地铁车站土建工程施工风险分析与对策

文章编号:100926825(2007)0520263202

地铁车站土建工程施工风险分析与对策

收稿日期:2006208228

作者简介:李　兵(19802),男,北京交通大学土建学院硕士研究生,北京　100044

徐明新(19612),男,北京交通大学道路与铁道工程专业博士研究生,北京　100044陆景慧(19652),男,高级工程师,北京市煤气热力工程设计院有限公司,北京　100000

李　兵　徐明新　陆景慧

摘　要:针对地铁地下车站的特点,提出了风险分析在车站施工中的重要性,从常见的几种地铁车站的施工方法入手,论

述了地铁车站施工中蕴含的风险源即为基坑工程风险源和结构工程风险源,并分别给出了这二者的具体风险源和一些具体的施工风险防范对策。

关键词:地铁车站,风险源,基坑工程,结构工程中图分类号:U231.3文献标识码:A

引言

随着国民经济的发展和城市化进程的加快,城市交通量急剧增长。城市交通堵塞现象日趋严重,因此,发展城市轨道交通已成为必然的选择,否则难以解决大城市的交通和维持城市的持续

发展。地铁多处于繁华热闹的市区,地层条件和地下构筑物的不确定性及周围建筑物的复杂性加大了施工技术的难度,同时增加了地铁建设的安全风险。而地铁车站作为全线最重要最复杂的部分,它涉及面广,投资比重大,且对地铁乘客有直接的影响,因此地铁车站能否安全施工对整个地铁工程是至关重要的。而且近年来发生的一系列地下工程事故的教训也是惨重的。

因此,加强地铁土建工程的施工风险分析是相当必要的,而地铁车站作为地铁中最重要的,也是最复杂的一环,就更加应该引起注意。现从地铁车站的施工方法入手,找出隐藏于施工过程中的风险源,并给出了相应的对策。

1　地铁车站的施工方法

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通常地铁地下车站的施工方法有:明挖法,盖挖法,浅埋暗挖法。而明挖法由于施工技术简单,快速,经济,故通常是各国地下铁道施工的首选技术。

1.1　明挖法

明挖法是各国地下铁道施工的首选方法,在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工。明挖法具有施工作业面多,速度快,工期短,易于保证工程质量和工程造价低等优点。但因对城市生活干扰大,应用受到各种因素的限制,尤其是当地面交通和环境不允许时,只能采用盖挖法和新奥法。

1.2　盖挖法

盖挖法是在比较繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通,在其下进行施工的方法。按结构施工顺序分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。

1.3　暗挖法

暗挖法主要包括新奥法、浅埋暗挖法、暗挖与盖挖相结合的施工方法。

1.4　盾构综合法

目前,国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的施工方法,这种施工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通,再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站;或直接利用大直径盾构机或连体机修建地铁车站。

2　施工的风险分析

2.1　地铁地下车站基坑工程的风险源

所谓地铁车站基坑工程的风险源即是导致基坑工程事故的种种因素。基坑工程风险是由多方面原因导致的,通过对“基坑工程事故实例”中160余起基坑工程事故的分析,可以将造成事故的主要原因归纳为5个方面:即建设单位管理的问题、基坑工程勘察问题、设计问题、施工问题和监理问题等。

对于基坑工程而言,工程的设计问题和施工问题是导致工程施工事故的主要源头,而它们在实际的工程中表现在以下几方面。

2.1.1　

基坑设计问题1)无证设计,越级设计,私人设计,盲目设计等是造成基坑事

故的重要原因。

2)不遵守相关规范是造成基坑工程事故的常见原因。3)支护方案的选择缺乏技术论证,支护结构设计不合理。4)设计荷载取值不当。

5)土体强度指标选择失真。6)治理水的措施不力。7)支撑结构设计失误。8)锚固结构设计失误。

9)设计人员缺乏经验,设计计算疏忽大意,设计安全系数过小。

2.1.2　基坑施工问题

1)无施工资质或越级承包基坑工程。

2)施工质量差,没有严格遵守施工规范。3)施工管理混乱,安全意识淡漠。4)降水、排水、防水的措施不力。5)相互协调关系处理不当。6)不重视信息施工。

7)技术水平低,不能正确处理复杂的问题。8)随意修改设计。9)运行期间管理不当。10)施工单位缺乏经验。

2.2　地铁车站结构工程的风险源

地下车站结构工程包括钢筋工程、模板工程、混凝土工程、构

件安装工程等。在结构工程中,由于各种各样的原因,使得结构的整体或一部分不能满足规范的功能要求或引起设备损坏、人员伤亡等,即造成工程质量事故或质量问题。发生工程质量事故和

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第33卷第5期2007年2月 山西建

筑SHANXI ARCHITECTURE

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质量问题的可能性就是风险,通常结构工程的风险源有以下几类:

1)自然因素:不利的或恶劣的气候条件,如大雨或大风,干热或冰冻等;地震、火灾、洪水等灾害。

2)原材料因素:用于工程的原材料不符合规范的要求或者一些材料已经过期等。

3)测量、放样方面的因素:测量精度不够,测量放样方法有问题,失误等。

4)模板工程中的因素:模板尺寸有误,强度和刚度不足等。5)钢筋工程方面的因素:钢筋的加工和布置不当。6)混凝土工程方面的因素:混凝土的配比、浇筑方法及养护时间控制都可能对混凝土的强度造成影响。

7)构件安装工程方面的因素:构件制作错误、安装时构件的位置偏差、构件安装的连接不足等。

8)某些错误的施工方法:堆重超载、施工顺序不当、过早加荷等。

3　地铁车站土建过程中的风险事故3.1　地铁车站基坑工程风险事故

由风险源产生的基坑工程的主要风险事故包括:开挖时,边

坡出现塌方、滑坡,底部出现沉陷、流砂、冻胀、以及造成轴线移位、基础倾斜、上部结构变形,对周围附近建筑物或设施以及地下管线产生影响,造成第三者的损害。

3.2　结构工程风险事故

1)混凝土的纵向变形:结构混凝土的干缩、温差及纵向不均

匀沉降是导致混凝土纵向变形的主要原因。

2)混凝土开裂:由混凝土干缩、温差引起的结构纵向拉应力以及不均匀沉降引起的结构弯曲拉应力都可能导致混凝土的开裂,这就可能导致结构工程的失稳。

4　地下车站工程施工风险的防范与对策

4.1　基坑工程风险的防范与对策

4.1.1　基坑支护结构的正确选择

基坑支护结构的选择必须结合具体的情况和规范要求,同时

也要充分考虑环境条件、建筑物的结构对基坑施工的特殊要求、

各种支护结构的适用范围、技术特点以及造价。另外也要注意到

基坑开挖时排水和降水的方法、设计的容许变形量。

4.1.2　基坑工程的优化设计

基坑工程是一个比较复杂的工程问题,它要解决多个技术难题,如土体的强度和稳定的问题、支护结构变形问题以及周围护

体的变形问题,同时又要考虑达到较好的经济效益。这就需要综

合考虑多种方案,从中选择一个或几个相对优越的方案,然后再

对优选的方案进行细部优化,即施工图优化,优化的依据有如下

四个方面:

1)技术的可靠性、先进性以及施工的可行性分析。2)经济效益的评价。

3)对环境影响的评价。4)工期的比较。

4.1.3　信息化施工

基坑工程事故的调查表明,任何一起基坑工程事故无一例外地与监测不力或险情预报不准确相关。基坑工程的环境监测既是检验设计正确性和发展理论的重要手段,又是及时指导正确施工避免事故发生的必要措施。故而,在基坑施工中,应时刻关注周边环境的变化,同时对一些异常情况采取必要的工程措施,将问题扼杀于萌芽之中,确保工程安全。

4.2　车站纵向变形防范与对策

车站纵向内力及相应的横向裂缝产生的主要原因是混凝土的干缩、温差及纵向不均匀沉降。而这些因素所引起的结构弯曲拉应力,都需要设置横向缝给予释放,从而防止缝之间的混凝土干裂,而通常是要防止车站顶板混凝土的开裂渗漏,同时也不允许车站底板的挠曲和剪切变形超过一定限度而影响正常运行。可采用“诱导缝”构造以替代一般的施工缝。

1)微膨胀混凝土后浇带和低水化热级配的混凝土;2)顶板混凝土浇捣尽量避开夏天,加强养护;3)地下连续墙底注浆加固,减少不均匀沉降;

4)单层侧墙车站,地下连续墙幅间设刚性防水接头,板墙连接设锥螺纹钢筋连接器,板边设加强边梁;

5)适当增加车站上角点附近顶板即内衬墙的纵向筋配筋率,以及顶、中板开孔段孔边板的纵向筋配筋率,配筋要细而密。

5　结语

1)地铁车站施工作为地铁施工过程中最复杂、技术要求最高

的一环,对其的风险分析是相当必要的。

2)地铁地下车站土建施工主要是由基坑工程施工和结构工程施工所构成,故而地下车站的施工风险源也就来自于基坑和结

构工程的施工,而基坑工程的风险又是主要风险来源。

3)通过对基坑工程的施工分析,认为基坑的设计和施工是导

致工程事故的主要原因,故而应该加强这两方面的管理与研究。

4)针对地下车站的具体特点,提出了一系列的施工风险防范

的对策,以期能为实际的工程提供一些理论帮助。

参考文献:

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[4]陶龙光,巴肇论.城市地下工程[M ].北京:科学出版社,1996.

Risk analysis and strategy for metro station construction

L I Bing XU Ming 2xin L U Jing 2hui

Abstract :Risk analysis is very important during construction of metro stations.Based on several common construction methods of metro sta 2tions ,risk sources are put forward and classified as pit engineering sources and structural engineering sources ,respectively.Then the sources are discussed in more detail ,and the strategy of preventing construction risks is also approached.K ey w ords :metro station ,risk source ,pit engineering ,structure engineering

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山西建筑