地铁工程事故案例分析

目录1 引言 (1)2 事故的主要表现形式和风险源 (1)2.1 围护支撑体系失稳 (2)2.2 纵向滑坡 (3)2.3 地下水的危害 (4)2.4 坑底隆起 (5)2.5 隧道施工风险源 (8)3 事故案例分析与警示 (10)3.1 北京轨道交通事故 (11)3.2青岛轨道交通事故 (15)3.2.1青岛地铁三号线君峰路～西流庄站区间塌方事故 (15)3.2.2青岛地铁三号线江西路车站塌方事故 (18)3.2.3青岛地铁三号线河西站—河东站区间坍塌事故 (21)3.2.4青岛地铁3号线岭清区间隧道塌方事故 (23)3.2.5青岛地铁3号线太湛区间隧道塌方事故 (30)3.3武汉轨道交通事故 (35)3.3.1广埠屯站～虎泉站区间隧道掌子面突泥涌水 (35)3.3.2青年路站～中山公园站区间建筑物裂缝事故 (37)3.3.3广埠屯站突水涌泥事故 (38)3.3.4王家墩北站～范湖站区间涌水涌砂事故 (40)3.3.5王家湾站端头井局部滑移险情 (41)3.3.6地铁4号线附近发生地陷 (44)3.4 重庆轨道交通事故 (45)3.4.1铜锣山隧道2#斜井涌水事故 (45)3.5大连轨道交通事故 (48)3.5.1大连交通大学站塌方事故 (48)3.5.2华北路站～泉水路站区间坍塌事故 (50)13.5.3山东路沉降事故 (52)3.5.4南林路站～机场站区间塌方事故 (53)3.6福州轨道交通1号线三角埕站围护结构渗水事故 (54)3.7南京地铁事故 (57)3.7.1南京地铁机场线5a#-5#暗挖隧道地表沉降异常险情 (57)3.7.2 南京地铁路面泡沫事故 (59)3.8宁波轨道交通事故事故 (59)3.8.1海晏北站～福庆北站区间隧道多处管片开裂事故 (59)3.8.2大碶站～松花江站区间坍塌事故 (62)3.9哈尔滨地铁铁路局站～哈工大站区间塌陷事故 (63)3.10西安地铁D3TJSC-12标段塌方事故 (64)3.11广州地铁康王路坍塌事故 (65)3.12郑州地铁坍塌事故 (66)3.13上海地铁坍塌事故 (67)3.14长春地铁事故 (68)4结论与建议 (69)1 引言中国城市轨道交通建设，目前正处于前所未有的建设高峰之中，北京、上海、广州、深圳、南京、天津等城市都陆续展开了大规模的轨道交通建设，获得国务院批准轨道交通规划的城市已经达到25个，截止2009年11月底，全国有19个城市，约1400公里的城市轨道交通线路正在建设，地铁工程的建设正处于前所未有的高潮之中，这种超常发展的建设规模在世界上可谓绝无仅有。

青岛地铁于2008年正式形成线网规划，线网规划线路总长519.4公里，中心城区由8条线路组成，线网总长231.5公里，市域线网由4条线路组成，线网总长287.9公里，在接下来的地铁工程建设高峰期，地铁建设力度和强度将逐年增大。

然而大规模的地铁建设也给管理带来了难度，与一般地面工程相比，地铁建设项目有几个特点：一是建设规模大，一个城市的轨道交通线路一般有百余公里至数百公里；二是技术要求高，几乎涉及到现代土木工程、机电设备工程的所有高新技术领域；三是建设周期长，单线建设周期要4～5年，线网建设一般要30～50年；四是投资大，每公里造价达3～6亿元，线网建设则需要数百亿元；五是系统复杂，要考虑轨道交通工程的策划、建设、运营、资源利用的关系，项目管理涉及的管理要素繁杂；六是项目质量要求高，技术复杂，技术风险大。

同时，在地铁工程建设过程中，由于地下工程水文地质条件、建设中的技术方案和机械设备、以及周边环境（包括建筑物、道路和地下管线）具有复杂性和不确定性，事故频繁发生，在土木工程中最具挑战性。

