于地層損失而引起地面移動明顯，對周邊環境的影響較大。因此對開挖、支護、襯砌、排水、注漿等方法提出更高要求，施工難度增加。當前，淺埋地下工程的施工方法主要包括明（蓋）挖法、暗挖法、盾構法等。7新奧法與傳統礦山法的對比采用錨噴支護的新奧法與采用鋼木支護的傳統礦山法相比，不僅僅是支護手段上的革新，更重要的是工程概念的不同。對比礦山法新奧法開挖方式人力、小型機械化或鉆爆開挖；根據圍巖穩定情況，在橫斷面上分部開挖，在縱斷面上正臺階或反臺階開挖。強調盡量減少對圍巖的擾動，對完全的土質隧道可采用機械或人工挖掘，對石質隧道多采用光面爆破和預裂爆破。支護方式采用圓木、型鋼、鋼軌等形成支架，對開挖面形成強力支承。采用噴射混凝土和錨桿為襯砌，把襯砌和圍巖看作是一個相互作用的整體，既發揮圍巖的自承能力，又使錨噴襯砌起到加固圍巖的作用。8新奧法與傳統礦山法的關鍵異同點相同：均屬于鉆爆法。不相同：對圍巖的認識和處理上不同。9淺埋地下工程施工方法對比10城市地下工程施工方法——明挖法明挖法是先從地表面向下開挖基坑至設計標高，然后在基坑內的預定位置由下而上修筑襯砌、建造主體結構及其防水措施，最后回填土并恢復路面。施工基本流程：打樁(護坡樁)→路面開挖→埋設支承圍護與開挖→地下結構物的施工→回填→拔樁恢復地面(或路面)。東單車站明挖基坑11明挖法特點明挖法關鍵工序：降低地下水位；邊坡支護；土方開挖；結構施工；防水工程等。由于明挖施工技術具有簡單、快速、經濟、安全的優點，各國地下工程(包括地鐵)發展的初期都將其作為首選的施工方法。明挖隧道具有埋深陷、線路短、照明和通風代價小、工程造價和營運費用低、使用效益好等優點，比較符合地質原則、效益原則、技術原則和整體最優原則，但對周圍環境擾動和影響較大。關鍵技術的進步主要表現在：(1)大面積的深基坑降水技術。早期深井泵被潛水泵代替，用于無砂混凝土管井降水，便于施工、減少費用。目前多級輕型井點、噴射井點降水技術在深基坑降水中已普遍應用，電滲、輻射并降水技術也在一些工程中得到應用。成孔機械設備也在不斷發展。(2)邊坡支護技術發展很快，主要經歷以下發展階段：鋼樁（工字鋼和止水的鋼板樁）橫撐→土層錨桿→鋼絞線錨索→連續墻加錨桿→土釘墻，目前我國邊坡支護技術已達到國際水平。12明挖法明挖法施工中的基坑可分為敞口放坡基坑和有圍護結構的基坑兩類，又可采用不同的維護基坑邊坡穩定的技術措施和圍護結構。在選擇基坑類型時，應根據隧道所處位置、隧道埋深、工程地質和水文地質條件因地制宜確定。13敞口放坡基坑在城市地下工程采用明挖法施工時，為了防止塌方，保證施工安全，在基坑(槽)開挖深度超過一定限度時，土壁應做成有斜率的邊坡，以保證土坡的穩定。工程中常稱為放坡。14有圍護結構基坑由于地質條件，基坑深度，周圍環境的約束，敞口放坡基坑往往不能滿足要求，這樣就必須采取有圍護結構的基坑。目前，城市隧道明挖基坑所采用的圍護結構種類很多，其施工方法、工藝和所用的施工機械也各異。因此，應根據基坑深度、工程地質和水文地質條件、地面環境條件等，特別要考慮到城市施工這一特點，經綜合比較后確定。地下連續墻施工15明挖法圍護結構形式圍護結構

工字鋼板圍護結構鋼板樁圍護結構鉆孔灌注樁圍護結構挖孔灌注樁圍護結構地下連續墻圍護結構特點打樁施工噪聲大（一般都在100db以上），當地下水位較高時，必須配合人工降水措施強度高，樁與樁之間的連接緊密，隔水效果好，可多次倒用一般采用機械成孔，噪聲低又稱人工挖孔樁，應用靈活，無機械噪聲和泥漿污染，易調整糾偏和控制精度，對施工場地和機具設備要求不高，造價便宜主要優點：施工時無振動，噪聲低，不必進行放坡，不需支模，墻體剛度大于一般擋土墻，能承受較大土壓力，可避免地基沉陷與塌方；不足在于：要用專門設備進行施工，單體工程造價略高；如現場管理不善，易造成施工環境泥濘潮濕；鋼材不能像鋼板樁那樣可重復使用適用條件適用于粘性土、砂性土和粒徑不大于10cm的砂卵石地層，宜用于郊區距居民點較遠的基坑施工地下水位較高的基坑中采用較多；適用范圍基本與工字鋼相同適于城區施工，廣泛用于明挖隧道基坑和高層建筑深基坑施工廣泛用于基坑的圍護結構和建筑物基礎適用于多種地質條件，在基坑深、地質條件差、地下水位高時常配合土層錨桿或橫撐一并使用16城市地下工程施工方法——蓋挖法蓋挖法是“先蓋后挖”，即先以臨時路面或結構頂板維持地面暢通再向下施工。