地铁区间隧道施工塌方原因分析及控制

杨瑞娟 贺园园 巨子琪

摘 要：近年来，地铁建设里程逐年增加，与此同时，区间隧道施工事故也在不断发生，本文针对地铁区间隧道浅埋暗挖法塌方事故进行原因分析，并针对原因提出了相应的安全管理控制措施。

关键词：地铁区间隧道；浅埋暗挖发；塌方；技术原因；应对措施

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

0 引言

近年来，地面交通拥堵严重，各大中型城市纷纷修建地铁缓解交通压力。与此同时，地铁施工中安全事故频发，据统计，2002～2016年地铁施工事故246起，其中区间隧道事故108起。[1]地铁区间隧道施工中发生比例最高的事故为塌方，占地铁施工事故比例的43%，其次为物体打击，占比13%，其余事故发生率均在10%以下。而我国在地铁施工安全控制方面的研究尚在起步阶段。为此本文针对地铁区间隧道的浅埋暗挖法施工的塌方事故，分析其发生的原因，并据此提出安全控制措施。

1 地铁区间隧道塌方原因分析

地铁区间隧道塌方的原因错综复杂，从风险的角度分析可以归纳为三个方面：环境原因、技术原因、管理原因。

1.1 环境原因

（1）自然环境原因。地铁区间隧道塌方的自然环境诱因主要是围岩稳定性差和地下水作用两个方面。对于浅埋暗挖法施工隧道，埋深较浅，上部土层主要为人工填土，密实度小，渗透性大，属于欠固结土，稳定性差，在失去下部支撑后容易坍塌。地下水是造成地铁区间隧道塌方的另一个主要原因。当隧道开挖至地下水位以下，地下水的渗流力都是造成塌方的主要原因，通常表现为渗水潜蚀、流沙、管用等现象。因此在施工时要采取封堵和降低地下水位等措施，但施工结束后，地下水位回升，依然会对结构层产生不利影响，同时降低水位还可能影响到地表沉降。

（2）施工环境原因。地铁区间隧道塌方的施工环境诱因主要有地面交通、地下管线两个方面。地铁线路一般都是沿着交通繁忙的线路设置，而在线路下方一般都敷设有给排水管道，电缆等管线。在施工过程中，地面交通反复荷载对地下隧道形成震动，即使顶板出现很小的垂直位移，也会导致地表出现不均匀沉降，管道开裂，渗漏，严重时出现突水涌泥，造成塌方。

1.2 技术原因

（1）设计文件考虑不足。一般地质勘察都采用坑探、钻探、触探等抽样勘察法，这样就很难勘察到分布范围小的特殊地质，如少量的上层滞水、水囊、墓穴、特殊地质等，这将导致设计文件、施工方案与实际地质不符，严重时会造成塌方。

（2）施工方案不完善。施工方案方面的原因是区间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，方案制定依据和实际情况有偏差造成施工方案不完善，如地质偏差，地下水分布偏差，设计图纸偏差等。 其次，制定方案者考虑不周全，而且方案未经审批或论证直接用于指导施工。再次，施工方案本身是合理的，而在施工过程中并未严格执行，出现私自变更方案导致事故甚至是塌方的。

（3）监控测量风险。在区间隧道开挖过程中要对开挖断面、支护结构、临近建筑物、地表沉降、地下水等实施不间断监控测量，并进行超前地质预报，根据监控数据把握支护时机，调整施工方案。而在实际施工中只重视监控测量，不重视监控数据的分析和应用，依然按照原施工方案进行，导致初期支护不及时，围岩变形大，地表沉降大，严重时导致塌方。

1.3 管理原因

施工单位为了确保施工安全质量，都制定有严格的制度，如技术交底制度、安全教育制度、安全质量检查制度、持证上岗制度、专职安全员制度等。但在实施过程中由于以往陋习的存在，或是方便施工，加快进度等，很多制度都没有被彻底执行，流于形式，造成管理不严，甚至导致事故。

2 风险防治措施

通过上述的原因分析，针对不同的原因提出相应的防止区间隧道塌方的安全控制措施，保证区间隧道施工的安全。

2.1 环境风险防治措施

对于自然环境风险应在地质勘测结果的基础上，加强超前地质预报，并分析地质预报资料，形成完善的应急预案。对于施工环境风险因素应该在施工前加强调查，调查内容包括给排水管道的位置、年限，电缆埋设位置，地面交通流量等内容，并和相关单位协商予以迁移或者加固，实施交通导行，减少给排水管道渗漏的风险以及动荷载对区间隧道的影响。

2.2 技术风险防治措施

浅埋暗挖区间隧道开挖，严格执行十八字原则，即“管超前、严注浆，短开挖、强支护，快封闭、勤量测”。在此基础上还要做到以下几个方面。

（1）为了减少勘察误差带来的风险，施工前应加大勘察密度，施工中应重视超前地质预报，并将二者所得资料系统的对比分析，在此基础上制定周密的应急预案。（2）严格执行施工方案的审批制度，对于超过一定规模的，技术难度较大的方案还应组织专家论证，通过之后才可用于指导施工。在施工过程中坚决杜绝为了方便施工更改施工方案的现象，加强监理，一经发现立马制止，并应采取严格的惩罚。（3）加强监控测量，重点监控区间隧道的水平收敛、拱顶下沉、地表沉降、支护结构应力应变、周围建筑物、管道的渗水量等内容，并对监控资料实时分析，及时采取措施控制变形，避免塌方。

2.3 管理风险防治措施

（1）建立完善的施工质量安全保证体系，加强施工作业中的质量安全检查，确保作业标准化、规范化。（2）为保证施工质量安全，现场要求专人统一指挥，并设一名专职安全员负责现场的安全工作，堅持班前进行安全教育制度。（3）施工中应对机械设备进行定期检查、养护、维修。（4）坚持安全教育，加强全员安全意识教育。（5）严格按设计及施工规范要求进行施工，认真执行相关的施工安全规程。（6）加强技术交底制度。

在此基础上还应制定严格的奖惩措施，确保制度能被贯彻执行。

3 结束语

本文从环境、技术、管理三个方面分析地铁区间隧道浅埋暗挖法施工塌方的原因，并针对各项原因提出了区间隧道塌方的预防措施。对于隧道开挖应严格执行“管超前、严注浆，短开挖、强支护，快封闭、勤量测，速反馈”的原则[2]。

参考文献：

[1]李皓燃，李启明，陆莹.2002-2016年我国地铁施工安全事故规律性的统计分析[J].都市快轨交通，2017，30（01）：12-19.

[2]李世民，刘志强，彭友君等.北京地铁矿山法施工隧道坍塌原因分析及预防处理措施[J].工程勘察，2008（08）：13-16.