成都地鐵工程施工安全監督管理初探1.其他城市地鐵施工事故概述 近幾年來，隨著全國地鐵建設規模逐步增大，地鐵施工事故分別在上海、北京、廣州、深圳等城市時有發生。據網上初步統計：從2001年至2006年，我國及周邊國家和地區共發生24起地鐵施工事故（如表1）。其中以上海地鐵4號線和廣州海珠城基坑施工，導致房屋變形坍塌的社會負面影響較大（如圖1和圖2）。
2.地鐵事故分析 事故主要由于施工技術和安全防護不當原因造成，造成事故由于施工技術原因有16起占66.6%，其中主要是由于地下水的防止不當或不可預見等原因造成事故。 安全防護原因有8起，占33.4%，其中主要是由于機械原因（如龍門吊等）造成事故。造成人員傷亡的分析如表2。 從上圖中可以看出，因為地鐵施工對地質環境造成的擾動而發生坍塌事故的占63%，這主要是由于地鐵工程是一項投資巨大、建設工期較長、技術復雜的大型工程項目。它面臨的“四大環境”。即“地表建（構）筑物環境、地下管線環境、地下水環境、地層覆蓋環境”均存在不明確性。再由于地鐵工程的隱蔽性、施工復雜性、地層條件和周圍環境的不確定性突出，這也加大了施工技術的難度和建設的風險性，從而導致事故的發生。3.成都地鐵1號線工程概況 成都地鐵1號線為南北方向主干線（如圖4），北起大豐，沿人民北路北延線、人民北路、人民中路、人民南路、人民南路南延線及南都西路、孵化園北干道、外環高速敷設，經會展中心、科技園后，沿人民南路南延線南下，止于華陽鎮廣都街附近。1號線線路全長31.6km，設23座車站。其中地下線長約22.44km，地上線長約9.16km；高架車站5座，地下車站18座。其中，地鐵1號線一期工程位于成都市中心城南北主軸線和主要客運交通走廊內，工程北起大沙河南側的紅花堰站，南止高新區孵化園站，沿線經過火車北站、騾馬市、天府廣場、體育館、火車南站等，線路全長15.998km，全線為地下站，設車站15座，主變電所2座，控制中心1處，車輛段及綜合維修基地1個，擬于2010年建成通車。4. 成都地鐵工程施工重大危險源分析 成都地鐵1號線位于成都平原東部前緣，屬岷江沖積沉積形成的扇狀向東和東南微傾斜的寬闊平原。基巖埋藏較深，工程建筑的持力層及圍巖主要是第四系松散地層，但不同的地貌單元，巖性及巖土組合也有較大差異。主要地質特點是存在獨特的“三高”，即： （1）地下水位高。成都地區地下水豐富，常年水位都在開挖范圍以內。 （2）砂卵石直徑大、含量高。成都平原地質狀況屬典型沖積砂夾卵石層，分布在地面3~5m以下，一般為稍密、中密、密實砂夾卵石層，地鐵大量的開挖斷面在中密砂夾卵石層以下，石子含量達50%以上，且“人頭石”分布不均。 （3）卵石和漂石強度高。 這就使成都地鐵施工存在三大難題，即： （1）地下水壓大。由于地下水位高，砂夾卵石層透水性強且含有大量細砂，如處理不當隧道內易產生噴涌災害性事故。 （2）大粒徑卵石和漂石處理難。若盾構施工過程中遇“人頭石”，只能通過盾構打開土倉，進行人工破碎，易產生掌子面失穩坍塌事故。 （3）盾構機行走姿態控制難度高。由于地層砂卵石直徑大、含量高，且地層較軟弱，盾構掘進極易造成跑偏，而糾偏時又易產生建筑空隙引起地面正常沉降，甚至產生塌陷事故。通過對成都地鐵施工工藝及地質條件的分析，初步分析成都地鐵施工重大危險源主要有如下五點： （1）盾構法的重大危險源：掌子面支撐。 危害表現：開倉時掌子面失穩導致相鄰建（構）筑或地表變形嚴重或產生噴涌。 （2）礦山法的重大危險源：襯砌支護。 危害表現：相鄰建（構）筑或地表變形嚴重或圍巖坍塌或地下涌水。 （3）明挖法的重大危險源：深基坑。 危害表現：相鄰建（構）筑變形或基坑壁坍塌。 （4）明挖車站施工的重大危險源：高大模板 危害表現：支模架失穩坍塌造成群死群傷。 （5）起重設備：塔吊或龍門吊 危害表現：塔吊折臂或倒塔，龍門吊傾斜事故。 對于明挖工程施工的安全管理辦法，我站已探索多年，并總結出由“專家咨詢、中介評價、行業管理”的行之有效的管理辦法。而盾構法和礦山法的施工安全管理，在我市的建設施工中尚屬新課題。5.盾構法施工導致安全隱患 成都地鐵1號線一期工程在市區紅花堰至火車南站的隧道區間絕大部分用盾構法修建隧道，它引起地層位移的主要原因是施工過程中的地層損失、地層原始應力狀態的改變、土體固結及土體的蠕變效應、襯砌結構的變形等。因此，能否有效控制地層位移（主要為地面沉降）是盾構隧道施工成敗的關鍵之一。 盾構法施工導致安全隱患主要表現在地面沉降。地面沉降一般可分為以下三類： 第一類：正常沉降 沉降原因：主要是施工現場的客觀條件，如地質條件或盾構施工工藝的選擇。 第二類：非正常沉降 沉降原因：主要是施工中盾構操作失誤而引起的，如盾構操作過程中各類參數設置錯誤、超挖、注漿不及時。 第三類：災害性沉降 沉降原因：施工中盾構開挖面有突發性急劇流動，甚至暴發性崩塌，使地面塌陷。主要原因是遇到地下水壓大或透水性強的顆粒狀土體不良地質條件。 引起地面沉降的因素主要有： （1）主觀因素：它同施工人員的工作態度、技術水平等因素有聯系，具體體現在： A.盾構嚴重超（欠）挖引起地面沉降，B.盾構機推進時，推進參數匹配不合理， C.盾構同步注漿不足， D.由于地層砂卵石直徑大、含量高，且地層較軟弱，盾構掘進極易造成跑偏， E.較長時間盾構停止推進，因千斤頂漏油而導致盾構后退。 （2）客觀因素： A.盾構的選型 B.由于注漿材料本身體積的收縮，產生“建筑空隙” C.盾殼移動對地層的摩擦和剪切，造成對土體的擾動 D.在土壓力的作用下，隧道襯砌的橢圓度變形也會引起沉降。6. 礦山法施工導致安全隱患 礦山法施工在成都地區尚無經驗，天府廣場南端工程北接天府廣場站，南接盾構施工區間，南端是盾構三標的盾構吊出井。南段暗挖工程108m，1號線北邊暗挖段及2號線東邊暗挖段均是成都地鐵的暗挖試驗段，同時為盾構施工預留的接口。在松散的砂夾卵石層內使用礦山法進行開挖，最大斷面達到12.7m，埋深最淺處只有2.4m，施工難度高，易發生坍塌事故。安全隱患主要表現以下六種類型： 第一類：地下涌水 主要原因：地下水位高，地下水壓力大。 第二類：隧道開挖時冒頂片幫 主要原因：成都地質狀況3~5m以下多為砂夾卵石層，地層結構松散，常含軟弱砂夾層。 第三類：地表沉陷和相鄰建筑物變形 主要原因：襯砌背后的建筑空隙填充不密實等因素。 第四類：支護結構失效 主要原因：設計方案考慮不周，支護結構選型或支設不當。 第五類：隧道通風不足導致中毒窒息 主要原因：通風設備選型不當，通風管路堵塞、破損。 第六類：觸電事故等其它因素 主要原因：未使用安全電壓，漏電保護設置不當。7.成都地鐵工程風險規避的幾點建議 依照《建設工程安全管理條例》和《危險性較大工程安全專項方案編制及專家論證審查辦法》，完善有專業針對性的專項施工安全管理辦法；按照成都現行的《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暫行辦法》、《成都市建設工程高（大）模板施工安全管理暫行辦法》、《四川省建筑施工起重機械設備安全管理暫行規定》，對地鐵施工的深基坑、高（大）模板、起重機械設備進行安全監督管理。