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地铁工程建设风险控制与管理.ppt

地铁工程建设风险控制与管理

教育文库
2018-11-12 0人阅读 举报 0 0 暂无简介

简介:本文档为《地铁工程建设风险控制与管理ppt》,可适用于工程科技领域

地铁工程建设风险控制与管理北京市轨道交通工程建设指挥部专家委员会专家、安委会顾问专家崔玖江一、地铁工程建设的主要特点与风险、工程地质、水文地质条件复杂地铁线路所处地层的工程地质、水文地质条件复杂尤其是车站与区间隧道埋置深受地下水影响甚大。车站采用明挖法或浅埋暗挖法修建以及区间隧道采用浅埋暗挖法修建必须采取人工降水或帷幕隔水措施以创造无水作业条件同时还要解决好经人工降水或帷幕隔水后车站与区间隧道所存残留水。处理地下水既是工程施工的重点也关系到工程施工的安全。地铁工程施工如工程地质、水文地质条件未查清就盲目施工,或处理措施不当,则会酿成重大事故。、工程环境条件复杂车站采用明挖法或浅埋暗挖法修建修建且多处于十字路口施工不仅对交通有一定的影响由于地下管网密布且邻近建筑物工程环境条件十分复杂,施工具有很大的风险。区间隧道采用盾构法或浅埋暗挖法修建且在城市干道下或下穿、侧穿建筑物修建同时穿越河流、铁路及多种地下管线等施工中具有很大的风险。因而确保地面不发生过量沉降和坍塌确保建筑物、道路、铁路、河流及地下管线等的安全十分重要。、地铁工程在市中心区多为地下线,工程结构形式多,施工工法多施工难度大不可预见因素多施工风险大车站明挖法、盖挖法、浅埋暗挖法区间明挖法、盾构法、浅埋暗挖法例如:北京地铁号线二期的莲花池站处于三环路下,交通导改及地下管线改移难度大等原因,改为浅埋暗挖法修建,施工难度甚大公主坟站采用浅埋暗挖法修建且穿越地铁号线车站地铁号线两侧建筑甚多地下管网密集且在城市主干道下修建地铁号线从鼓楼站经地安门站需下穿众多建筑物等。因此工程施工不仅难度大且风险也很大。、为缓解大城市交通拥挤问题,目前全国有座城市正在修建地铁,工程规模之大,投资之多,工期要求之短,质量要求之高,建设管理、勘察、设计、施工、监测等方面人才之不足及经验之贫乏,均前所未有。因此,增加了地铁工程建设的安全风险。、工程前期工作量大工作难度增大新建线路涉及面广拆迁占地范围较大地下管线加固、改移和交通导改等协调工作量大、难度大甚至制约工期。二、浅埋暗挖法、盾构法及明挖法修建地铁工程及地下管线处置应注意的问题及规避工程风险之对策、浅埋暗挖法修建车站及区间隧道应注意的问题及对策浅埋暗挖法与明(盖)挖法相比具有拆迁占地少、不扰民、不干扰交通、节省大量拆迁投资等优点与盾构法相比具有简单易行勿需太多专用设备灵活多变适用不同地层、不同跨度、多种断面形式节约设备投资适合我国国情等优点。同时也存在如下问题:()浅埋暗挖法施工虽然拱顶有小导管超前支护但掌子面是敞开的掌子面的稳定关系到隧道本身和地面的安全。()浅埋暗挖法支护主要由人工完成施工质量受人为因素影响较多喷射混凝土质量离散性较大二次衬砌施工缝、变形缝质量不易保证。()施工中不确定性因素比明挖法和盾构法工法要多施工风险也相应增大。北京西大望桥桥南人行通道暗挖路面塌方北京某热力隧道竖井井壁开裂南京地铁施工致市区主干道路面塌方采用浅埋暗挖法修建的北京地铁五号线崇文门车站导坑钢筋支架倒塌事故北京地铁五号线崇文门车站采用暗挖法施工地下管线众多还要穿越正在运营的崇文门环线地铁在地下施工要保证施工安全的难度很大。支撑钢筋的剪支架突然滑脱导致整个底梁钢筋倾覆是造成此次事故的主要原因。工人没有选择合适的逃生方式没有朝外跑反而朝里跑也是事故的一个原因。)塌方)涌水或渗水(突水))隧道结构变形过大)周围建(构)筑物、路面及地下管线的破坏)施工过程中的人员伤亡事故)周围环境破坏采用浅埋暗挖法施工时应当在施工前详细调查工程地质及水文地质条件施工过程中出现异常情况时应立即采取必要的措施将问题抑制在萌芽状态将事故造成的损失减少到最小最大限度地确保工程施工安全。