综上所述，目前我国城市轨道交通深基坑工程既处在一个前所未有的大发展时期，也是风险与挑战并存的时期，工程风险防范任重而道远。

2 事故的主要表现形式和风险源地下工程出问题，往往是多种因素并发造成的，例如，由于支护结构选型不当，降水失误，监测报告未能及时处理等，最终造成重大事故，如某一个局部的失稳破坏，有可能导致整体的破坏，因此，地下工程设计除了总体统筹考虑外，还应作具体的分析和验算，比如基坑围护工程的支撑和联结以及桩的入土深度的设计中都必须慎重的综合考虑各种因素，以保证基坑围护工程的安全。

1据统计，地下工程发生事故的主要风险源包括围护支撑体系失稳、纵向滑坡、地下水的危害和坑底隆起以及区间隧道施工的风险源。

针对以上风险源，下面分别介绍。

2.1 围护支撑体系失稳支撑式支护结构是应用较广泛的一种形式，特别是对于大面积开挖的基坑，经常采用内支撑的支护体系。

支撑系统设计构造、施工不合理，将导致支护结构变形过大；支撑支点数、位置及连接不当等失误都将影响支撑体系的稳定性和基坑的整体安全。

内撑系统是指支持挡土墙（桩）所承受的土压力等侧压力而设置的圈梁、支撑、角撑、支柱及其它附属部件之总称。

圈梁是将挡土墙(桩)所承受的侧压力传递到支撑及角撑的受弯构件；支撑及角撑均属受压构件；支柱起支持支撑材料的重量、同时具有防止支撑弯曲的作用。

支撑系统中某一构件或某一部件，在设计上的失误都会酿成事故。

主要风险如下：(1) 基坑平面尺寸较大时，采用钢支撑，由于杆件压曲变形，使支护结构产生较大位移；(2) 采用H型钢作圈梁，在其与支撑连接处采取加肋板或用混凝土块填实等措施，因翼缘局部失稳发生弯曲、扭转等变形；(3) H型钢圈梁在高应力状态下，腹板发生局部稳定破坏；(4) H型钢圈梁弯曲变形，使连接板的螺栓拉断；(5) 头道支撑位置过低，使支护结构顶部位移过大；(6) 对于软土地区的挡土支护结构，基坑深度小于10m时，一些工程选用φ609×11mm 单根钢管作头道支撑，因长细比较大，极易弯曲变形，不易保证整体稳定性；(7) 支撑水平间距过疏，使支撑杆件产生过大的弯曲变形；(8) 由于挡土墙（桩）入土深度或承载力不足，基坑开挖后，产生坑底土体隆起或挡土支护结构较大沉降。

从而使支撑系统产生较大的附加应力，对其稳定性产生不利的影响；(9) 由温度变化较大时引起支撑系统产生较大的附加应力(有的可达20％左右)的情况设计时未曾考虑或考虑不周，从而使支撑体系出现险情；(10) 钢支撑的连接部往往易成为强度上的薄弱点，实例表明，因对母材开孔处及螺栓等未认真进行强度验算而引起连结部破坏、支撑失效；(11) 深基坑平面形状不规则，或支撑两侧的地面高差较大等造成支撑系统的内力不平衡，对此考虑不周，造成基坑倒塌；(12) 钢筋混凝土水平支撑的中间接点的断面尺寸及配筋严重不足，引起支护结构的倒塌；(13) 支撑收缩、腐蚀等引起支护结构变形；(14) 角撑受力复杂，采用钢角撑时，如果计算考虑不周或构造措施不力，极易造成角撑失稳；(15) 中间支柱的基础持力层选择不当，将支柱设在承载力较差的土层中，或采用桩支承中间柱，因桩侧摩阻力和端阻力不足，造成中间支柱下沉较大，支护体系产生较大变形；(16) 钢筋混凝土中间柱配筋少，刚度太小，导致中间柱的压曲破坏；(17) 中间支柱数量不足，支撑联接不牢固，使得支撑下挠，严重的情况使得支撑丧失作用；(18) 由于支撑系统的联接考虑不周，引起整个支撑系统失稳。