同時，還要進一步完善相應的管理辦法、制度和標準： （1）建議制定《成都市地鐵工程施工安全監督管理暫行規定》。借鑒我市建筑工地的深基坑管理辦法，進行暗挖工程施工方案評估，加強安全監測。同時，積極構建專家參與的中介安全服務平臺，充分發揮社會安全中介機構或專家的力量，按照建設部《危險性較大工程安全專項方案編制及專家論證審查辦法》，要求施工單位對暗挖工程重大危險源部位施工時編制專項施工方案，專家對方案進行咨詢評估。同時，必須加強對地鐵施工現場沿線道路及相鄰建（構）筑物的安全監測。通過該規定的實施，從制度的建立來保障地鐵工程的安全施工。 （2）建議制定《成都市地鐵工程暗挖施工安全技術標準》。鑒于當前尚無國家性的關于地鐵暗挖工程施工安全技術標準，可借鑒北京、上海等地的地鐵工程安全管理的有益做法，根據我市的水文地質情況、建筑物的基礎形式、沿線的地下管網分布情況以及明挖、暗挖施工工藝方法等，建立和完善地鐵工程施工安全的地方標準，為地鐵工程施工安全管理提供技術保障。 （3）建議制定《成都市地鐵工程施工突發事故應急預案》。由于地鐵工程施工安全的隱蔽性、復雜性和巖土工程的不確定性，這樣，假如發生事故，可防止事故進一步擴大，最大限度地挽救生命和財產的安全。同時，可成立常設的搶險專家組，并定期組織演練。 （4）加強對地鐵工程監理單位的監督管理。應結合地鐵工程實際，根據國務院《建設工程安全生產管理條例》、《建筑工程施工安全監督導則》和《建設工程監理規范》（GB50319-2000）的要求，制定《地鐵工程安全生產監理工作的要點》，細化地鐵工程監理的安全管理工作，強化監理第二道安全防線的作用。 （5）建議成立成都市地鐵工程施工安全專家組。針對地鐵工程施工專業性強，施工難度大，危險源隱蔽的特點，應聘請在地鐵設計、施工、監理領域有豐富經驗的專家作為專家組成員，參加地鐵工程施工安全重大技術方案的會審和論證，參與相關技術標準的制定，參加地鐵施工重大危險點源抽查和專項整治活動，進而起到地鐵施工安全管理的智庫作用。
2.地鐵事故分析 事故主要由于施工技術和安全防護不當原因造成，造成事故由于施工技術原因有16起占66.6%，其中主要是由于地下水的防止不當或不可預見等原因造成事故。 安全防護原因有8起，占33.4%，其中主要是由于機械原因（如龍門吊等）造成事故。造成人員傷亡的分析如表2。 從上圖中可以看出，因為地鐵施工對地質環境造成的擾動而發生坍塌事故的占63%，這主要是由于地鐵工程是一項投資巨大、建設工期較長、技術復雜的大型工程項目。它面臨的“四大環境”。即“地表建（構）筑物環境、地下管線環境、地下水環境、地層覆蓋環境”均存在不明確性。再由于地鐵工程的隱蔽性、施工復雜性、地層條件和周圍環境的不確定性突出，這也加大了施工技術的難度和建設的風險性，從而導致事故的發生。3.成都地鐵1號線工程概況 成都地鐵1號線為南北方向主干線（如圖4），北起大豐，沿人民北路北延線、人民北路、人民中路、人民南路、人民南路南延線及南都西路、孵化園北干道、外環高速敷設，經會展中心、科技園后，沿人民南路南延線南下，止于華陽鎮廣都街附近。1號線線路全長31.6km，設23座車站。其中地下線長約22.44km，地上線長約9.16km；高架車站5座，地下車站18座。其中，地鐵1號線一期工程位于成都市中心城南北主軸線和主要客運交通走廊內，工程北起大沙河南側的紅花堰站，南止高新區孵化園站，沿線經過火車北站、騾馬市、天府廣場、體育館、火車南站等，線路全長15.998km，全線為地下站，設車站15座，主變電所2座，控制中心1處，車輛段及綜合維修基地1個，擬于2010年建成通車。