具体对策如下:浅埋暗挖法施工易发生的问题主要在下列几个方面:()暗挖隧道严格遵循“管超前、严注浆、短进尺、强支护、快封闭、勤量测”和”先探后挖、先注浆后开挖”的施工原则进行施工控制地层的下沉量同时还应注意以下事项:①合理设计格栅的节点和连接方式加快格栅架立速度缩短封闭成环的时间必要时增加喷射混凝土厚度。②施工中要注意对施工工艺的控制采取小分块、短进尺、快封闭的手段减少对地层的扰动尤其要处理好拱脚变形的问题③在土方开挖过程中洞内加强横向支撑限制土体的侧向变形④施工中要加强洞内和地面建(构)筑物的监控量测并做好记录发现问题及时采取有效措施并反馈信息。()有效实施前期降水或注浆堵水措施创造无水作业环境。()进行施工方案的优化合理确定开挖面参数。()加强地下管线的监控量测通过监控量测及时掌握其变形情况及时调整施工工艺确保地下管线的保护管理在可控状态。()不良地质地段必须采取特殊的施工技术措施如进行地质改良、缩短循环进尺、上半断面拱脚加设锁脚注浆锚管等措施以防止沉降超限。()喷射混凝土施工时应预留注浆管支护完成后压注水泥浆或水泥砂浆回填背后空隙并加固被扰动土体。()合理选择小导管及注浆参数以保证加固地层和堵水效果。()增大支护刚度并及时施作二次衬砌使地层变形尽快趋于稳定。()减小开挖进尺上下台阶平行作业并施行工作面前方的预加固。()采取可靠的地层预加固和支护技术控制地层沉降主要包括:超前注浆、掌子面注浆、初期支护背后注浆、径向注浆(形成加固圈)等。、盾构法修建区间隧道应注意的问题及对策盾构法施工是在盾构机壳体的保护下进行掘进的。首先在掘进时周围有钢筒保护掌子面有土压平衡施工安全性好。其次盾构法开挖、装渣、支护全部机械化作业衬砌环为工厂预制施工质量易控制和保证防水效果比较好。因此从整体上来说盾构法施工时的安全风险性是比较小的。但由于施工中各种不确定性因素的存在盾构法施工仍存在工程风险和发生安全事故。盾构施工在不同阶段易发生安全事故见下表:施工阶段可能存在的安全事故盾构进出洞阶段工作井塌方盾构进出洞漏水漏浆盾构进出洞时机械故障盾构进洞时轴线偏离过大盾构推进阶段土仓压力设置不当盾构正前方工作面失稳盾构前方地层出现空洞盾构遭遇障碍物注浆参数控制不当运输车脱轨、碰撞盾构推进中轴线控制不佳盾尾密封失效管片接头漏水漏浆管片拼装时碰撞、就位不准盾构机及其辅助设备故障其它盾构施工事故实例盾构始发事故某综合管廊隧道处于含水砂层中采用盾构法修建内径m、外径m复土层厚约m。始发井端部土层采用旋喷桩注浆加固由于加固不当盾构没有始发即被淹没在竖井中。水沙淹没到盾构刀盘中心盾构被水沙全部淹没盾构壳体依然可见正在竖井中处理的盾构状况加固不当引起的始发竖井密封出现问题水流喷出喷涌而出的Bar压力泥沙!一天之后流出的清水状况盾构到达事故盾构机到达接收井外土体为含水砂层因加固长度不足及加固质量差引起的地面塌陷。最深达米加固体没有坍塌的部分盾构到达无法正常进行导致接收环境充满水沙进行盾构接收竖井中充满水沙等待盾构到达!北京地铁M盾构出洞盾构接收井外地面沉陷法国某地铁工程盾构塌方事故上海M联络通道塌方引起地面沉降和建筑物倾斜盾构施工规避安全风险对策:防止盾尾漏浆措施()提高同步注浆质量与管理()加强盾尾舱的管理()盾尾漏浆对策防止隧道上浮措施在盾构掘进过程中加强隧道监测是防止隧道上浮的积极措施对盾构机和管片进行姿态控制能够有效控制隧道上浮。盾构法施工下穿建筑物的对策()合理设置土压力值保持正面平衡防止超挖和欠挖()穿越时降低推进速度控制总推力减少土层扰动()穿越前调整好盾构姿态穿越时减少纠偏次数及纠偏量减少土体的扰动()在穿越邻近建筑物地段保证一次穿过不能中途换刀如实在避免不了在上部地段换刀则要事先进行充分预案。首先从盾构前部预留的超前加固装置对土仓上部及前方顶部的土体进行注浆加固以保持开挖面稳定不出现塌方然后再对土仓加气压后更换刀具。