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摘要：本文介绍了XX地铁X号线XX区间暗挖隧道发生的塌方事故，结合施工现场及周边的地质条件，对事故原因进行了分析。在此基础上对城市地铁建设中存在的问题进行了探讨并提出了建议
关键词：矿山法隧道 塌方 原因分析
引言
国内地铁隧道施工工法主要有明挖法、盾构法和暗挖法三种。其中，盾构法是使用盾构机进行掘进。暗挖法主要是采取矿山法隧道的施工工艺进行施工，主要工艺包括爆破、人工或机械挖土、超前支护、二次衬砌等。有些上软下硬地层不利于盾构机进行掘进，往往选用矿山法隧道施工。暗挖法隧道施工的重大危险源主要包括塌方、透水及上部建筑物的沉陷等。本文以XX地铁XX号线XX区间暗挖隧道发生的塌方事故为例，对事故原因进行分析。在此基础上对城市地铁建设中存在的问题进行了探讨并提出了建议。
一、前宝区间工程概况
X-X区间设计为两条单线隧道，采用盾构法+矿山法施工，区间左线长2378.368m，右线长2370.161m。 其中盾构法隧道左线全长1331.133m、右线全长1331.613m。分两大施工段，第一段为前海湾站～1号竖井【左线长602.629m（含空推163.929m）、右线长608.534m（含空推152m）】；第二段为宝安站～2号竖井【左线长728.504m（含空推238.043m）、右线723.079m（含空推193.245m）】；（详见图一） 两竖井之间矿山法隧道左线长1006.026m、右线长1013.755m。 区间设5座联络通道、两个竖井（竖井作为盾构吊出及矿山法施工通道，后期回填）。其中1、2号竖井内分别设2、4号联络通道，矿山法段中部设3号联络通道兼废水泵房，两端盾构区段各设1号、5号联络通道。
图一 前宝区间平面布置图
二、工程地质水文情况
目前正在施工的1号竖井左线大里程隧道掌子面，设计为Ⅲ级围岩，采用A型断面支护。设计ZDK19+427—ZDK19+520，长93m，均为Ⅲ级围岩，目前掌子面距Ⅲ级围岩终点距离14.5m。
隧道拱顶埋深25.4m，拱顶以上覆盖层从下往上依次为：微风化～中风化粗粒花岗岩、砂土状强风化、硬塑状砾质粘性土、可塑状砾质粘性土、粘土、粉砂、细砂、粘土、淤泥、填砂等，各地层分布不均。隧道通过范围设计为全断面微风化花岗岩（详见图二纵剖面图-掌子面在95/94号勘察孔之间，孔间距25.25m，距95号孔6.4m）
该段设计地下水为松散岩类孔隙水及基岩裂隙水。隧道内易形成较多积水。局部地段裂隙水较丰富，工程地质条件较差。
地表水主要受新圳河及潮汐影响。地下水补给主要来源于降水，并接受海水侧向补给，地下水与海水具有密切的水力联系。
图二 纵剖面图
三、工程事故介绍
1.事故情况
2013年9月12日晚21：30，XX地铁X号线XX区间矿山法隧道左线大里程掌子面里程ZDK19+505.5（隧道掘进开挖158m），拱顶岩石发生坍塌，有1m间方的空洞，并间歇大量泥土和少量的稀泥不断塌落，（详见图三）21：45塌方约20m3，在作业面堆积成锥形体，现场作业人员立即向项目部领导汇报了现场险情。22：00项目部立即启动应急抢险程序并将险情向相关单位进行了汇报。22：30洞内开始对塌方区进行挂网喷砼封堵9月13日00：10拱顶塌方空洞处开始有大量泥水涌出，现场立即组织所有人员人员紧急撤离，此时约40m稀泥涌进洞内。00：30，地面发生沉降塌陷，塌陷部位位于XX区XX路机动车道上，距新圳河45m。（详见图四、五）