4. 成都地鐵工程施工重大危險源分析 成都地鐵1號線位于成都平原東部前緣，屬岷江沖積沉積形成的扇狀向東和東南微傾斜的寬闊平原。基巖埋藏較深，工程建筑的持力層及圍巖主要是第四系松散地層，但不同的地貌單元，巖性及巖土組合也有較大差異。主要地質特點是存在獨特的“三高”，即： （1）地下水位高。成都地區地下水豐富，常年水位都在開挖范圍以內。 （2）砂卵石直徑大、含量高。成都平原地質狀況屬典型沖積砂夾卵石層，分布在地面3~5m以下，一般為稍密、中密、密實砂夾卵石層，地鐵大量的開挖斷面在中密砂夾卵石層以下，石子含量達50%以上，且“人頭石”分布不均。 （3）卵石和漂石強度高。 這就使成都地鐵施工存在三大難題，即： （1）地下水壓大。由于地下水位高，砂夾卵石層透水性強且含有大量細砂，如處理不當隧道內易產生噴涌災害性事故。 （2）大粒徑卵石和漂石處理難。若盾構施工過程中遇“人頭石”，只能通過盾構打開土倉，進行人工破碎，易產生掌子面失穩坍塌事故。 （3）盾構機行走姿態控制難度高。由于地層砂卵石直徑大、含量高，且地層較軟弱，盾構掘進極易造成跑偏，而糾偏時又易產生建筑空隙引起地面正常沉降，甚至產生塌陷事故。通過對成都地鐵施工工藝及地質條件的分析，初步分析成都地鐵施工重大危險源主要有如下五點： （1）盾構法的重大危險源：掌子面支撐。 危害表現：開倉時掌子面失穩導致相鄰建（構）筑或地表變形嚴重或產生噴涌。 （2）礦山法的重大危險源：襯砌支護。 危害表現：相鄰建（構）筑或地表變形嚴重或圍巖坍塌或地下涌水。 （3）明挖法的重大危險源：深基坑。 危害表現：相鄰建（構）筑變形或基坑壁坍塌。 （4）明挖車站施工的重大危險源：高大模板 危害表現：支模架失穩坍塌造成群死群傷。 （5）起重設備：塔吊或龍門吊 危害表現：塔吊折臂或倒塔，龍門吊傾斜事故。 對于明挖工程施工的安全管理辦法，我站已探索多年，并總結出由“專家咨詢、中介評價、行業管理”的行之有效的管理辦法。而盾構法和礦山法的施工安全管理，在我市的建設施工中尚屬新課題。5.盾構法施工導致安全隱患 成都地鐵1號線一期工程在市區紅花堰至火車南站的隧道區間絕大部分用盾構法修建隧道，它引起地層位移的主要原因是施工過程中的地層損失、地層原始應力狀態的改變、土體固結及土體的蠕變效應、襯砌結構的變形等。因此，能否有效控制地層位移（主要為地面沉降）是盾構隧道施工成敗的關鍵之一。 盾構法施工導致安全隱患主要表現在地面沉降。地面沉降一般可分為以下三類： 第一類：正常沉降 沉降原因：主要是施工現場的客觀條件，如地質條件或盾構施工工藝的選擇。 第二類：非正常沉降 沉降原因：主要是施工中盾構操作失誤而引起的，如盾構操作過程中各類參數設置錯誤、超挖、注漿不及時。 第三類：災害性沉降 沉降原因：施工中盾構開挖面有突發性急劇流動，甚至暴發性崩塌，使地面塌陷。主要原因是遇到地下水壓大或透水性強的顆粒狀土體不良地質條件。 引起地面沉降的因素主要有： （1）主觀因素：它同施工人員的工作態度、技術水平等因素有聯系，具體體現在： A.盾構嚴重超（欠）挖引起地面沉降，B.盾構機推進時，推進參數匹配不合理， C.盾構同步注漿不足， D.由于地層砂卵石直徑大、含量高，且地層較軟弱，盾構掘進極易造成跑偏， E.較長時間盾構停止推進，因千斤頂漏油而導致盾構后退。 （2）客觀因素： A.盾構的選型 B.由于注漿材料本身體積的收縮，產生“建筑空隙” C.盾殼移動對地層的摩擦和剪切，造成對土體的擾動 D.