地铁隧道及地下工程灾害分析及防治

地铁隧道及地下工程灾害分析及防治

摘要：近年来，由于地面资源日渐匮乏，地下资源越来越被人所重视。地下工

程是修筑在地面以下的设置与建筑，例如地铁隧道和人防通道等。地下工程可以

通过较少的空间资源占用，保障地面环境，为人们的出行带来便利，一直受到社

会各业的广泛关注。本文首先介绍我国地铁隧道及地下工程概况，其次分析了地

铁隧道及地下工程灾害发生原因，最后提出了地推隧道及地下工程灾害防治方案。期望引起相关领域人士深思，并且共同探讨和研发未来地铁隧道地下工程灾害的

防治策略。

关键词：地铁隧道；地下工程；工程灾害；灾害防治

前言：我国自改革开放以来，发展迅速，各领域都飞速进步。城市建设亦是如此，地

面建筑由旧时代瓦片砖房发展成富有科技感的参天大厦，从道路崎岖的羊肠小径到笔直宽阔

的阳光大道，铁路的修建方便了人们的出行，是具有时代意义的创举。但由于地面空间资源

有限，为了解决城市地面空间紧张的矛盾，提升人们居住环境质量。地下空间的开发与利用

在当今社会极具重要性，地铁和人防通道等地下工程的出现，缓解了地面资源紧张所带来的

压力。但给予人们便利的同时，地下工程灾害的发生也使人们产生深思，我国应对地下工程

灾害设立安全有效的防治措施，使人们在安全放心的环境下享受地下工程为人们带来的便利。

一、地铁隧道及地下工程发展现状

改革开放以来，我国全面建成小康社会的观念深入人心，因此地下工程建设也迎来了

春天。城市建设领域人士认识到地面空间资源的匮乏，开始逐渐对地下空间进行挖掘与开发。近年来相关开发技术获得了举世瞩目的成功，地铁，铁路隧道，人防通道等方面都取得了重

大发展。地铁隧道是地下工程中重要的一项，我国在地下工程建设中，地铁隧道无论在技术

还是人力方面都处于领先地位。目前我国开通地铁的城市并不多，不过正在稳步增长中。随

着我国经济实力的不断增强，城市规划也越来越好，地铁隧道也逐渐融入更多城市的城市规

划与地下工程中[1]。通过开发地下工程，大多数城市对于地下空间使用不断提升，例如地下

停车场，地下商场，地铁，公路隧道，人防通道等项目。这些地下工程普遍存在防灾抗灾能

力强，受干扰小的特点，受到社会各业的广泛关注。

二、隧道及地下工程灾害类型与原因

地下工程灾害类型主要以水体灾害和地面坍塌为主。2007年南京地铁某项目工人正在

场地施工时，突然发现顶部涌水，随即大量淤泥下涌，数秒内造成路面坍塌，形成深水坑[2]，给人们正常出行带来极大不便，所幸未造成人员伤亡。此次地下灾害事故发生原因是由于挖

掘时施工人员未注意地下水管存在渗漏，由于挖掘带走渗漏处的土沙，导致下水管道产生泄漏，在地面与场地之间形成了淤泥和水的空洞。施工人员挖掘时打破周围泥土，才导致水和

淤泥涌入场地，并造成地面坍塌。2003年末，上海修建某地铁隧道时，正在对管道进行注浆，注浆过程中出现倾盘式的涌水现象[3]。分析事故原因时发现，由于注浆压力过大，致使管道

破裂。以上都是水体灾害导致的隧道及地下工程灾害，多以降雨过多或系统水管处理不当造成。

近年来由于地面坍塌造成的地下工程灾害事故也常有发生，南京某地铁施工队正在施

工时发生软土塌方，事故造成了数十人受伤，两人死亡，产生了极大的社会影响。分析发现，由于该路段土质较为松软，加上处于梅雨季节，气候潮湿，导致了土质强度凝聚力降低，造

成塌方。2009年广州轨道修建三号线时，突然出现渗水现象，使地面发生沉降[4]。经过几分

钟实践地面呈现V字状，摇摇欲坠。由于处于水源附近，土质呈沙状，所以挖掘时出现渗水

流沙，发生事故。2007年3月，北京市地铁10号线标段苏州街站东南出入口处发生坍塌事故，导致六人被埋。此次事故发生原因使由于施工路段地质情况不明的情况下进行施工，导

