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第五届全国生态城市道路与地下道路规划设计、施工、新材料应用技术大会 2019-09-09
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软土地区地铁隧道联络通道

时间:2010年08月08日来源:本站原创 作者:ice-edu 点击:
 
   强有力管理是确保联络通道质量、安全的保障。
   2003年上海 发生“7.1联络通道事故”就是一起典型管理责 任事故,而由于种种原因,目前在施工管理环节上仍存在不少漏洞,体现在:
⒈施工技术方案制定缺乏严密的技术论证,应该进行专家评审的方案不经过评审,就盲目组织施工,大大增加了事故发生的可能性。
⒉施工技术方案不能有效贯彻执行,施工技术交底流于书面形式,现场管理人员对施工方案不了解,无法有效进行管理。
⒊关键部位施工把关不严,不具备开挖条件,贸然组织开
    挖。
⒋施工技术变更程序管理混乱,施工决策欠慎重,随意调整经审批的技术方案。
1.5经济风险
联络通道施工风险大,一旦发生事故会造成巨大的经济损失。因此,推行工程保险制度是规避工程风险的需要。如上海轨道交通4号线工程,在地处30多米的地下深层采用冻结加固暗挖法施工旁通道工程时,2003年7月1日发生坍塌事故,造成重大经济损失,保险公司进行赔付。因此,为规避风险,提高管理水平,开展工程保险工作十分必要。
2.软土地区联络通道施工突发险情应对案例
在软土地区采用土体加固暗挖工艺修建旁通道,在暗挖阶段是风险最大的阶段,一旦发生险情,产生水土流失,往往导致隧道变形、地面沉降等影响。在加强风险预防同时,对可能发生的风险做好应对措施,尽量减少损失。以下介绍某联络通道施工中发生突发险情的处置,以供借鉴:
2.1工程概况
某地铁隧道设计为内径φ5500mm的单圆隧道,管片厚度350mm,采用通缝拼装,。设计在上行线里程为C2K0+781.303m,下行线里程为C1K0+780.00m处设旁通道及泵站一处。在拟构筑旁通道位置上、下行线隧道的中心标高分别为-14.557m和-14.507,旁通道及泵站局部位于⑤2层微承压水层中,上下行线隧道中心距为12000 mm。该旁通道工程原采用深层搅拌法加固土体,矿山暗挖法施工。搅拌桩于隧道盾构推进前加固完成。搅拌加固范围为旁通道中心线两侧宽度各6.4m,总宽度为12.85m;沿旁通道轴线方向长19.7m;深度标高自隧道顶部以上3 m至旁通道结构底板以下3 m,见下图1。
                      
 2.2开挖准备情况
    在经过前期的准备在开挖前质监站、设计单位、施工单位、监理单位、建设单位进行了关键部位验收,认为具备了开挖条件,,主要体现在:
⑴深层搅拌桩加固施工期间每作业班制作试件一组,共计17组,经检测平均强度达到1.648Mpa。开挖前对四根桩钻芯取样,共计12件。经检测平均强度2.205Mpa。两项检测指标均满足设计要求强度1.5Mpa。
⑵由于是先加固后盾构穿越再组织旁通道施工,根据设计要求又对旁通道附近安排了二次注浆,注浆施工技术要求满足设计要求(注浆压力0.4Mpa,水灰比0.7 )。其中上行线第451环至462环注水泥74吨,下行线第585环至596环注水泥53吨)
⑶开挖前通过钢管片打探孔(三个),未发现有异常情况的发生。
⑷针对旁通道挖土及结构编制专项方案及应急预案,同时针对泵站底部3m有⑤2层微承压水层编制专项方案。
2.3突发险情经过