在土壓力的作用下，隧道襯砌的橢圓度變形也會引起沉降。6. 礦山法施工導致安全隱患 礦山法施工在成都地區尚無經驗，天府廣場南端工程北接天府廣場站，南接盾構施工區間，南端是盾構三標的盾構吊出井。南段暗挖工程108m，1號線北邊暗挖段及2號線東邊暗挖段均是成都地鐵的暗挖試驗段，同時為盾構施工預留的接口。在松散的砂夾卵石層內使用礦山法進行開挖，最大斷面達到12.7m，埋深最淺處只有2.4m，施工難度高，易發生坍塌事故。安全隱患主要表現以下六種類型： 第一類：地下涌水 主要原因：地下水位高，地下水壓力大。 第二類：隧道開挖時冒頂片幫 主要原因：成都地質狀況3~5m以下多為砂夾卵石層，地層結構松散，常含軟弱砂夾層。 第三類：地表沉陷和相鄰建筑物變形 主要原因：襯砌背后的建筑空隙填充不密實等因素。 第四類：支護結構失效 主要原因：設計方案考慮不周，支護結構選型或支設不當。 第五類：隧道通風不足導致中毒窒息 主要原因：通風設備選型不當，通風管路堵塞、破損。 第六類：觸電事故等其它因素 主要原因：未使用安全電壓，漏電保護設置不當。7.成都地鐵工程風險規避的幾點建議 依照《建設工程安全管理條例》和《危險性較大工程安全專項方案編制及專家論證審查辦法》，完善有專業針對性的專項施工安全管理辦法；按照成都現行的《成都市建筑工程深基坑施工安全管理暫行辦法》、《成都市建設工程高（大）模板施工安全管理暫行辦法》、《四川省建筑施工起重機械設備安全管理暫行規定》，對地鐵施工的深基坑、高（大）模板、起重機械設備進行安全監督管理。同時，還要進一步完善相應的管理辦法、制度和標準： （1）建議制定《成都市地鐵工程施工安全監督管理暫行規定》。借鑒我市建筑工地的深基坑管理辦法，進行暗挖工程施工方案評估，加強安全監測。同時，積極構建專家參與的中介安全服務平臺，充分發揮社會安全中介機構或專家的力量，按照建設部《危險性較大工程安全專項方案編制及專家論證審查辦法》，要求施工單位對暗挖工程重大危險源部位施工時編制專項施工方案，專家對方案進行咨詢評估。同時，必須加強對地鐵施工現場沿線道路及相鄰建（構）筑物的安全監測。通過該規定的實施，從制度的建立來保障地鐵工程的安全施工。 （2）建議制定《成都市地鐵工程暗挖施工安全技術標準》。鑒于當前尚無國家性的關于地鐵暗挖工程施工安全技術標準，可借鑒北京、上海等地的地鐵工程安全管理的有益做法，根據我市的水文地質情況、建筑物的基礎形式、沿線的地下管網分布情況以及明挖、暗挖施工工藝方法等，建立和完善地鐵工程施工安全的地方標準，為地鐵工程施工安全管理提供技術保障。 （3）建議制定《成都市地鐵工程施工突發事故應急預案》。由于地鐵工程施工安全的隱蔽性、復雜性和巖土工程的不確定性，這樣，假如發生事故，可防止事故進一步擴大，最大限度地挽救生命和財產的安全。同時，可成立常設的搶險專家組，并定期組織演練。 （4）加強對地鐵工程監理單位的監督管理。應結合地鐵工程實際，根據國務院《建設工程安全生產管理條例》、《建筑工程施工安全監督導則》和《建設工程監理規范》（GB50319-2000）的要求，制定《地鐵工程安全生產監理工作的要點》，細化地鐵工程監理的安全管理工作，強化監理第二道安全防線的作用。 （5）建議成立成都市地鐵工程施工安全專家組。針對地鐵工程施工專業性強，施工難度大，危險源隱蔽的特點，應聘請在地鐵設計、施工、監理領域有豐富經驗的專家作為專家組成員，參加地鐵工程施工安全重大技術方案的會審和論證，參與相關技術標準的制定，參加地鐵施工重大危險點源抽查和專項整治活動，進而起到地鐵施工安全管理的智庫作用。