砂卵石地层与其它地层相比具有明显的特殊性盾构掘进存在较大的困难主要体现在以下几个方面:()砂卵石是一种典型的力学不稳定地层地层反应灵敏开挖面不稳定容易产生坍塌()砂卵石颗粒的塑流性极差土压平衡不易控制而且土渣向外排出也较困难()砂卵石切削机理不明盾构推力与刀盘扭矩难以确定()刀盘、刀具磨损严重。因此砂卵石地层条件下的盾构掘进具有其特殊性必须根据地质条件的变化来研究盾构机械选型和各个参数的确定并寻求最佳掘进模式以及减磨、降矩的技术措施。盾构在砂卵石地层掘进的问题目前在很多地铁盾构施工中尤其在砂卵石地层条件下刀盘及刀具的磨损现象十分严重地层变形规律不明管片拼装质量的评价及一次性换刀掘进等存在着诸多的难题特殊地段处理技术尚未有效解决。因此在北京的砂卵石地层条件下土压平衡盾构施工的关键技术就是要解决刀盘切削、耐磨降矩、安全换刀、土压力控制、地层变形控制、特殊地段施工等问题、明挖法修建车站及区间应注意的问题及对策明挖施工地铁车站或区间由坑内土体加固和降水、挖土、支撑、内衬结构施做和监测等工序组成其中基坑开挖阶段的挖土和支撑往往是决定基坑工程最终安全与否的重要因素是工程成败的关键工序也是基坑工程安全事故集中出现的阶段。通过对明挖法施工的基坑事故的风险分析可知明挖法施工容易导致的安全事故大致可分为种如下表所示。在下表中的~项其最终的结果是导致基坑坍塌、周围建(构)筑物、地下管线破坏以及人员伤亡。编号安全风险事故基坑侧壁渗漏支撑系统失稳坑底隆起破坏围护结构整体失稳坑底管涌、流砂坑内滑坡围护结构折断或大变形周围建(构)筑物损伤或破坏路面破坏人员伤亡及财产损失某基坑采用土钉墙和桩锚联合支护受地下水渗漏影响导致坍塌从南向北看北京地铁某基坑坍塌情况北京地铁某基坑围护桩间距不一地铁风井基坑塌方事故杭州地铁一号线湘湖站基坑垮塌事故示意图杭州地铁湘湖站基坑事故中“眼见路面开始裂开”的场面杭州地铁湘湖站工地塌陷事故中多辆汽车掉入水中杭州地铁湘湖站基坑垮塌事故现场塌陷面积宽约米长米约有米深杭州地铁事故现场确认辆车陷入坍塌口人被埋坍塌处杭州地铁事故十多台抽水机在排水事故现场调集多人的队伍昼夜救援工程车辆在事故现场附近拆除已成危房的民居为救援的需要杭州地铁塌陷事故附近房屋已全部推倒损失可见一斑基坑施工规避安全风险对策:()基坑开挖过程中的时空效应()基坑钢管支撑的质量控制()基坑开挖纵向入坡的坡度控制()做好深基坑内排水工作()合理确定结构施工段长度减少基坑暴露时间()严禁在基坑周边堆放、瞬时增加荷载()加强对基坑开挖施工全过程的监控、妥善处理好地铁施工与地下管线的关系()北京地下管线的现状及特点管线修建年代久:北京城最古老的地下管线可追溯到多年前元朝建大都城时修建的排水沟渠。北京地下管线分布密集种类繁多建设年代远近不一并分属多个管理部门。如北京地铁黄庄站结构施工范围内有条管线分属家单位仅各种管线的井盖就有个。供水管网中部分管线使用年限过长部分管道从材料质量上、防腐性能上均不能满足安全供水的要求。经过数十年的运作和使用这部分管线已处于超期使用安全系数极低。()、管线破坏变形实例管线破损(破坏)或渗漏安全事故比例较大。在近几年地铁施工发生的例事故中其中有例是管线渗漏或破裂造成的占总案例的。其中电力管线(或电缆)破坏例意外水害(上层滞水)例其余则是因雨(污)水管线、上水管线破裂或渗漏造成地面或基坑的塌陷事故。一些管线破坏的图片见下图所示。地铁施工导致上水管断裂北京地铁东三环塌陷事故年月日下午点左右京广桥东侧米路南的一处下水井口阀门脱落米高的水柱冲破井盖拔地而起造成沿路交通拥堵路面结冰经分钟抢修后才堵住井口。管线破裂或渗漏具有突发性或隐伏性由于各种管线埋藏在地下不容易探明管线的确切位置在施工时发生事故前没有任何预兆。在上述例案例中除了例电力(电缆)管线是由于私自钻孔或盲目施工造成之外其余的均是由于管线破裂渗漏造成涌水或渗水引起周围土体的坍塌且塌方时难于控制。造成的后果严重社会影响大由于地铁车站和区间线路基本上与地面主要交通干线连接在一起且通过大量的居民或办公楼。