先用連續墻、鉆孔樁等形式做圍護結構和中間樁，然后做鋼筋混凝土蓋板，在蓋板、圍護墻、中間樁保護下進行土方開挖和結構施工。蓋挖法有逆作與順作兩種施工方法。所謂逆作法是指按土方開挖順序從上層開始往下進行結構施工；而正作法則是指在土方全部開挖完成后，從底板開始做結構。蓋挖法的主要優點是安全，占地少，對居民生活干擾小，采取措施合理甚至可做到基本不影響交通，但施工速度比明挖法要低。17蓋挖法施工順序蓋挖順作法蓋挖逆作法蓋挖半逆作法18蓋挖法施工蓋挖法頂板施工蓋挖法站臺層施工（逆作）在路面交通不能長期中斷的道路下修建隧道時，可采用蓋挖順作法。若開挖面較大、覆土較淺、周圍沿線建筑物過于靠近，為盡量防止因開挖基坑而引起鄰近建筑物的沉陷，或需及早恢復路面交通，但又缺乏定型覆蓋結構，可采用蓋挖逆作法施工。目前以采用蓋挖逆作法居多。19南北蓋挖逆作法施工應用——動物園車站主體施工步序圖20

城市地下工程施工方法——暗挖法城市地下工程淺埋暗挖法是一種綜合施工技術，應用巖體力學理論，對隧道圍巖變形的量測、監控，采用新型支護結構，采用多種輔助施工措施加固圍巖，盡量利用圍巖自承能力指導設計和施工；開挖后即時支護，封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系，有效抑制圍巖過大變形。淺埋暗挖法沿用了新奧法的基本原理，可具體歸納為：（1）采用復合襯砌，初期支護承擔全部基本荷載，二襯作為安全儲備，初支、二襯共同承擔特殊荷載；（2）采用多種輔助工法，超前支護，改善加固圍巖，調動部分圍巖自承能力；（3）采用不同開挖方法及時支護封閉成環，使其與圍巖共同作用形成聯合支護體系；（4）采用信息化設計與施工。21整個工藝流程從地質調查開始，包括設計、施工、監測反饋等過程，與新奧法的總原則相似，不過更強調地層的預支護和預加固。因為淺埋地下隧道在城區施工較多，對地表沉降的控制要求比較嚴格。與一般深埋隧道新奧法施工不同的是，淺埋暗挖法支護襯砌的結構剛度比較大，初期支護允許變形且比較小。這對保護周圍地層的自承作用和減少對地層的擾動是必須的。

淺埋暗挖法施工工藝流程22淺埋暗挖法施工特點淺埋暗挖法施工主要特點：（1）圍巖變形波及地表，通常須嚴格控制地中及地表的沉陷變形；（2）要求剛性支護或地層改良；（3）必要時通過試驗段來指導設計及施工。淺埋暗挖法主要是針對埋置深度較淺、松散不穩定的土層和軟弱破碎巖層施工而提出來的。對于含水的厚層粉細砂、流塑狀或軟塑狀淤泥質粘土層應慎重選用。關于隧道施工方法和輔助施工方法隧道施工方法包括隧道開挖方法、支護方法和支護方案等；輔助施工方法，可以說隧道施工的配套方案，包括地層改良方法等，如管棚、連續墻、注漿加固及基坑維護結構等，旨在保持地層結構的穩定性。23常用施工方法標準區間斷面常見的施工方法是正臺階法，適用于特殊地層條件或特殊斷面的其他施工方法有全斷面法、雙側壁導坑法（眼鏡工法）、中隔墻法（CD法）、交叉中隔墻法（CRD法）。車站大斷面施工常采用中洞法、側洞法、柱洞法等，尤其適用于不同情況下的北京地鐵地下車站施工。24暗挖法標準斷面區間標準斷面車站標準斷面25臺階法開挖2627上下兩部分步開挖法多部分步開挖留核心土28核心土工字鋼臨時工作平臺29CD工法（CenterDiaphragm）30CRD工法（CrossDiaphragm）IIIIIIIV