该工程旁通道从下行线开始开挖,钢拱架和木背板跟进支护。当开挖进尺至2.7m时发现在2.4m处底板突然涌砂冒泥,随后向旁通道内填入8吨水泥和若干砂袋在未能控制渗漏的情况下,紧急关闭防护门。由于安全防护门密封性能较差,承压水夹带流砂涌入隧道内,旁通道附近隧道管片不同程度产生变形、开裂、渗漏,部分螺栓拉坏,情况十分危急。
2.4所采取的抢险措施
承包方及时向本单位上级主管部门、建设单位、轨道交通建设指挥部、建设行政主管部门汇报情况,接报后有关人员及时赶赴现场,紧急成立专家组制定抢险方案,采取措施控制险情,包括:
⑴关闭安全防护门,防止流失的水土进入隧道内。
⑵从地面不同角度向加固体内注入聚氨脂进行应急堵漏(耗用6.25 吨),填充已开挖空间和防止水土流失进一步扩大。
⑶在加固体外围采用分层注浆方法注入水泥浆(耗用200吨)填充因水土流失形成的空腔,防止隧道和周边地面沉降。
⑷在地面施工4口降水井,以备堵漏效果不佳时降低承压水水头。
⑸隧道内支设紧急支撑,控制隧道结构变形。
⑹加强动态监控,对隧道结构变形及地面沉降进行持续监测。
下行线管片出现渗水
应急临时支撑
从地面注入的聚胺酯
聚氨酯渗入隧道
地面注水泥浆
施工监测
临时“米”字支撑
2.5受损隧道修复
通过采取一系列的措施,险情得以控制,从监测数据反映隧道结构、地面沉降趋于稳定,后组织隧道修复工作,并制定采用冻结法重新组织联络通道施工的方案。
3.软土地区地铁隧道联络通道 施工监理对策
监理是参建四方中重要一方,在建设管理体系中发挥着重要作用。在实施对软土地区地铁隧道联络通道施工监理期间,只有有效的辨识风险,采取有针对性的监理对策,才能对联络通道施工质量和安全提供有力的监督管理。
3.1熟悉地质水文资料
⒈参加勘察交底,掌握建设区域内地质和水 文特点,做到心中有数。
⒉认真仔细的分析勘察资料,发现勘察资料不全情况应及时向业主反映,组织补充勘察。
3.2严把方案评审关
⒈联络通道施工属于危险性较大分部分项工程,施工风险高,应经过专家评审。监理应协助承包方、设计方做好参与评审准备工作。(如方案预评审)
⒉监理不能错误认为,方案评审只是是设计方和承包方的事情,和自己无关。应积极参与到方案评审中,参加方案评审会议,领会专家对方案的评审意见,
⒊组织有关单位就专家评审回复意见讨论专题会议,督促承包方、设计方落实专家评审意见。
3.3严把资质审查关
⒈虽然审查设计资质不属于监理工作范围,但也应进行了解,尤其采用冻结法施工设计,需重点关注,不满足资质要求应及时向业主反映。
⒉审查专业分包单位资质文件,对专业分包单位在建类似工程进行实地考察,了解专业分包单位现场管理水平。
3.4严把方案审查关
⒈对方案的程序性、符合性、针对性进行审查,有具体审批意见。针对地质条件复杂、施工难度大的工程要送监理单位上级技术负责人审批。
⒉检查专家评审意见在设计、施工方案中的是否贯彻落实。
3.5做好监理工作交底
⒈对承包方就监理规划和专业监理细则进行交底,确保监理工作能顺利开展。
⒉对监理方内部工作交底,熟悉监理工作指导文件和施工方案。
3.6检查应急准备
⒈ 督促检查承包方健全应急体系和抢险机制,分级管理人员职责必须明确。
⒉审查应急预案,必须科学、合理、有针对性和可操作性。有条件督促承包方组织演练。
⒊督促检查应急人员、物资、设备现场必须落实情况,逐一现场核对,统一管理。未搁置在现场应急材料和设备,要有明确存放地点和联络方式。
3.7严把开工审查关
⒈督促检查承包方做好充足开工准备,包括技术、材料、人员、设备等准备,审查开工条件,不满足要求不签发开工令。