从以上分析可以看出，钢支撑系统多数事故的原因是过高的应力引起钢结构局部受压失稳及整体受压失稳。

基坑狭长、支撑短的场合，圈梁事故率较高，基坑宽度较大、支撑较长的场合，则圈梁、支撑、角撑及支柱等全部支撑体系均有事故发生的实例。

2.2 纵向滑坡在车站基坑开挖中保证纵向土坡稳定是至关重要的，一旦土坡坍塌，就可能冲断横向支撑并导致基坑挡墙失稳，酿成灾害性事故。

纵坡失稳的主要原因有：(1) 基坑开挖放坡不够；(2) 基坑边坡顶部超载或由于震动，造成滑坡；(3) 施工方法不正确，开挖顺序不对；(4) 超标高开挖；(5) 排水措施不力。

防止纵向滑坡的主要对策是挖土除严格遵循“时空效应”，坚持“分层开挖、先撑后挖、快挖快撑、减少无支撑暴露时间”的原则外，另特别要注意：①土坡要按土质特性，经过稳定抗滑验算，确定安全坡度，使纵向放坡坡度要小于安全坡度，一般降水好的基坑分层坡宜控制在1：1.5左右，从坑底到坑顶的总坡度一般控制在1：3；②上下道支撑之间层坡度不宜过缓，也不宜过陡，前者造成近坡脚处无支撑暴露面积过大，时间一长，围护墙变形就大，后者若遇雨天或土体的含水量偏大，坑内排水不好，则极易产生坍方滑坡；③基坑分块土挖完，即进行修坡，使基坑纵坡始终保持在安全坡度状态下，确保基坑安全。

2.3 地下水的危害水是基坑工程的天敌，据统计70%以上的基坑工程事故是水害直接或间接造成的，这与设计人员对“水害”重视不够，不熟悉水文地质原理，不清楚水文地质的基本概念有着很大的关系。

有些设计人员以为，有地下水位和渗透系数就可以着手地下水控制设计了，而对地下水的埋藏、补给、径流和排泄条件，开挖前后水文地质的变化，地下水运动规律，动水压力以及渗流破坏等等一概不知。

这是十分危险的，可能招致意料之外的基坑事故。

这里值得注意的是“渗流运动原理”问题众所周知，强透水性地层具有静水压力，但是人们对弱透水性地层的静水压力，有着不同的看法。

其实，水头或水压与土的透水性强弱是两回事，不能混为一谈。

在含水层中某一深度处，不管渗透系数的差别多大，水头肯定是相同的，只有达到这一水头所需要的时间不同而已。

有时弱透水层的开挖面上出水很少，并不说明静水压力低，而是由于不符合静水压力的条件。

对于岩溶水和裂隙水，静水压力原理也一样适用，只是作为外水压力，作用在结构上的面积应扣除岩石的面积。

但是，当地下水绕止水墙流动时，其水压力与静水压力不同。

两侧水压抵消后的净压力在坑内水位标高处最大，止水墙处为零。

当上下地层透水性不同、有弱透水夹层、弱透水镜体时，流网形式改变很大。

有多层地下水且有越流渗透条件时，流线和水头的分布也不同于静水条件。

因此只有掌握好渗流运动原理，才能合理地进行控制设计。

首先，准确计算各层土的渗透系数是一个难题。

上层滞水所在的杂填土很不均匀、渗透系数变化极大，且与地下管道的位置和泄漏程度密切相连。

有许多事故发生在近坑管道破裂之时。

潜水层在地层分布不均匀或夹花层较薄的情况下，要取得该层的渗透系数也相当困难。

其次，地下水的渗透破坏常常可以酿成灾难性后果，其表现：一是坑底的管涌，开始时只有少数较小的几个冒水点，逐渐扩大，造成整个坑底的破坏；另一种表现在坑壁的流砂流土，由于截水没有做好，在动水压力的作用下，坑壁水土大量流失，造成基坑邻近地面塌陷，危及四周；还有一种“层面管涌”，发生在透水层和粘性土层的界面上。

对浅部的地下水，包括潜水和上层滞水，如含水层底面高于开挖面，则通用的井点或深井是不能达到降水目的的，是疏不干的，井里的水一抽就干，不抽又有，开挖时照常有水，其实，这已不是降低水位而是整个含水层的疏干间题。