CRD法施工國家計委地下停車場工程

31雙側壁導坑法32大量的施工實例資料的統計結果表明，CRD法優于CD法（CRD法比CD法減少地面沉降近50%），而眼鏡工法對控制地表沉降更為有利。但是CRD工法施工工序復雜，隔墻拆除困難，成本較高，進度較慢，一般在第四紀地層中修建大段面地下結構物（如停車場），且地面沉降要求嚴格時才使用。每步的臺階長度都應控制，一般為5~7m。在市區軟弱、松散的地層中，僅從控制地層位移的角度考慮，前述隧道淺埋暗挖施工方法擇優的順序為CRD工法→眼睛工法→CD工法→上半斷面臨時閉合法→正臺階法。而從進度和經濟角度考慮，由于各工法的工序和臨時支護不同，其順序恰恰相反。33特大斷面施工方法(1)中洞法施工核心思想：變大斷面為中小斷面，提高施工安全度。34中洞法35(2)柱洞法施工(3)側洞法施工36柱洞法37側洞法38(4)樁柱法施工39暗挖法施工各種工法比較40城市地下工程施工方法——盾構法盾構是在有水地層、軟弱不穩定圍巖中修建地鐵區間隧道和其它地下工程時進行開挖支護和襯砌的一種專用機械設備，盾構選型與地層條件密切相關，種類很多：全開敞式盾構：手掘式盾構、半機械式盾構、機械式盾構半開敞式盾構：擠壓式盾構閉胸式盾構：土壓平衡盾構、泥水加壓平衡盾構——國內施工應用較多輻條式盾構面板式盾構41盾構法管片襯砌管片開口面板式刀盤輻條式刀盤42盾構法施工盾構法施工：在盾構機鋼殼體的保護下，依據其前部的刀盤切削土體進行掘進，并在盾構機殼體內完成出土、管片拼裝以及同步注漿等作業。施工要點為:由盾構作為臨時支護形成開挖工作面，根據不同地層采用不同的刀具及水土平衡方式，在盾尾處拼裝襯砌管片形成支護及防滲結構，自動挖掘、傳送帶或管道出料，為機械化連續作業。施工進度2－10m/d。優點:埋深大，縱向洞線平直；施工方法先進，機械化程度高；無需施工降水、地下水位可保持；施工進度快、作業安全、噪音小；管片精度高、襯砌質量可靠、防水性能好；特別是引起的地表沉降小、不影響城市交通、對環境幾乎無不良影響。缺點：平面布置不能保證規劃路由；圍巖為砂卵石，為適應地質條件需設計先進的大型設備；設備一次性使用，因工期限制，設備潛力存在較大浪費；施工工藝要求較高、斷面形式變化不靈活。43地鐵施工工法的選擇與穿越的地層條件存在著重要關系，通常需綜合考慮地層條件、水文地質條件、隧道埋深、場地因素、覆土厚度等因素的影響。（1）選擇明挖法施工的主要影響因素是場地、地下水及覆蓋土層厚度，一般在隧道埋深較淺、施工場地相對較為開闊或僅為一般民房、綠地等時采用。（2）淺埋暗挖法施工時的主要問題是對場地土穩定性的影響，其中地下水對施工的影響最大，對于場地土穩定性較好、地下水相對簡單、且地表環境復雜的情況，一般采用淺埋暗挖法。在城市地鐵施工中，淺埋暗挖法與明挖法（蓋挖法）相比，具有拆遷占地少、不擾民、不干擾交通、節省大量拆遷投資等優點；與盾構法相比，具有簡單易行、勿需太多專用設備、靈活多變的優點，適用不同地層、不同跨度以及多種斷面形式，可節約設備投資，適合我國國情。但同時也存在缺點，如施工速度慢，施工工藝受施工隊伍的技術水平限制，施工中噴射混凝土帶來的粉塵較多不利于身體健康、高水位地層結構防水困難等，有待改進。（3）在隧道埋深較深、地下水情況較復雜、且地面建筑物及構筑物多，或擬建線路位于城市主干道下的情況，宜采用盾構法施工。小結44PartⅡ城市地鐵施工風險因素分析45地鐵工程風險機理分析地鐵工程施工安全事故是由多種原因引起的，既有內在因素也有外在因素，涉及很多方面：工程結構自身條件和特點工程建設的地質、水文等自然條件的復雜性工程周邊環境（建筑物、道路和地下管線）的復雜性工程設計中的不足或遺漏工程建設的決策、管理和組織方案不到位或存在缺陷施工中機械設備質量、技術方案制定及施工操作水平同時，在某些情況下，小的事故若處理不當，還可能引起更大范圍、更加惡劣的安全事故。