地鐵區間隧道施工塌方原因分析及控制

楊瑞娟 賀園園 巨子琪

摘 要：近年來，地鐵建設里程逐年增加，與此同時，區間隧道施工事故也在不斷發生，本文針對地鐵區間隧道淺埋暗挖法塌方事故進行原因分析，并針對原因提出了相應的安全管理控制措施。

關鍵詞：地鐵區間隧道；淺埋暗挖發；塌方；技術原因；應對措施

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.20.104

0 引言

近年來，地面交通擁堵嚴重，各大中型城市紛紛修建地鐵緩解交通壓力。與此同時，地鐵施工中安全事故頻發，據統計，2002～2016年地鐵施工事故246起，其中區間隧道事故108起。[1]地鐵區間隧道施工中發生比例最高的事故為塌方，占地鐵施工事故比例的43%，其次為物體打擊，占比13%，其余事故發生率均在10%以下。而我國在地鐵施工安全控制方面的研究尚在起步階段。為此本文針對地鐵區間隧道的淺埋暗挖法施工的塌方事故，分析其發生的原因，并據此提出安全控制措施。

1 地鐵區間隧道塌方原因分析

地鐵區間隧道塌方的原因錯綜復雜，從風險的角度分析可以歸納為三個方面：環境原因、技術原因、管理原因。

1.1 環境原因

（1）自然環境原因。地鐵區間隧道塌方的自然環境誘因主要是圍巖穩定性差和地下水作用兩個方面。對于淺埋暗挖法施工隧道，埋深較淺，上部土層主要為人工填土，密實度小，滲透性大，屬于欠固結土，穩定性差，在失去下部支撐后容易坍塌。地下水是造成地鐵區間隧道塌方的另一個主要原因。當隧道開挖至地下水位以下，地下水的滲流力都是造成塌方的主要原因，通常表現為滲水潛蝕、流沙、管用等現象。因此在施工時要采取封堵和降低地下水位等措施，但施工結束后，地下水位回升，依然會對結構層產生不利影響，同時降低水位還可能影響到地表沉降。

（2）施工環境原因。地鐵區間隧道塌方的施工環境誘因主要有地面交通、地下管線兩個方面。地鐵線路一般都是沿著交通繁忙的線路設置，而在線路下方一般都敷設有給排水管道，電纜等管線。在施工過程中，地面交通反復荷載對地下隧道形成震動，即使頂板出現很小的垂直位移，也會導致地表出現不均勻沉降，管道開裂，滲漏，嚴重時出現突水涌泥，造成塌方。

1.2 技術原因

（1）設計文件考慮不足。一般地質勘察都采用坑探、鉆探、觸探等抽樣勘察法，這樣就很難勘察到分布范圍小的特殊地質，如少量的上層滯水、水囊、墓穴、特殊地質等，這將導致設計文件、施工方案與實際地質不符，嚴重時會造成塌方。

（2）施工方案不完善。施工方案方面的原因是區間隧道塌方的主要原因，造成施工方案不完善不合理的原因有三方面。首先，方案制定依據和實際情況有偏差造成施工方案不完善，如地質偏差，地下水分布偏差，設計圖紙偏差等。 其次，制定方案者考慮不周全，而且方案未經審批或論證直接用于指導施工。再次，施工方案本身是合理的，而在施工過程中并未嚴格執行，出現私自變更方案導致事故甚至是塌方的。

（3）監控測量風險。在區間隧道開挖過程中要對開挖斷面、支護結構、臨近建筑物、地表沉降、地下水等實施不間斷監控測量，并進行超前地質預報，根據監控數據把握支護時機，調整施工方案。而在實際施工中只重視監控測量，不重視監控數據的分析和應用，依然按照原施工方案進行，導致初期支護不及時，圍巖變形大，地表沉降大，嚴重時導致塌方。

1.3 管理原因

施工單位為了確保施工安全質量，都制定有嚴格的制度，如技術交底制度、安全教育制度、安全質量檢查制度、持證上崗制度、專職安全員制度等。但在實施過程中由于以往陋習的存在，或是方便施工，加快進度等，很多制度都沒有被徹底執行，流于形式，造成管理不嚴，甚至導致事故。

2 風險防治措施

通過上述的原因分析，針對不同的原因提出相應的防止區間隧道塌方的安全控制措施，保證區間隧道施工的安全。

2.1 環境風險防治措施

對于自然環境風險應在地質勘測結果的基礎上，加強超前地質預報，并分析地質預報資料，形成完善的應急預案。對于施工環境風險因素應該在施工前加強調查，調查內容包括給排水管道的位置、年限，電纜埋設位置，地面交通流量等內容，并和相關單位協商予以遷移或者加固，實施交通導行，減少給排水管道滲漏的風險以及動荷載對區間隧道的影響。

2.2 技術風險防治措施

淺埋暗挖區間隧道開挖，嚴格執行十八字原則，即“管超前、嚴注漿，短開挖、強支護，快封閉、勤量測”。在此基礎上還要做到以下幾個方面。

（1）為了減少勘察誤差帶來的風險，施工前應加大勘察密度，施工中應重視超前地質預報，并將二者所得資料系統的對比分析，在此基礎上制定周密的應急預案。（2）嚴格執行施工方案的審批制度，對于超過一定規模的，技術難度較大的方案還應組織專家論證，通過之后才可用于指導施工。在施工過程中堅決杜絕為了方便施工更改施工方案的現象，加強監理，一經發現立馬制止，并應采取嚴格的懲罰。（3）加強監控測量，重點監控區間隧道的水平收斂、拱頂下沉、地表沉降、支護結構應力應變、周圍建筑物、管道的滲水量等內容，并對監控資料實時分析，及時采取措施控制變形，避免塌方。

2.3 管理風險防治措施

（1）建立完善的施工質量安全保證體系，加強施工作業中的質量安全檢查，確保作業標準化、規范化。（2）為保證施工質量安全，現場要求專人統一指揮，并設一名專職安全員負責現場的安全工作，堅持班前進行安全教育制度。（3）施工中應對機械設備進行定期檢查、養護、維修。（4）堅持安全教育，加強全員安全意識教育。（5）嚴格按設計及施工規范要求進行施工，認真執行相關的施工安全規程。（6）加強技術交底制度。

在此基礎上還應制定嚴格的獎懲措施，確保制度能被貫徹執行。

3 結束語

本文從環境、技術、管理三個方面分析地鐵區間隧道淺埋暗挖法施工塌方的原因，并針對各項原因提出了區間隧道塌方的預防措施。對于隧道開挖應嚴格執行“管超前、嚴注漿，短開挖、強支護，快封閉、勤量測，速反饋”的原則[2]。

參考文獻：

[1]李皓燃，李啟明，陸瑩.2002-2016年我國地鐵施工安全事故規律性的統計分析[J].都市快軌交通，2017，30（01）：12-19.

[2]李世民，劉志強，彭友君等.北京地鐵礦山法施工隧道坍塌原因分析及預防處理措施[J].工程勘察，2008（08）：13-16.