地下工程安全技术 上海建科工程咨询有限公司上海建科工程咨询有限公司 20142014年年8 8月月2323日日 蔡来炳蔡来炳 主要内容 1.地下工程事故 2.深基坑工程 3.盾构法隧道工程 1. 1. 地下工程事故地下工程事故 （1）上海地铁4号线事故 （2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故 （3）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落 （4）重庆轨道交通六号线二期暗挖车站坍塌 （1）上海地铁4号线事故 （2003年7月1日） 隧道 风 井 旁通道 垂 直 通 风 道 地 下 连 续 墙 18.25m 33.5m 13.3m 4.2m D5.5m 积水坑 事故的发生点位于隧道的联 络通道处(又称旁通道)，联 络通道采用冰冻法进行施工 （风井采用逆作法施工，已 完成） 1. 1. 地下工程事故地下工程事故 由于发生事故的联络通道所处的地质条件比较复杂，处在第7层承压 水地层中，开挖过程中承压水冲破土层，而发生流砂，流砂的产生带动 土层扰动、移位，造成隧道结构破坏，引起地面土体沉陷，继而发生地 面建筑物倾斜、部分倒塌，防汛墙沉陷、坍塌等险情 隧道 联络通道 流 沙 塌方 塌方 顶破口 事故诱因: ØØ直接经济损失直接经济损失1.51.5亿；亿； ØØ施工单位在用于冷冻法施工的施工单位在用于冷冻法施工的 制冷设备发生故障、险情征兆制冷设备发生故障、险情征兆 出现、工程已经停工的情况下出现、工程已经停工的情况下 ，没有及时采取有效措施，排，没有及时采取有效措施，排 除险情；除险情； ØØ现场管理人员违章指挥施工；现场管理人员违章指挥施工； ØØ施工单位未按规定程序调整施施工单位未按规定程序调整施 工方案，且调整后的施工方案工方案，且调整后的施工方案 存在欠缺；存在欠缺； 冻结失效导致 承压水突涌风险 （2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日） 1）湘湖站为三跨双层岛式车站，全长900多米，宽20米，深15.5米。
2）围护结构采用800mm厚地连墙，长33m，入土深度17m，四道钢管支撑 车辆荷载 （2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日） 工程风险造成的后 果影响大 Ø 直接原因：1)施工过程中基坑严重超挖;2)坑内土体加固取消； 3）支撑体系存在严重缺陷（首道不是砼支撑），且钢管支撑架 设不及时；4）由于防水施工要求，垫层和底板未及时浇筑；5 ）地面超载（车辆荷载特别是载重车辆）6）地墙加强筋长度为 4m，而上海常设为6m；7）施工监测失效，没有采取有效补救办 法 Ø 间接原因：一是企业安全生产责任不落实，管理不到位；二是 对发现的事故隐患治理不坚决、不及时、不彻底；三是对对施 工人员的安全技术培训流于形式，甚至是不培训就上岗；四是 劳务用工管理不规范，现场管理混乱；五是地方政府有关部门 监管不力 （2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日） 事故造成： 1）风情大道路面沉陷深6m、长度100米、宽约50米 2）造成11辆汽车下沉陷落，21人死亡，直接经济损失4900余万元 3）塌方东侧20多米外，四栋四层小楼开裂，人员紧急疏散50米 外小学停课，风情大道交通封闭，各种管线切断。
（2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日） Ø 顺义站位于顺义区府前街与光明街十字交叉路口地下，车站东西走向 ，沿府前街路中布置，横跨光明街；中间段南北向远期线为地下三层 车站，于路口下和顺义站立交换乘 Ø 明挖车站总长202.9m，宽23.1m； 负一层圆形换乘厅（直径54m）基 坑深10m，采用放坡土钉支护；负 二层基坑深度18.2m，采用800mm 钻孔桩围护结构+4道锚索支护； 负三层基坑深度25.9m，采用上部 3道锚索+下部2道钢支撑支护；坑 外采用管井降水 （（3 