這也是工程管理中尤其應當引起重視的問題。46地鐵結構自身特點和特殊性地鐵施工過程中的風險主要包括工程本身的安全風險（結構安全）和周圍環境的安全風險，而對于城市地鐵工程而言，施工環境等的特殊性決定了地鐵施工給城市環境帶來的風險問題將更為人們所關注。以北京市為例，當前地鐵建設規模之大、工期之緊、條件之復雜以及難度之高在世界地鐵修建史上都是罕見的。車站工程規模大（其中暗挖車站斷面面積可達300-400m2，且很多為雙層結構）；車站修建方法復雜，涵蓋了明挖、蓋挖、暗挖及明暗結合等施工方法，而暗挖大斷面又采用了多種工法；車站施工包括全暗挖和兩端明挖中間局部暗挖等多種形式，相應的附屬工程施工難度大。47地質、水文等自然條件的復雜性工程所在區域的水文地質條件是經過漫長的地質年代形成的，經歷了各種各樣的自然和人為因素作用，其介質特性表現出很大的隨機變異性。地層條件方面，體現在地層分布情況、不同巖土介質材料的物理力學性質與參數、巖土介質在切削攪拌后的流動性、粘性和變形參數以及各種不良地質情況（如潛在有害氣體的侵入）等。水文條件方面，主要包括：巖土的滲透性、含水量、流向與流速；水位、水壓和水的沖刷力；水的腐蝕性；水的補給來源等。此外地層中的一些障礙物，如廢棄構筑物、孤立物（孤石或江底沉船）等的存在也加大了施工風險。48工程周邊環境的復雜性地面建（構）筑物的使用年限、結構類型（框架結構、磚混結構、磚結構）、基礎類型（如條形基礎、樁基等）和文物價值等；周邊道路、鄰近建（構）筑物與地鐵工程的空間位置關系，地下管線的類別、年限、材料及施工方法等；地層中原有空洞和松散區的分布狀況；周邊生態環境狀況和社會群體等。49工程設計中的不足或遺漏設計規范、準則和標準的不足導致的風險設計方案不足或遺漏導致施工中的風險（包括對第三者）力學計算模型和模擬、判斷方法與實際施工的差異性導致的風險50工程建設決策、管理和組織方案的問題如何選擇合理的工程建設地址、技術方案，如何減少工程對周圍環境的影響，如何評估工程建設的經濟效益和社會效益，如何保持整個工程建設的“綠色”、“生態”或“可持續”？……每一個問題的決策與執行都需要進行風險與效益的綜合決策。51機械設備質量、技術方案及施工操作水平地鐵工程建設中，施工方案、建設隊伍、機械設備、施工操作技術水平、人員過失等對工程的建設風險都有直接的影響。由于工程施工技術方案與工藝流程復雜，不同工法又有不同的適用條件，不經慎重評選而貿然采取某種方案、技術和設備勢必會產生風險。整個工程的建設周期長、施工環境條件差，這些對施工單位人員的健康和安全都很容易產生不良影響，容易導致出現各種意外風險事故。52安全事故地鐵結構本身相關人員地下管線社會群體地面建(構)筑物路面系統自然環境其它相關設施工程結構事故人員安全事故環境安全事故社會影響事故生態環境事故值得注意的是，即使是對于同一個地鐵工程，采用的施工方法不同，其存在的風險及導致的事故后果也不相同。因此，有必要對地鐵施工中不同施工工法的風險特點及其對施工安全的影響特點進行分析，得到針對不同施工工法條件的事故防控措施。地鐵施工可能出現的安全事故53廣州地鐵三號線滑坡事故(2004年4月)某地鐵隧道推進引起地表發生塌陷破壞國內部分城市地鐵工程事故實例54臺灣某地鐵工程施工事故及新聞報道55PartⅢ不同施工方法對施工安全的影響56地鐵安全事故的原因類型與所在工程采用的施工方法對事故的影響問題是交叉存在的，換言之，引起地鐵安全事故的原因與工程采用的施工方法密切相關，后者在很大程度上決定了事故發生的特點。在城市地鐵施工中，采用不同施工方法所發生事故各有特點。因此，應分析不同工法下潛在事故的風險大小、事故的特點和后果等，從而得出不同施工方法條件下事故相應的防控措施。