⒉在土体加固和开挖阶段之间设置停止点,进行关键部位验收,对是否具备开挖条件进行判断,符合要求才后能批准开挖。
3.8监督方案实施
    施工方案一经审批,不能随意调整。监理应加强对施工方案执行情况的监督,首先,所有监理人员都应熟悉施工方案的主要内容,掌握施工方法、顺序等关键性内容,其次通过日常监督检查方案实施情况,发现承包方擅自调整施工方案的行为时,应及时签发监理指令,予以制止。
3.9技术检测见证
技术检测是验证技术作业成果的重要手段,监理人员应对土体加固效果的检测工作进行见证,确保检测准确性、真实性。
3.10关键环节旁站
暗挖作业是风险最高的施工环节,监理应委派足够的专业监理人员轮流进行旁站监督,做好监理旁站工作记录,如实反映施工情况。
3.11严把工序验收关
熟悉联络通道施工工艺流程,上、下道工序严格按设计和规范、有关验收标准、技术规程组织验收,做好监理自身验收的记录,用数据和事实说话。
3.12动态关注监测数据
监测手段是确保联络通道施工安全的必须手段,监理应及时动态分析监测数据,次变量或累计变量超过报警值或数据反映异常时,及时组织承包方、设计方召开专题会议,共同分析原因,提出控制措施,不能存在侥幸心理。
引言
为适应人民群众日益增长的出行需求,我国众多城市都开始兴建或筹划建造地铁,一些大城市已进入建设高峰期。由于地铁建设工程数量、规模、难度越来越大,而参建各方管理能力逐渐饱和,在保持大规模建设的同时,伴随着诸多施工风险,给参建各方管理带来了新的挑战。在地铁隧道建设中,联络通道一般位于上、下行线区间隧道中部,常常与泵站合并建造,即起到联络作用,又起到了集排水作用,是区间隧道土建工程重要的组成部分。由于软土具有压缩性高、含水量大、强度低等特性,在软土地区修建联络通道好比在“豆腐上打洞”,具有施工技术含量高、施工风险大的特点,虽然联络通道相对而言工程量不大,但施工控制不当极易引发工程事故。 2003年7月1日上海曾发生过联络通道重大事故,这次事故损失惨重、影响很大、教训惨痛,可以说软土地区联络通道施工安全越来越受到建设工程领域的关注,如何确保软土地区联络通道施工期间安全、提升联络通道关键技术水平、有效的对联络通道风险进行预防和控制、是参建管理各方的在是联络通道施工管理中所面临的课题。
1.软土地区联络通道施工风险
根据软土地区地下水位高、土体强度低的特点,目前地铁隧道联络通道多数采用土体加固矿山法暗挖的方法,该方法首先通过有效的土体加固措施(常用深层搅拌法和冻结法),提高开挖土层强度、稳定性及隔水性能,然后在加固土体保护下进行开挖、支护、混凝土浇筑,从而形成联络通道结构。其中土体加固的效果好坏是确保安全开挖的前提,开挖阶段是施工风险最高的阶段,若施工控制不当,容易发生土体失稳或水土流失的情况,从而导致土体坍塌、隧道变形、地面沉降等突发险情。因此,正确认识造成软土地区地铁隧道联络通道施工风险的因素,采取针对性控制措施,规避、预防风险或减低风险损失,才能有效的确保联络通道施工安全、区间隧道安全和周围环境的安全。
1.1组织风险
  健全、有效的组织体系是实现联络通道工程质量、安全目标的决定性因素,随着我国基础建设大力发展,很多参建单位工程任务都达到饱和(尤其是那些资质高、业绩多的单位)。在这样的背景下,组织问题比较突出,体现在:
⒈承包人不能很好的履行投标承诺,往往是投标一套班子,实际投入一套
  班子。而发包人虽然在合同条款对承包人数量和资质有约定,但缺乏有
  效监管。
⒉现场管理组织体系不健全,一方面管理人员数量少、管理力量薄弱,关