图三 洞内塌方 图四 地表塌陷
图五 塌陷位置平面图
2.事故处理
2.1洞内处理措施（详见图六）
（1）清理距离掌子面30-50m的积水和淤泥，再利用木板、砂袋铺设施工道路，延伸至掌子面塌方体处。（2）堆码砂袋初步封堵掌子面，然后再挂设钢筋网片、填塞格栅、喷射砼全封闭掌子面50-80cm厚，保证其刚度和稳定性。并在拱顶塌方处埋设注浆钢管，用于后续对拱顶以上土体进行注浆加固。（3）对靠近掌子面10m范围的初支进行复喷。（4）掌子面封堵稳定后，从预埋的注浆管（需要时重新钻孔）进行双液浆回填注浆加固。（5）处理过程中对隧道拱顶、收敛加密监测，洞内地表安排专人进行巡视。（6）对掌子面前方进行补勘，根据补勘和详堪资料，研究确定此段隧道施工方案措施并再次组织专家评审。2.2地面处理措施（详见图七）（1）对坍塌坑洞进行砼回填。（2）对沉陷区周边进行回填注浆，对洞顶坍塌部位进行双液注浆加固。
（3）对损坏的道路、市政设施和绿化进行恢复。
图六 洞内处理 图七 地表处理
四、原因分析
1、直接原因
（一）地质差异较大，地勘设计确定为Ⅲ级围岩，微风化基岩拱顶覆盖3.7m，现场实际约1m，设计勘察地质资料与实际存在较大差异，导致该处岩层承受荷载加大。
承包商对XX区间工程地质条件差、情况复杂，基岩起伏变化大、具有很大潜在施工风险，没有足够的认识和保持清醒的头脑，没有提前做好岩层变化大处的地质超前预探工作。
（二）承包商未按图、施工规范要求施工，存在超挖现象。
设计图、施工规范要求，在该Ⅲ围岩中开挖，每循环进尺为1～1.5m一炮一立，但承包商抢工冒进，支护步距过大，将进尺调整为2.5～2.7m二炮二立。仅从8月13日至9月12日一个月的监理旁站记录显示，上台阶一次喷射混凝土所立格栅钢架（设计钢架间距1.2m）：2榀的有12次。下台阶一次喷射混凝土所安装格栅钢架2榀的有14次。严重违背了矿山法隧道开挖“24字方针”中的“短进尺、弱爆破、快封闭”的原则，导致拱部围岩临空面成倍增大，为拱顶基岩厚度变薄发生事故埋下了隐患，本次突泥、涌水事故即为如此。现场监理对施工单位违规作业情况虽然下了联系单、监理通知，但未采取进一步措施有效制止，也未及时向建设单位报告。
（三）施工单位险情应急处理意识不强，措施不力。施工单位晚上21：30拱顶岩石发生坍塌，次日凌晨00：30仍出现塌方险情，说明施工单位采取的措施针对性不强，未能有效阻止险情的发生。此外抢险物资、设备储备不足，且离现场较远，导致抢险时间有所滞后。
2.间接原因
（一）对分包队伍的管理不到位。
承包商依进度按月与分包队结算。承包商虽有现场技术、施工管理人员，但对分包队伍工管理力度不够，隧道施工中存在的一些问题常改常犯，反反复复，但承包商未能采取专项整治措施，现场作业人员的跟班管理制度也落实不到位。
（二）盲目抢工现象严重。
承包商根据BT合同工期要求，倒排工期制定施工计划和赶工计划，确定不同围岩级别隧道的开挖掘进支护计划进度指标。其中III围岩隧道计划施工进度指标为开挖初支60m/月。由于BT侧重于进度考核，考核比重达50%，对进度考核奖罚力度大，承包商进度压力大，盲目抢工现象严重。冒进赶工也是本次事故的必然原因之一。
五、事故经验教训
5.1在今后的施工过程中监理一定要督促施工单位做好超前地质预报工作，探明掌子面前方地质情况，围岩变化时及时联系设计单位，由设计单位根据现场实际情况调整支护参数。