不同施工方法對施工安全的影響57各種工法的風險比較分析基坑事故主要表現為側壁坍塌，既有施工條件及環境等客觀原因，也有因管理不到位、操作不當等人為因素造成的事故。暗挖施工受掌子面周邊土層狀況的影響最大，地層條件的好壞對暗挖施工是否安全進行起到決定性作用，這其中包括土質本身條件及穩定性如何，是否存在各類管線、管線數量多少及如何分布，尤其是否存在不明空洞及水囊等各種不良地質體。這些因素決定了暗挖施工的風險性較大，個別突發事件難于防控；而且由于施工機械化程度不高，一旦出現事故極易造成人員傷亡的嚴重后果。盾構法施工出現重大事故的可能性要小一些，事故的可控性較好，后果也相對較輕。58明（蓋）挖法支護結構失穩，造成基坑壁塌方、基坑外圍地面沉降，危及周圍道路、建筑物、通訊設施、地下管網的安全；止水圍幕失效，擋不往基坑外地下水。一旦基坑內地下水抽降，內外形成水位差，即易在基坑壁和基坑底部發生滲漏、流砂、管涌等工程病害，并伴有圍護結構外側的土體塌陷，影響鄰近道路、建筑物和通訊設施的安全。序號安全事故類型1基坑側壁滲漏2支撐系統失穩3坑底隆起破壞4圍護結構整體失穩5坑底管涌、流砂6坑內滑坡7圍護結構折斷或大變形8周圍建（構）筑物損傷或破壞9路面破壞10人員傷亡及財產損失59基坑側壁土體的過大變形可能引起周圍建（構）筑物、路面及地下管線的破壞，在北京地鐵基坑工程中已發生數起基坑坍塌事故，其中以熊貓環島站基坑坍塌最為嚴重，造成了巨大的經濟損失和嚴重的社會影響。

熊貓環島站基坑坍塌天竺苗圃明挖區間基坑滑坡60安全控制的具體措施有：（1）充分考慮基坑開挖過程中的時空效應，堅持“分層開挖、先撐后挖、快挖快撐、減少無支撐暴露時間”原則；（2）加強基坑圍護結構支撐的質量控制；（3）控制好基坑開挖縱向入坡的坡度；（4）做好深基坑內的排水工作，及時封堵圍護墻滲漏點；（5）合理確定結構施工段長度，減少基坑暴露時間，從根本上控制基坑變形；（6）嚴禁在基坑周邊堆放、瞬時增加荷載；（7）加強對基坑開挖施工全過程的監控。基坑開挖方案應結合工程的具體特點確定具體風險點，制定相應的技術措施或應急預案，還應加強現場管理，充分利用監測信息，不斷優化施工參數，同時處理好周邊環境特別是地下管線與施工的關系，將施工風險降到最低。明挖基坑施工風險控制方案61淺埋暗挖法鑒于淺埋暗挖法的施工特點，施工中不確定性因素較多，施工風險大，因而出現安全事故的可能性很大。事故風險主要有：（1）因地質條件惡化、尤其是遇到不良地質（如空洞、氣囊、水囊等），或設計不當、施工技術不到位和管理不力等出現塌方事故；（2）涌水或滲水（突水）；（3）隧道變形；（4）周圍建（構）筑物、路面及地下管線的破壞。62淺埋暗挖法施工風險控制方案（1）嚴格遵循十八字施工方針，控制地層沉降。（2）有效實施前期降水，保證在無水環境中作業。（3）采取可靠的地層預加固和支護技術控制地層沉降。（4）進行施工方案的優化，合理確定開挖面參數。（5）噴射混凝土施工時應預留注漿管。（6）不良地質地段必須采取特殊的施工技術措施。（7）加強地面建（構）筑物的監控量測。63盾構法盾構法施工是在盾構機殼體的保護下進行的，施工安全性好；由于開挖、裝渣、支護全部為機械化作業，機械化程度高，施工質量更易控制和保證，且防水效果比較好。因此從總體上，盾構法施工風險相對較小，但由于施工中各種不確定性因素的存在，仍可能發生某一類型的安全事故。施工階段可能存在的風險或事故盾構進出洞階段工作井塌方盾構進出洞漏水漏漿盾構進出洞時機械故障盾構進洞時軸線偏離過大盾構推進階段土倉壓力設置不當盾構正前方工作面失穩盾構前方地層出現空洞盾構遭遇障礙物注漿參數控制不當運輸車脫軌、碰撞盾構推進中軸線控制不佳盾尾密封失效管片接頭漏水漏漿管片拼裝時碰撞、就位不準盾構機及其輔助設備故障64盾構法施工風險控制方案（1）防止盾尾漏漿：提高同步注漿的質量與管理，加強盾尾艙的管理（2）防止隧道上浮：加強隧道監測，對盾構機和管片進行姿態控制（3）穿越鄰近建筑物時，重點做好以下幾方面安全控制：合理設置土壓力值，保持正面平衡，防止超挖和欠挖；穿越時降低推進速度，控制總推力，減少土層擾動；穿越前調整好盾構姿態，穿越時減少糾偏次數及糾偏量，減少土體的擾動；在穿越鄰近建筑物地段，保證一次穿過，不能中途換刀。