地鐵建設(shè)工程事故統(tǒng)計分析
時間:2022-11-08 08:40:50
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摘要:通過對上海軌道交通運營事故和幾類典型工程事故如盾構(gòu)推進(jìn)事故、基坑事故、礦山隧道事故和臨時結(jié)構(gòu)工程事故的統(tǒng)計和分析,針對工程的安全問題提出借鑒和事故預(yù)防對策,使軌道交通工程更加安全可靠。研究表明,上海地鐵工程事故發(fā)生次數(shù)較多,主要以基坑事故為主,表現(xiàn)為滲流破壞和坑內(nèi)滑坡,根據(jù)工程建造的必要環(huán)節(jié),確定了造成基坑工程事故的原因大多為施工因素。研究成果將為上海軌道交通的遠(yuǎn)期規(guī)劃和國內(nèi)其他城市的軌道工程安全建設(shè)提供基礎(chǔ)參考數(shù)據(jù)。
關(guān)鍵詞:上海軌道交通;安全;工程事故;統(tǒng)計分析
1引言
我國的城市軌道交通正處于高速發(fā)展的階段,地鐵作為現(xiàn)代城市的交通命脈,其安全性扮演了一個及其重要的角色[1]。由于地鐵工程建設(shè)過程的不確定性和特殊性,其建設(shè)過程中發(fā)生的工程事故和重大運營事故從未完全停止過[2-3]。在城市軌道交通的建設(shè)過程中,掌握的建設(shè)技術(shù)不純熟,熟練的專業(yè)人員的缺乏,地鐵施工經(jīng)驗的不足,施工管理制度的不完善,加上城市的高密度布局等,擴大施工環(huán)境的復(fù)雜程度,建設(shè)事故發(fā)生率居高不下[4]。2009年12月22日,上海軌道交通1號線發(fā)生了一起嚴(yán)重的工程事故。當(dāng)時1號線發(fā)生電力方面的故障,造成兩輛地鐵列車相撞,導(dǎo)致1號線整條線路在運營高峰時段癱瘓近4h,約有50萬名市民的行程受到影響,也因此造成了巨大的經(jīng)濟損失。這是數(shù)十年來,上海第一次發(fā)生這樣嚴(yán)重的地鐵事故。這些事故在對城市地鐵運營安全建設(shè)發(fā)出提醒的同時也提出了質(zhì)疑[5]。地鐵建設(shè)是位于城市中心的線形建設(shè),與一般工程相比,地鐵建設(shè)所遇到的地質(zhì)變化和工程環(huán)境復(fù)雜程度要高出許多,且地鐵工程的技術(shù)條件要求較高,地鐵工程建設(shè)的施工隊伍不僅需要大量的專業(yè)人才,也需要專業(yè)工程師累積一定的施工經(jīng)驗[6]。當(dāng)前,我國正處于經(jīng)濟快速發(fā)展的時期,城市人口在經(jīng)濟的刺激下增長迅速,相對發(fā)達(dá)的城市在高峰時段交通擁擠現(xiàn)象明顯[7]。在發(fā)展的同時,難以避免地造成社會資源緊張的局面,加劇了工程項目帶來的風(fēng)險。在北上廣及一些具備較完整地鐵體系的城市中,沒有發(fā)生過安全事故的城市數(shù)量幾乎為零[8]。以上海為例,復(fù)雜的地質(zhì)條件,較差的土壤情況等因素導(dǎo)致軌道交通系統(tǒng)出現(xiàn)了較多的安全事故,其中包括建設(shè)階段的工程事故和運營階段的運營事故[9]。對城市軌道交通事故案例進(jìn)行統(tǒng)計并加以分析,可以給今后的地鐵發(fā)展提供更加安全的保障。
通過對上海地鐵在建設(shè)過程中發(fā)生的工程事故統(tǒng)計分析得出:塌陷和坍塌是事故發(fā)生的主要類型。將這幾種事故對周邊環(huán)境的影響按破壞物不同分為以下四種形式:臨時結(jié)構(gòu)坍塌、路邊坍塌、管線破壞、周邊建(構(gòu))筑物傾斜、開裂等,除此之外的其他影響較小,各類影響因素占比參見圖1。分析結(jié)果顯示:上海軌道交通自建設(shè)以來的各類事故里,發(fā)生頻率最高且結(jié)果往往非常惡劣的是基坑事故。在地鐵基坑施工過程中,地質(zhì)條件復(fù)雜,地下管線密集,地鐵周邊建筑物情況不明等原因,增大了基坑工程的不確定性和不穩(wěn)定性,因此基坑事故的發(fā)生率相對較高[10]。滲流破壞、坑內(nèi)滑坡、機械傷人是最易發(fā)生的三類事故,其各自占比如圖2所示。
3上海地鐵建設(shè)工程事故原因統(tǒng)計