3）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（20201010年年7 7月月1414日日）） 车站基坑负三层平面图 （（3 3））北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（（20201010年年7 7月月1414日日）） 事故发生前基坑施工情况 （（3 3））北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（（20201010年年7 7月月1414日日）） 事故发生后基坑情况 2010年7月14日下午16时40分左右，基坑阴角节点钢支撑下正施做负 三层底部垫层。
突然，该处钢支撑坠落砸下，造成正在节点下工作 的工人，有8名被钢支撑砸伤， 2名失踪（死亡） 初步原因分析 u该节点基坑型式复杂，存在多级错台及阴阳角，本身风险等级较高 u该基坑为一平面、立面不规则的深基坑，对该基坑支护结构受力及承载 认识不到位 u基坑外侧为一主要交通要道， 重载车辆不断通过，对地层造成扰动 u 近期地表降水较大 该处地表下为松散填土，其下为粘性土层，不利 于雨水的及时疏排，形成滞水，增大了围护结构荷载 u基坑北侧地质复杂，曾进行过多次的地下管线改迁，还可能留有残存的 地下管沟及废弃的泥浆池 20102010年年8 8月月1717日北碚地下暗挖车站在右侧上导坑施工时，日北碚地下暗挖车站在右侧上导坑施工时， 发生坍塌，导致发生坍塌，导致1 1人死亡下图为车站平面图下图为车站平面图 海宇大厦2#楼 北碚车站 塌方段 变形 较大 位置 （（4 4）重庆轨道交通）重庆轨道交通六号六号线二期暗挖车站（线二期暗挖车站（20112011年年8 8月月1717日）日） 海宇大厦1#楼 围岩情况 隧道围岩级别为IV级 ， 块状砂质泥岩岩岩 层倾角45～50º，层面 裂隙较发育，间距3～ 5m，结合差。
洞顶完整岩体厚度较 薄，与已有建筑物的 基础平面距离较近， 属浅埋隧道 定义定义 n n 地下工程（地下工程（U Underground Worksnderground Works）：）： 包括包括隧洞隧洞( (隧道隧道) )、地下空间、地下空间等建筑物的等建筑物的工程工程 —— —— 全国全国科学技术名词审定科学技术名词审定委员会委员会 n n 安全技术安全技术 安全技术是指在生产过程中为防止各种伤害，以及火灾、爆炸等事故，并安全技术是指在生产过程中为防止各种伤害，以及火灾、爆炸等事故，并 为职工提供安全、良好的劳动条件而采取的各种技术措施为职工提供安全、良好的劳动条件而采取的各种技术措施主要包括包括 ：： 1 1、分析造成各种事故的原因、分析造成各种事故的原因 2 2、研究防止各种事故的办法、研究防止各种事故的办法 3 3、提高设备的安全性、提高设备的安全性 4 4、研讨新技术、新工艺、新设备、研讨新技术、新工艺、新设备 的安全措施的安全措施 建设工程安全生产管理条例 （2004年国务院令第393号） 第二十六条 施工单位应当在施工组织设计中编制安全技术措施和施工现场 临时用电方案，对下列达到一定规模的危险性较大的分部分项工程编制专项 施工方案，并附具安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师签 字后实施，由专职安全生产管理人员进行现场监督： （一）基坑支护与降水工程； （二）土方开挖工程； （三）模板工程； （四）起重吊装工程； （五）脚手架工程； （六）拆除、爆破工程； （七）国务院建设行政主管部门或者其他有关部门规定的其他危险性较 大的工程。