65PartⅣ城市地鐵施工典型事故案例66城市地鐵的建設過程不可能總如所期望的那樣一帆風順，施工條件復雜多變甚至難以預測、施工環境陡然惡化都會大大增加地鐵施工難度，給地鐵施工帶來非常棘手的困難和問題，對這些問題的處理稍有不慎甚至就極易引發工程事故，可能導致嚴重后果。除不可避免地會造成經濟損失之外，同時由于城市地理環境的特殊性和復雜性，尤其對于大城市和城市中心的繁華地區，地鐵事故一旦發生必將產生尤為嚴重的社會影響。近年來，國內外諸多國家和地區的城市地鐵建設，施工事故屢見不鮮，僅在施工過程中就發生了多起安全事故，如新加坡、我國的北京、上海、廣州、深圳、南京及臺灣等地的事故數量及事故后果都是不可小視的。以下對一些較為重大和典型事故的經過及原因進行重點闡述分析，以期對地鐵施工安全起到警示作用。城市地鐵施工典型事故案例67新加坡地鐵隧道坍塌事故2004年4月20日下午，新加坡地鐵環線一期工程發生大坍塌，造成1死3傷3失蹤的嚴重后果，這是新加坡有史以來最嚴重的地鐵工程事故。68事故原因：現場土質松軟，地底支撐墻強度不足，承受不住壓力而導致地下墻圍護結構倒坍。地表下30m位置的第九道鋼支撐的圍護破壞引起支撐失效，并最終造成公路大面積坍塌。四人死亡110m長度坍方新加坡有史以來最深的明挖基坑工程69上海軌道交通四號線施工事故2001年8月20日，魯班路車站深基坑施工過程中突發土方滑坡，4人被埋死亡。70上海軌道交通四號線施工事故2003年7月1日，越江隧道區間旁通道重大施工事故，地面數棟建筑物嚴重傾斜，黃浦江防汛墻局部塌陷并引發管涌，是建國以來上海市區第一次發生的江堤倒塌事故。71上海軌道交通四號線施工事故專家意見：《凍結法施工方案調整》存在缺陷，施工中凍土結構局部區域存在薄弱環節，且忽視了承壓水對工程施工中的危害，導致承壓水突涌是事故發生的直接原因。72廣州地鐵施工事故自2004年至今，廣州地鐵在施工過程中發生了十余起事故，較為嚴重的有：（1）2004年3月17日三號線番禺大石站塌方土質膨脹松動引起土壁滑坡，致1人死亡；（2）2005年11月3日四號線新造站物體打擊隧道壁上電纜組突然墜落，致2人死亡至少4人重傷；（3）2006年8月2日三號線支線段石牌橋站塌方軟弱土體突然意外塌落，致1死2傷。73廣州地鐵其它施工事故05年1月24日三號線施工致番禺區廈滘村地面嚴重塌陷開裂04年4月1日三號線瀝滘站連續墻倒塌74北京地鐵施工事故北京地鐵新建線路施工事故原因主要有四類：（1）管線問題——隧道開挖引起地下管線破壞或斷裂從而誘發安全事故。（2）不良地質體問題——北京城歷史久遠，地下遺留的多種不明構筑物加之各種原因形成的不良地質體通常是誘發安全事故的重要因素。（3）地層變形問題——因地層的過度變形或開挖面圍巖失穩而造成安全事故。（4）施工管理問題——施工組織管理不到位、施工人員麻痹大意或操作失誤等可能會造成嚴重的惡性事故。除新建線路外，北京地鐵復-八線在施工過程中曾發生數起安全事故，多為隧道施工過程中掌子面前方或拱部突發涌水涌砂，以致地層塌陷、地表出現孔洞，其中個別事故造成地下管線斷裂的嚴重后果。鑒于目前北京地鐵施工建設特點，以下僅以北京地鐵新建線路為例，對不同類型的事故分別介紹。75管線破裂事故05-8-3干楊樹站雨污水合流管斷裂06-1-4呼-光區間污水管斷裂05-10-19北-芍區間上水管斷裂05-11-30熊貓環島站管線斷裂76熊貓環島站基坑坍塌事故事故原因：（1）污水管長期滲漏，在車站基坑南端形成水囊，周圍大范圍土體穩定性降低；（2）管線施工中回填了大量的松散土，在水的長期浸泡下土體產生一定的塑性流動趨勢，使基坑圍護結構所受壓力大大增加；（3）圍護結構的噴射混凝土厚度僅為8cm，難以抵擋較大的水壓力及流動性土體的側壓力，因而首先出現裂縫，水從滲出很快發展到涌出，并夾帶著大量稀泥向基坑內突涌，最后在樁體背后形成較大空洞及松散區域。在東西兩側土體壓力的共同作用下基坑支護體系失穩，東、南、西側圍護樁相繼倒塌。7778事故處理