  键部位(工序)施工不能监督到位或能力不足,另一方面管理人员能力
  不足,没有管理类似工程经验和水平,从而导致现场管理上失控。
⒊现场应急组织体系不健全,面对突发险情,应急响应迟钝,联络渠道不
  畅通,应急物资、设备、人员不能及时到位,延缓抢险时机。
1.2环境风险
准确掌握建设区域内环境条件是保护环境的前提。联络通道施工面临环境风险一方面是软土地区地质和水文特点造成的,根据软土地区地下水位高、土体强度低的特点,联络通道需通过有效的土体加固措施,确保开挖安全,若加固土体效果不佳,容易产生水土流失,造成地面沉降、隧道变形,尤其是若联络通道(或泵站)底板下受承压含水层或微承压含水层影响,施工风险更高。另一方面地铁隧道建设区域多数位于城区,地面既有或在建的建筑(构)物多、浅部又埋设诸多地下管线,尤其是城市繁华地段,情况更为复杂。一旦因开挖造成地面沉降而影响环境,后果不堪设想。
1.3技术风险
1.3.1 勘察缺陷
   地质水文勘察资料是拟定施工技术方案的重要基础资料,一般情况下区间隧道一般都有详尽地质资料,而由于联络通道由于工程量不大,往往容易忽视,表现在联络通道建设区域内没有详勘完整资料,无论是勘探孔数量和深度、水文分析、地质分析及对施工的影响分析深度不够,给施工风险的准确评估、施工方案的针对性编制、风险源的有效防范带来了难度。而施工期间承包方在没有详勘资料前提下,只是依靠周边勘察资料或经验来推断联络通道建设区域内地质水文条件,给联络通道施工留下极大隐患。
1.3技术风险
1.3.2设计缺陷
   设计图纸是施工的直接依据,只有高质量设计方案才能为安全施工提供必要技术支撑。在联络通道设计风险主要体现在设计缺陷上,导致设计缺陷原因是多方面的,可能由以下因素造成: 
⒈设计单位仅有区间隧道结构设计资质,而无冻结法加固专项设计资质和经验,只是依靠总包委托的冻结法分包单位进行设计。
⒉冻结设计中有关冻土力学参数的选择、冻土帷幕设计随设计部门的变化而方法各异,且由于计算模型和三维有限元计算的不同,得出的安全系数差异很大,缺乏统一的技术规程,易留下安全隐患。
⒊设计深度不够,如安全防护门没有专项设计,其强度、刚度、密封性能不能保障;采用冻结法施工未对解冻和融沉注浆进行详细设计。
 1.3技术风险
1.3.3方案缺陷
       施工方案的好坏直接影响工程成败,联络通道土体加固暗挖工艺是比较成熟的施工技术,经过不断完善已被广泛运用,虽然成功的案例不胜枚举,但监理在审批方案时,经常发现以下问题,包括:
⒈未选择适宜的土体加固方法或施工参数设定不合理(如深层搅拌法水泥掺量,冻
  结孔的布置间距等),无法达到设计要求的加固效果。
⒉土体加固效果检测手段不完善,如深层搅拌法加固可通过钻芯取样检测土体加固
  强度,但加固土体均匀性(达到设计要求的渗透系数)仍然无相应的标准及手
  段。
⒊开挖土体顺序安排不合理、开挖步距过大、支护措施不完善。
⒋监测措施缺少针对性,报警参数的取值与实际工况相比明显不合理,不能及时对
  异常情况作出准确的判断,无法真正为联络通道施工起到保驾护航作用。
⒌应急措施考虑不周全,如在承压水(或微承压水层)施工没有考虑设置备用降压
  井或冻结孔在钻进时的防范;设备运转不能确保电力供应持续;一般水平通道设
  置安全防护门,而垂直泵站没有设置防护门等。
⒍应急预案无针对性或不切实际,无法实施。一旦发生突发险情,不能及时有效的
  控制险情。
1.4管理风险
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