“白云说隧®”之中国台湾高雄地铁工程事故案例

高雄地铁在施工过程中一共出现了4次较为严重的事故,且均发生在橘线,以2005年12月4日的联络通道破坏事故损失最严重。

事故所在位置是橘线07车站至08车站区间段。上下行线均采用平行双隧道盾构掘进方式,全长约827 m。其中07车站东端往西方向隧道中心线高程逐渐往下降低,然后再爬升至08站西端。隧道中心线约位于地表下16.46～26.79 m。隧道外径为6.1 m,每环厚度为0.25 m,采用土压平衡盾构,并于施工区间中间位置设置1个连通两主隧道的联络通道,其中附设集水井。

该区间由高雄市隆大营造公司及日商前田建设株式会社,以45亿6 000万新台币中标。

事故发生地联络通道所在位置主要为中等紧密至紧密灰色粉质细砂层,偶夹灰色粉质黏土或砂质粉土。由于发生事故的联络通道所在位置地层大部分为粉土质细砂层,因此在联络通道及集水井开挖前先进行地层加固,以确保在打开管片和开挖作业时,开挖面能自稳而不产生崩塌与漏水现象。该区间段采用了日本的Super Jet-midi的旋喷加固方法(简称SJM工法)。SJM的施工原理是使用直径为14～18 cm的外套管,先进行削孔后,再将二重管置入地层的预定深度。拔除外套管后,从注浆管的末端两侧喷嘴以高压喷射出大量浆液,注浆管一边旋转一边上升,喷射灌浆一边切换周围土壤,快速形成大直径加固体。地层加固设计主要参照JET GROUT协会技术资料,并至少符合JET GROUT协会所建议的最小加固厚度。

2005年12月4日,在施工区间段的地下联络通道施工过程中,发生了集水井大量涌水和流砂现象,后因抢险无效关闭了主隧道与联络通道的紧急门,并设置支撑固定,堆叠砂包增强紧急门反力抵挡作用。险情基本稳定后对主隧道检查发现,上行隧道管片已出现错位现象。为防范作业人员发生危险,全员撤离至车站工区外并封闭道路及铁路。此后,地面道路出现8 m×8 m×4 m坑洞,自来水管也发生断裂,临近的铁路临港线不得不停止行驶,邻侧大楼及地面道路出现裂缝。由于大量水土涌入隧道内,造成联络通道开口附近地层连带其上方地层塌陷,形成长约50 m、宽30 m、深10 m的大坑洞,附近地面及路面亦发生严重塌陷,邻近房屋损坏以及出现裂缝,连同隧道上方的地下通道也受到波及。

由于塌陷规模大,初步判断导致这次塌陷的最大原因,应该是地层加固区有些区域没有加固成功,从路面塌陷的体积和灌浆量推估,车站站体间的盾构隧道可能有一部分已经断裂,因此这一区段的隧道就必须移除重做。

教训与提高: 1)公司组织不健全,施工技术欠缺; 2)借用外商技术,沟通协调不力; 3)无承包重大及难度较高的工程统包能力; 4)设计与施工作业顾此失彼,有设计能力者无施工经验,有施工经验者缺乏设计能力; 5)承包商现场作业人员工程技术水平参差不齐,现场意外事故应变能力不足; 6)施工方案不够周全也没有严格执行; 7)对可预见的工程事故没有事先做好抢修演练; 8)盾构隧道周边的地层加固,应配合周边降水; 9)万一集水井区域在进行开挖时发生了涌水现象,应尽快灌水以平衡地下水渗透压力。