（a）架設臨時立柱

（d）進行周邊交通導流（c）打設地錨加固邊緣危樁（b）抽排1.6m上水管中殘余水（e）及時施做主體結構（f）施做地錨，鋼絲繩拉住危樁79呼家樓站~光華路站區間坍塌事故掌子面在噴混凝土作業過程中左側邊墻突然涌水而造成掌子面拱部坍塌。結構上方的一條內徑1750mm的污水管線（與結構平行）斷裂向洞內涌水，管底距結構頂5.57ｍ，為三環污水主管道，另一條內徑1400mm自來水管線懸空。事故原因：在掌子面前上方土體受污水管線長期滲漏形成水囊或飽和水淤泥層，開挖之后，由于土體受力改變造成水囊或淤泥層涌水進而坍塌，造成污水管徑斷裂，引發大面積嚴重坍塌。隧道結構與管線位置關系圖80事故現場照片81事故處理地面搶險洞內抽水、清淤加固段開挖作業，恢復生產前進式注漿施工進行坍塌處理82北京是一個歷史悠久的大都市，自然和人為因素的長期作用使得北京地層條件異常復雜。在北京地鐵建設過程中已經發現了多種不良地質體，主要包括空洞、水囊、暗河、建筑垃圾及不明構筑物等。北京地層中的不良地質體存在于無法直接觸及的地下，且分布具有一定的隨機性，不易預知和探明，往往在事故已經發生后才得出不良地質體的根源。這種情況已經成為事故發生的重要誘因，因此，在施工過程中必須重視不良地質體的探查和治理工作，提前發現，事先處理，以有效避免事故發生。不良地質體問題83雙～黃區間隧道涌水、地面空洞事故2005年9月16日上午10：25分，雙榆樹-黃莊區間左線（K19+760.5）上臺階（圖中所示斷面）進行格柵安裝作業時，拱頂部位突然發生大量涌水，總涌水量約20m3。84事故原因及處理隧道結構上方粉細粘土作為隔水層的上部產生一定的積水，逐漸形成水囊；且該處正位于道路綠化帶的下方，水源補給比較充分；加之雨污水管線長期滲漏使該水囊積水越來越多，壓力也逐漸增大，當隧道開挖至水囊下方時水囊水滲透至掌子面導致涌水事故。

施作地表加固探槽注漿施工鋼板覆蓋路面恢復交通下管（φ89鋼管）85黃莊站黃莊路口地面沉陷事故2005年3月15日上午10：30左右，黃莊路口南側、中關村大街快車道中間鐵護欄北端頭處路面發生明顯沉降，沉降面積1.63㎡，最大沉降值達25㎝。由于路面下方地層中空洞或水囊的存在，同時施工降水和地層擾動使不良地層結構的受力狀態及其周圍土體的穩定性發生了變化，加上春季的地層凍融也促進了地層的變化，導致在路面交通荷載的作用下出現了大范圍的地層沉降。

地面沉降區分布86導洞沉降槽及各洞開挖里程對照圖造成事故的空洞空洞內管線懸空87事故處理向空洞內回填砂子在空洞范圍及周邊打設注漿導管澆注止漿盤混凝土注漿加固回填地層88地層變形問題地鐵隧道暗挖施工不可避免地會引起地層產生變形。若地層變形過大，不但會引起地鐵隧道圍巖失穩、侵入限界、結構失效等一系列問題，同時還可能導致施工影響范圍內既有管線設施、地表建（構）筑物和道路的破壞，可以說，地層的過大變形是誘發施工周邊環境災害的根源。從北京新建地鐵施工中的安全事故來看，因地層變形過大和圍巖失穩所產生的事故占有很大比例。因此，為確保地鐵結構本身和周邊環境的安全，地鐵工程施工時要對地層和圍巖的變形進行嚴格控制。89蘇黃區間隧道塌方死2人事故

2006年6月27日凌晨，1#豎井雙連拱斷面側洞（K1+613.7處）上導坑下臺階初支施工過程中，大量砂土突然從上下臺階交接處涌出，上方土體坍塌造成上臺階已完成的初支出現滑移，將下方作業的兩名工人埋入土中致其身亡。塌方處塌方處剖面圖