5.2在隧道中开挖支护施工中严格按图施工、按图监理，严格遵循“24字原则”，即按照“管超前、严注浆、短开挖、弱爆破、强支护、快封闭、勤量测、速反馈”。
5.3施工单位需编制针对性较强的应急预案并及时组织应急演练，在演练完成后及时根据演练情况修改并完善应急预案。此外，施工现场还应备足足够的抢险物资并安排专人保管严禁挪着它用。
5.4合理安排工期计划，避免盲目赶工、抢工。
六、地铁建设存在的问题及建议
6.1存在的问题
6.1.1缺乏专业技术人员
随着地铁建设的数量逐年增长，专业技术人员的需求也在逐年增加。隧道的施工是极其繁杂的，必须对现场施工情况的变化而随时变化施工的方案，其变化之快对施工人员的要求就是有极高的耐心与工作能力，不管面对什么情况都能妥善处理，不过目前的情况很不乐观，隧道的施工人员大多都是学校刚毕业的大学生，几乎没有什么工作经验，缺少专业的技术人员是导致隧道工程施工质量的重要原因之一。
6.1.2对分包队伍管理不到位。
近年来，地铁建设大量使用劳务分包。对劳务分包的使用，一方面弥补了企业劳动力不足，为地铁建设做出了贡献；另一方面，对劳务分包管理不到位，也成为近年来事故发生的重要因素之一。
6.1.3对安全管理重视不够。
施工单位对安全管理重视不够。把重视安全管理工作停留在口头上，安全责任落实不到位，安全保证体系和监督体系运行不畅，规章制度执行力度不够，缺乏有效的现场管理和安全检查，违章作业现象时有发生。
6.2 建议
6.2.1缺少专业技能知识与经验的现象是很严峻的，这就需要对施工人员进行系统的培训，组织专业技术人员与基层管理人员进行系统的技术学习，熟悉的掌握好设计要求与施工的方案，不断的接受新知识，系统科学的进行施工，强化每个员工的安全施工意识，根据要求规范施工，实行科学体系标准的施工，责任制到每个岗位，每个岗位工作人员针对性的进行培训，不断的实践与总结经验，确保人员都持证上岗。
6.2.2加强对分包队伍的管理可以采取下列措施：
a.规范工程项目合同管理，每个分包单位进场必须签订安全协议。
b.对进场分包队伍关键岗位管理人员、施工人员进行资格审查，对不符合要求的人员不予进场。
c.用于工程主体的主要材料必须由承包人供应，防止分包单位使用不合格产品造成工程质量问题。
d.设立现场专职施工员，负责对分包单位所施工的工程进行旁站监督检查，上道工序不合格严禁下道工序施工。
6.2.1重视安全生产管理措施：
a.公司制订年度安全达标目标，对分管安全工作的领导实行安全业绩考核。
b.签订工程项目安全目标责任制，使项目经理（总监）明确安全目标，充分履行工程项目安全生产管理第一贵任人应负的权利和义务。
c.针对各项工程的性质和安全风险大小，落实安全生产所需经费，做到专款专用，不娜作它用，严格把关并加以控制。
d.制定相应的安全生产制度和职责，安全从源头上抓起，保证安全措施落实到位。
e.加强教育与培训，对项目经理（总监）由公司主管部门进行安全交底，新进场作业人员由公司、项目部、班组进行三级安全教育。
参考文献
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[5]王梦恕.中国隧道及地下工程修建技术.人民交通出版社.2010
论文作者:周波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2019年13期
论文发表时间:2019/9/30
标签：隧道论文; 拱顶论文; 围岩论文; 盾构论文; 竖井论文; 承包商论文; 区间论文; 《建筑学研究前沿》2019年13期论文;