致施工断面产生塌方，导洞拱部产生环向裂缝时未及时采取安全保护措施而造成。

三、地铁隧道及地下工程灾害防治方案

（一）引用新奥法和盾构法

地铁隧道及地下工程灾害的防治方案应以预防和处理应急状况为主，设计地下工程时，

应采用新奥法或盾构法。新奥法是目前我国地下工程施工方式的主流，新奥法也称为锚喷构

筑法，其特点在于对地面干扰小，投资成本低，对于岩石地质有较好成效。其作为传统的地

下工程建设方法，对于地下工程的预防有着较大作用。因此新奥法运用分布或者全段面的开

凿方式，更适用于岩石地质。如遇到土质地质时，则需要先加固再施工，新奥法在我国乃至

世界各地的地下工程领域都得到了广泛应用。盾构法更适用于水质环境，首次在我国使用是

在上海。为了处理城市地下排水系统的建设，采用了传统的盾构机进行施工[5]。盾构法的特

点是施工过程安全快速，不会对环境造成污染。近年来我国许多地铁隧道及地下工程都适用

该方法，使地下工程更加安全高效。

（二）调整土体塑性流动状态

想要改变土体塑性流动状态，需要使用渣土改良技术，使土体达到塑性流动状态，富

有极强的流动性。塌落度在100~150mm之间，使其具有止水性。止水速度10.5~1.6cm/s，具备较低的强度，土体的内摩擦角小于27°。通过以上数据，可以调整压力舱内土体塑性流动

状态，预防地铁隧道及地下工程灾害的发生。

（三）加强轨道交通管理

城市地下工程应设立相关施工管理条例，通过在南京推出的保护区管理条例来看，设

立轨道保护区和轨道交通特别保护区，可以顺利的保障地铁隧道交通安全以及地下工程设施

的正常运营。应把地下车站和高架车站线路外边线外侧五十米内，各类安全出口十米内，隧

道边线外侧一百米内设为安全保护区，通过此措施来预防地铁隧道及地下工程灾害事故的发生。

（四）一些具体措施

2003年在修建北京地铁5号线天坛东门站时，由于车站距天坛公园城墙很近，车站顶

部距地表埋深只有5~7米，必须有效控制地表沉降与塌陷，施工中采用新奥法原理，在开挖

前进行超前注浆把土体固结，开挖后又及时进行支护和回填灌浆，同时进行沉降观测，并对

观测数据进行分析，通过以上的措施，在施工中取得了很好的效果，项目也安全顺利完成。

2006年在修建鸡公山铁路隧道时，隧道洞口处地质很差，洞口处30米范围内洞顶埋

深只有5~20米，如果不采取有效防治坍塌措施，将会造成人身伤亡等灾害事故；施工中结

合实际情况，先进行超前地质探测，把前方土体、岩体等地质情况进行探测清楚，分析出不

良地段的地质构造以指导施工，在施工中进洞之前采取30米长管棚并注浆来加固岩、土体，开挖过程中及时支护并进行地质素描和量测，通过以上的措施，隧道安全顺利贯通。

2010年在修建大连地铁1号线东纬路车站时，竖井及车站主体开挖过程中地下水位较高，水量较大，现场进行地质补勘和探测，找出易发生不良地质灾害区域，施工中通过打设

降水井进行降水，把水位降至开挖面以下，最后施工安全顺利完成。

在防治各种地铁隧道及地下工程灾害中要针对不同情况采取不同措施，对采取的措施所取得

的效果进行总结，不断更正和优化方案才能切实有效防治工程灾害，同时，为了减小灾害的

危害性，现场必须储备救援物资，定期进行应急演练。

四、隧道及地下工程发展展望

隧道及地下工程的发展，与城市建设的发展与规划是相辅相成的。城市建设的高速发展，带动了地下工程的进步。目前我国各领域都处于高速发展的状态，这也带动了城市经济

和地下工程的发展，同时也对城市建设规划提出了更高的要求。便利的隧道和地下工程，使

我国成功建设一大批的大型工厂项目。通过这种策略，使得我国地下工程建设走入了更加繁

盛的发展时期。由于城市经济迅猛发展，地下工程拥有了强大的后盾支持。通过消耗巨大的

财力，使城市建设与地下工程在近年来提升到了一个新的阶段。解决了小城市人口密度大，

地下工程缺少人力财力的问题。通过地下工程的建设提高城市建设水平，给城市带来更多的

经济效益。

结论：地铁隧道及地下工程作为现代化城市建设的热门产业，应不断提升施工科研技术。在国家强大经济实力的支持下，对于地铁隧道及地下工程灾害的防治措施进一步开发。

本文通过介绍地铁隧道及地下工程的不断提高的现状与未来广泛应用的发展前景，分析地下

工程灾害类型与发生原因，多数为水灾害和土体坍塌。提出了防治地铁隧道及地下工程灾害

的策略：运用新奥法和盾构法的建设方式，调整压力舱内土体塑性流动状态，加强轨道交通

安全管理来预防地铁隧道及地下工程灾害的发生。期望我国可以避免地下工程灾害的发生，

使地铁隧道及地下工程更好的发展。