90事故原因及處理洞內塌方近景洞內加固處理地面處理探測到的空洞根本原因是地質復雜，地層條件極差，降水施工造成隧道周邊粉細砂層失水后處于松散狀態，形成較大空洞。加之相關管理人員經驗不足、現場管理及作業人員思想麻痹大意，也是事故發生不可忽視的原因。91動物園站1#風道坍塌事故2005年8月9日24時左右，在1#風道3#導洞暗挖作業施工時，開挖下臺階側墻部位架好格柵后，忽然發生拱頂坍塌，面積1.5m×4m，深度約3-5m，計約20m3。事故原因：土質為中砂卵加少量細砂及細卵石，土質持力強度不夠。92天竺苗圃明挖區間基坑邊坡滑坡事故2006年5月10日凌晨2：30左右，基坑東側土釘墻30m范圍發生塌陷，此處土釘深度10m。坡面板體及后背部分土體向下墜陷，擺脫土釘束縛，堆裂塌落。事故原因：（1）塌陷部位土質為松散土，強度低、自穩性差。（2）基坑東側為苗圃灌溉區，地層受水的長期浸泡，處于飽和狀態，土釘面所預留泄水管一直在滴水。（3）基坑東側外2m處原有一條苗圃排水溝（管涵），滲漏水現象嚴重。（4）基坑東側30m處有一打井作業，采用沖擊（烏卡絲）工藝，對邊坡產生振動影響。（5）上次局部沉降有擾動影響。93施工管理方面當前北京地鐵正在進行大規模建設，風險之高是不言而喻的，有關施工管理的問題主要體現在管理層的施工組織管理和一線施工人員的操作細節兩個方面。由于北京地鐵工程建設工期緊、施工難度大，往往在安全管理上存在很大疏漏，施工人員工作強度普遍較大，施工中極易因安全意識上的問題而釀成慘重事故。具體可能導致的事故類型有：施工機械故障或傾覆傷人、物體高處墜落傷人、地下管線（主要為電纜）遭施工破壞以及其它種種因施工現場疏于管理、不當施工、機械故障，或工人違規操作、麻痹大意、安全意識差等原因造成的類似事故，導致施工工期延誤，財力物力的浪費，甚至是人員傷亡這種無法彌補的損失。因此只有進行有效的施工組織和管理才能最大限度地減少和避免安全事故的發生。

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崇文門站鋼筋整體傾覆砸死3人傷1人2003年10月8日晚7時50分，西北風道小導洞南側洞地梁鋼筋向洞口方向傾倒，鋼筋傾倒后有4名工人被壓在鋼筋下面，其中3人死亡，另外1人輕傷。事故原因：直接原因——工人嚴重違章操作間接原因——監管不力（1）鋼筋安裝人員未經項目技術部門批準擅自拆除鋼管支架中四根掃地桿和一根頂層橫桿，導致鋼管支架受力狀態發生變化，嚴重削弱了結構抗傾覆能力。加之箍筋安裝中難以避免的晃動，導致鋼管支架局部集中受力、變形、失穩，致使其整體縱向傾覆；（2）項目部技術部門對承重鋼管支架未參考國家相關技術標準進行設計，其安全可靠性無科學根據，缺少防傾覆的備用安全技術方案；（3）項目部對地梁鋼筋施工中的安全管理重視不夠，監控不嚴，對交底執行情況和搭接質量檢查不細；（4）規定的措施沒有完全執行到位，對鋼管支架搭設過程中的質量檢查不嚴格，搭設后沒有進行驗收。95太~麥區間砸死3人2006年2月27日在折返線4#導洞施工中，吊斗裝好后進行起吊，當快到平移位置準備平移時，鋼絲繩突然斷裂，吊斗墜落將正在洞口清理吊斗周圍土碴的3名工人當場砸死。事故原因：直接原因——工人違規作業、機械故障間接原因——監管不嚴、安全意識淡薄96具體原因（1）龍門吊出現限位器失靈的機械故障，起重滑輪邊緣局部破損，在吊斗上起時鋼絲繩滑出滑輪軌道，在重力作用下滑輪將鋼絲繩剪斷造成吊斗突然墜落；恰巧3名作業人員在起吊作業過程中違反了“起吊作業區域不得進入”的規定；（2）操作司機在操作時未能及時發現機械有異常情況并采取有效措施、現場帶班人員及專職安全員在龍門吊起吊時未能跟班作業、檢修人員對設備狀況不了解并未及時通知操作司機以及龍門吊導繩器、限位器未安裝導致鋼絲繩排列混亂；（3）項目部值班人員擅離職守、施工隊長未