上海隧道与地铁M4事故分析

四号线越江隧道
1.2 上海越江桥隧分布
上海崇明岛大型过江隧道
1.3 盾构法施工
1966年 泥水加压盾构
1974年 土压平衡盾构EPB
1976年 铰接式盾构
1981年 压注混凝土衬 砌工法ECL
1986~1988年 复圆、多圆断 面盾构MF
1993年 球体盾构、 扩径盾构
盾构技术发展过程
1.3 盾构法施工
上行线隧道线型
1040 27 28
1057 1062 1067 1077 1087 1097
1060
1080
1100
1120
1140
上海隧道与M4线事故分析
——侯学渊
一、上海地层与隧道
1.1 上海地层分布
上海地层由上至下120米内分为填土层，褐黄色粘性土，灰黄色粘性 土，灰色粉性土、粉砂，灰色淤泥质粉质粘土，灰色粉性土，灰色淤泥 质粘土，褐灰色粘性土，灰色粉性土、粉砂，灰~褐色粘性土，灰绿色、 兰灰色粘性土，暗绿色粘性土，草黄~灰色粉性土、粉砂，灰色粉细砂， 灰色粘性土夹粉砂，灰色粉质粘土、粉砂互层，青灰色粉细砂夹粘性土， 青灰色粉细砂夹中、粗砂，兰灰~褐灰色粘性土，青灰色粉细砂，绿灰 色粘性土。 其中第⑦-1层土为草黄~灰色粉性土、粉砂，含云母，薄层状粘性 土，土质不均匀；属中~低压缩性，强度较高，为良好的桩基持力层； 夹层顶埋深在28.0~35.0米，层厚一般为4.0~8.0米，呈中密~密实状； 分布较广，厚度变化大；⑦-2层土为灰色粉细砂，含云母、石英、长石， 土质较均匀致密；属低压缩性，高强度，为良好的桩基持力层；层顶埋 深在35.0~40.0米，层厚一般为6.0~14.0米，呈密实状；分布较广，层位 不稳定。
3. 冻结法施工对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小， 冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；
4. 冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施 工工期。
2.2 冰冻法施工方案
根据横通道所处地质条件、工程环境、施工条件， 结合已建工程成功经验，施工中采用冻结法加固地层。 从两隧道侧壁分别相向打入冻结管,沿通道四周布置三排 冻结管,冻结管间距1000mm。主要技术参数如下： 冻土帷幕形式： 冻结强度： 采用马蹄形环状。 4MPa(720h承载持久强度) 冻土帷幕设计厚度：3.5M
二、冰冻法
2.1 冰冻法施工特点
冰冻法施工技术，即是利用人工制冷的方法把土壤 中的水冻结成冰形成冻土帷幕，用人工冻土帷幕结构体 来抵抗水土压力，以保证人工开挖工作顺利进行。 作为一种成熟的施工方法，冰冻法施工技术在国际 上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100多年的 历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有40多年的历 史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达 435m，冻结表土层最大厚度达375m。
2.1 冰冻法施工特点
多年来国内外施工的实践经验证明冰冻法施工有以下优点： 1. 可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比 的，对于含水量大于10%的任何含水、松散，不稳定地层均 可采用冻结法施工技术； 2. 冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布 置和调整，冻土强度可达5-10Mpa，能有效提高工效；
土压平衡盾构
泥水平衡盾构
1.3 盾构法施工
大连路隧道直径11.22m泥水盾构掘进机
1.3 盾构法施工
上海轨道交通8号线采用 的双圆盾构
1.3 盾构法施工
眼镜型盾构
三圆盾构
1.4 地基处理
上海地基常用的地基加固方法有： 劈裂注浆
搅拌桩
旋喷注浆 压密注浆 地铁隧道中旁通道地基加固普遍采用冰冻法进行加固。
冻结平均温度：
设计盐水温度：
-8 0C
-24 0C~-26 0C
2.2 冰冻法施工方案
地铁隧道旁通道冰冻法 断面图
2.2 冰冻法施工方案
地面
中央风井 35米
来自百度文库
冰冻管
旁通道 上行线 下行线
旁通道采用垂直冰冻法施工
2.2 冰冻法施工方案
中央风井 冰冻管
旁通道 上行线 下行线
旁通道采用垂直冰冻法施工
2.3 施工工艺
3.2 事故段情况
事故发生段为南浦大桥站与浦东南路站的区间隧道，区 间长1900米左右。事故发生处为区间隧道中的中央风井处， 距已建成的南浦大桥站约1050米，距黄埔江防汛墙约50米。
中央风井 黄埔江 临江花苑24层高层 音像市场5层建筑 鸿宇11层办公楼 中山南路
3.2 事故段情况
事故发生于上下行线间的旁通道施工中，该旁通道埋深 地面下35米，位于地下第七层土，用冻结加固暗挖法施工。 两侧隧道中有连接地面的中央风井。 事故发生时，上下线 隧道均已贯通，一侧中央 风井已施工完毕，另一侧 中央风井施工也已接近尾 声，旁通道的施工尚余80 厘米未凿除。
1.2 上海越江桥隧分布
1. 外环隧道 2. 翔殷路隧道 3. 大连路隧道 4. 外滩隧道 5. 延安路隧道 6. 延安路隧道复线 7. 复兴路隧道 8. 打浦路隧道 9. 杨浦大桥 10.南浦大桥 11.卢浦大桥
另有长江路-凌桥、军工路金桥路、新建路-浦东南路、人民 路-东昌路、石龙路-耀华路、上 中路-华厦路六条隧道待建。
事故发生段
3.2 事故段情况
事故发生段为上海轨道交通四号线浦东南路站至南浦大 桥区间盾构推进工程，由上海隧道工程股份有限公司承建， 其中区间隧道中间风井、旋喷加固、旁通道、垂直通道、冻 结加固及风道结构工程专业分包给北京中煤矿山工程公司 （沪）（即中煤上海分公司）；同时上海地铁建设有限公司 将轨道四号线区间圆形隧道（浦东南路—南浦大桥）工程委 托上海地铁咨询监理科技有限公司监理。
1. 冻结孔施工(包括冻结打钻及冷冻管安装)； 2. 冷冻平台搭设，冷冻机组安装调试； 3. 冷冻管道安装并开始进行冻结期冷冻；
4. 开挖并维持冷冻；
5. 冻土成孔后，用钢模支援，支内模，浇混凝土。
三、上海轨道交通4号线简介
3.1 轨道交通4号线简介
上海轨道四号线全 长22公里，是本市轨道 交通环线的东南半环，与 明珠线I期、地铁1号线、 2号线共同构成“申”字 基本轨道交通网络骨架。 该条线共有17座地 下车站，其中11座可以 其他线路换乘。原计划 2005年底实现试通车。