從全國8個主要地鐵建造城市車站基坑事故統(tǒng)計分析,發(fā)現(xiàn)最常發(fā)生的三類事故是:滲流破壞、支撐失穩(wěn)、坑內(nèi)滑坡。機械傷人的事故案例較少,但在上?;邮鹿手邪l(fā)生數(shù)量偏多。從表1可以發(fā)現(xiàn),上海發(fā)生基坑事故的次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多于其他城市,這跟上海土質(zhì)疏松、固結(jié)度低等有關(guān),滲流破壞不僅占上海基坑事故的主要部分,在其他城市也較易發(fā)生,可見滲流破壞是必須要重點關(guān)注和預(yù)防的?;又械膰o(hù)結(jié)構(gòu)缺陷也易導(dǎo)致基坑遭受到滲流破壞,這一類破壞形式具體可以分為內(nèi)部結(jié)構(gòu)銜接不夠嚴(yán)實和縫隙處夾雜雜質(zhì)兩種主要形式,還伴有降水問題。將收集到的國內(nèi)五十余起基坑類事故進(jìn)行統(tǒng)計分析,結(jié)果如圖3所示,可以看出坑內(nèi)滑坡、支撐失穩(wěn)和滲流這三種類型的事故占了絕大部分(88%),相關(guān)滲流破壞占到62%。從勘察、設(shè)計、施工對基坑事故的致因分別進(jìn)行統(tǒng)計,結(jié)果如圖4所示。由施工因素造成基坑事故次數(shù)高達(dá)80%以上,這跟我國工程事業(yè)快速發(fā)展也有圖3基坑事故類型分布圖一定聯(lián)系,盲目追求施工速度,導(dǎo)致了施工質(zhì)量的下降。為了更深入了解引起基坑破壞的原因,結(jié)合工程案例分別對滲流破壞、支撐失穩(wěn)、坑內(nèi)滑坡這三類最常見的事故類型進(jìn)行剖析。3.1滲流破壞事故原因統(tǒng)計分析。滲流破壞是影響城市基坑穩(wěn)定最多的一類形式,這類形式中圍護(hù)結(jié)構(gòu)缺陷占到76%,是導(dǎo)致基坑受到破壞的主要因素,具體表現(xiàn)在內(nèi)部圍護(hù)結(jié)構(gòu)銜接不夠嚴(yán)實和縫隙處夾雜雜質(zhì),其他影響因素及占比如圖5所示。人為因素引發(fā)的滲流所占比例甚少,僅為4%,可見要想避免此類破壞,在施工中保障圍護(hù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量是關(guān)鍵,另外還要保證主要降排水設(shè)備的正常運作。3.2支撐失穩(wěn)事故原因統(tǒng)計分析。這一類事故主要由支持結(jié)構(gòu)支持力不足造成破壞。由圖6可以看出,因為結(jié)構(gòu)內(nèi)部缺乏內(nèi)固環(huán)境,在碰上外界沖力和壓力就難以對維護(hù)結(jié)構(gòu)產(chǎn)生支撐作用。根據(jù)調(diào)查顯示,事故頻發(fā)的一個重要因素是施工人員安全意識的問題,這部分難以在統(tǒng)計數(shù)據(jù)中表現(xiàn)出來,但這個因素往往占了超過一半的比例,必須引起足夠重視。其次就是要避免設(shè)備和設(shè)備之間的摩擦和接觸,因為涉及到大工程,往往設(shè)備和機器都是高重量的,一點點摩擦可能就可以產(chǎn)生很大的力,導(dǎo)致支撐失穩(wěn)破壞,這也占了一定比例。3.3坑內(nèi)滑坡事故原因統(tǒng)計分析。一般來說,雨季或者土體被水浸泡時,施工環(huán)境最容易使發(fā)生滑坡破壞(圖7),比如降水措施如果沒有做好(過半的比例)、坡度過大引起土體失衡等原因,都容易造成滑坡破壞。圖7坑內(nèi)滑坡事故原因統(tǒng)計圖根據(jù)這三種基坑工程事故原因的統(tǒng)計分析,可以看出支撐失穩(wěn)大多是內(nèi)外受力差異過大造成的。滲流破壞是水通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)縫隙對結(jié)構(gòu)施加水壓力造成破壞;同樣地,坑內(nèi)滑坡與滲流和維護(hù)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性也密切相關(guān)。
4結(jié)論
(1)上海與其他城市一樣,軌道交通基坑事故超過半數(shù)以上為滲流破壞。(2)預(yù)防基坑工程事故最重要的工作部分是保障施工因素的穩(wěn)定和低風(fēng)險,規(guī)范工作人員操作和施工流程非常重要。(3)在上海軟土地區(qū)進(jìn)行地鐵車站基坑施工,要在充分了解地質(zhì)條件下做好地下水的防排工作,同時做好基坑和周邊環(huán)境的監(jiān)測工作。
作者:曹權(quán) 龔姝華 李培剛 單位:上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)
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