对前款所列工程中涉及深基坑、地下暗挖工程、高大模板工程的专项施工方 案，施工单位还应当组织专家进行论证、审查 本条第一款规定的达到一定规模的危险性较大工程的标准，由国务院建设行 政主管部门会同国务院其他有关部门制定 危险性较大的分部分项工程安全 管理办法（建质[2009]87号） n危险性较大的分部分项工程范围：： 一、深基坑工程：开挖深度超过3m（含3m）或虽未超过3m但地质条件和周边 环境复杂的基坑（槽）支护、降水工程 二、土方开挖工程：开挖深度超过3m（含3m）基坑（槽）的土方开挖工程 四、起重吊装及安装拆卸工程：单件起吊重量在10kN及以上，起重量300kN及 以上的起重设备安装工程 六、拆除、爆破工程 七、其它 (三)深度超过16m人工挖扩孔桩工程 (四)地下暗挖、顶管及水下作业工程 危险性较大的分部分项工程安全 管理办法（建质[2009]87号） n超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围 一、深基坑工程：开挖深度超过5m(含5m)或虽未超过5m但但地质条件、周围 环境和地下管线复杂基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工程 三、起重吊装及安装拆卸工程： 单件起吊重量在100kN及以上 起重量300kN及以上的起重设备安装工程。
五、拆除、爆破工程 六、其它： (三)深度超过16m人工挖扩孔桩工程 (四)地下暗挖、顶管及水下作业工程 2 2. . 基坑工程基坑工程 2 2. . 基坑工程基坑工程 2 2. . 基坑工程基坑工程 2.1 基坑本体安全 2.2 周边环境安全 2.3 作业人身安全 2.4 安全风险控制 2.1 2.1 基坑本体安全基坑本体安全 在环境条件、地质与水文条件和施工不确定等因素作在环境条件、地质与水文条件和施工不确定等因素作 用下，基坑本体安全主要体现在以下方面用下，基坑本体安全主要体现在以下方面: : （（1 1）围护渗漏）围护渗漏 （（2 2）土层失稳）土层失稳 （（3 3）支撑失稳）支撑失稳 （（4 4）坑底隆起）坑底隆起 （（5 5）承压水突涌）承压水突涌 （（1 1）围护结构渗漏）围护结构渗漏 n 坑内封堵 n 局部回填后，坑外注浆（双液、聚氨酯 ） 堵漏必须考虑渗漏宽度和流速两个主要因素，尽量争取在静水条件下注浆 围护结构渗漏对策 坑内 坑外 （（2 2）土层失稳）土层失稳 n 逐段开挖，逐段支撑，限制纵坡高度 n 限制坡顶超载，保证放坡比 n 针对性降水，暴雨季节护坡 （（3 3）支撑失稳）支撑失稳 C - Channel ConnectionConnection ConnectionConnection C - Channel Strut S338 Level 9 20 April 10:30am: sway movement in waler with C-channels n n 钢楔子安装不正确钢楔子安装不正确 n n 轴力计安装存在的问题；轴力计安装存在的问题； n 保证钢围檩与支撑相交的节点强度 n 控制立柱桩和围护结构之间差异沉降 n 控制立柱隆起/沉降现象 n 控制支撑上堆载 n 避免施工机械碰撞/物体打击 支撑失稳对策 n 避免支撑出现“歪脖子”现象 n 钢支撑轴力传感器可 能成为风险源 支撑失稳对策 （（4 4）坑底隆起）坑底隆起 n 及时安装最下道支撑 n 按需降水，控制地下水渗流作用 n 及时浇筑垫层/底板混凝土，减少 基坑暴露面 基坑隆起对策基坑隆起对策 管涌 （（5 5）地下水风险）地下水风险 坑底突涌 （（5 5）地下水风险）地下水风险 承压水对坑底的稳定性校核 主要是基坑施工引起的环境安全问题主要是基坑施工引起的环境安全问题 n n 环境变形破坏环境变形破坏 n n 基坑施工事故与环境安全基坑施工事故与环境安全 n n 地下水作用地下水作用 2.2 2.2 周边环境安全周边环境安全 地面沉降分布 最大沉降处土 体深层沉降 最大沉降处土 体水平位移 坑底回弹 n 基坑周围土体位移沉降产生的主要因素 ： Ø 基坑外土体向坑内流失 Ø 围护结构变形 环境变形规律 n 浅基础建筑在降水和土方开挖初始即有反映，底板混凝土浇筑后减小 周边环境沉降变化过程 围护结构刚度 被动土体基床系数 支撑刚度 地下水控制 开挖单元长度 支撑及时性 围护结构插入比 n 变形控制是否成功，设计方案的合理性和科学性是前提条件 n 施工过程控制是关键 设 计 施 工 沉降影响因素 风险预控 主要是基坑施工作业引起的人身伤害问题主要是基坑施工作业引起的人身伤害问题 n n 机械伤害机械伤害 n n 。