由于管线的破裂造成居民停水、停电、中断通信信号以及发生交通阻塞(如东三环京广桥主路部分路段被迫采取双向交通管制措施东三环东侧辅路被临时封闭)造成的社会影响极大。雨污水管线断裂情况北京地铁东三环塌陷事故北京东三环路面塌陷污水倒灌南京地铁二号线一系列事故中路面塌陷形成的空洞南京地铁汉中路事故现场地铁相关人士表示由于汉中路沿线地下有许多“盲管”特别是一些年代久远的老污水管道基本上是放任污水在地下渗漏。正是这些渗漏的污水才导致土壤流失加上附近复杂的地质所有才形成了空洞造成了坍塌。南京地铁二号线汉中路事故中工作人员向塌方处抛下填充物()管线安全控制措施在地铁施工过程中进行管线的安全控制是非常必要的不但可以保证管线的安全同时也能避免因管线问题诱发的地铁及周边其他建(构)筑物的安全事故。具体控制措施可从以下几方面着手。详细了解施工场区的管线情况要实现地下管线的安全控制首先必须了解施工场区管线信息包括:)管线埋置深度、管线走向、管线及其接头的型式、管线与基坑的相对位置等。可根据城市测绘部门提供的综合管线图并结合现场踏勘确定。)管线的基础型式、地基处理情况、管线所处场地的工程地质情况。)管线所在道路的地面人流与交通状况以便制定适合的测点埋设和监测方案。制定科学合理的管线控制标准和工前加固方案根据管线探查的结果结合施工场区的地质条件、施工方法等在施工前要对管线的受力和变形进行预测分析并综合考虑管线的使用功能、埋设年代、材质、构造、接头形式等诸因素借助已有的控制标准对管线的安全性作出评价并制定出科学合理的管线变形控制标准以确保管线在地铁施工期间的安全。对于无法满足控制标准的管线应在地铁施工前进行加固提高其抗变形能力。对于影响地铁施工安全的管线如渗漏严重的管线在地铁施工前也应采取有效措施进行治理如注浆等。采取切实有效的监测方法对地下管线进行跟踪注浆加固和开挖暴露后对其进行结构加固等多种方法属于对其本体进行的主动保护的方法而对地下管线进行监测是对其进行的一种间接保护在地铁施工期间实施有效的监控量测是非常重要的一项工作。地下管线的监测内容包括垂直沉降和水平位移两部分一般而言相对于水平位移沉降监测更加重要。地下管线测点重点布置在有压管线(如煤气管线、给水管线等)上对抗变形能力差、易于渗漏和年久失修的雨污水管也应重点监测。测点布置在管线的接头处或者对位移变化敏感的部位沿着管线延伸方向每~m布置一个测点。施工过程中管线安全的动态控制)针对管线的具体情况并结合必要的数值计算和理论分析给出管线或管线对应地表的沉降控制标准。)对管线或对应地表的沉降控制标准进行阶段分解给出各关键施工步序完成后管线沉降的控制标值形成各施工步序的控制标准或称控制目标只要单个步序的沉降值得到控制则管线的允许沉降值就能得以控制即通过阶段目标的控制实现管线总体目标的控制。)做好地表空洞和富水异常区的处理按照空洞探测结果及时安排地表空洞和富水异常区处理特别是要在开挖施工前处理完成提高土体密实性减少沉降发生。)认真做好施工准备和施工组织细化施工工艺做好开挖初期支护中的“快”和“紧”:“快”是快速施工快速封闭“紧”则是初期支护和土体间顶紧不留空隙。加强回填注浆工艺及时填充初期支护和土体间空隙。)在地铁工程近距离穿越重要地下管线时要相应对地铁施工参数作出调整以确保邻近管线的安全如加强小导管超前注浆、缩短开挖进尺、加密初支格栅等。)施工过程中根据监控量测数据当发现管线渗漏或管线的阶段沉降超过阶段控制标准时应采取有效措施如在洞内打设注浆钢花管对管线下方及周围软化土体加固提高地层抗变形能力。)当管线变形过大时为保证管线安全必要时可对其实施过程恢复。)施工中必须加强监测及时进行数据分析反馈指导施工。重视不良地质、探查工作并认真处理杜绝事故的发生施工风险处理注意事项根据国内外隧道与地下工程事故的经验教训明挖基坑及暗挖车站、隧道邻近或下穿雨污水管、给水管线等由于覆土薄、管线渗漏及处理措施不当等原因易造成重大事故因此对带水管线处理要慎重。地铁九号线、十号线二期工程区间大部分采用盾构法修建而穿越地层为卵砾石且有漂石(漂石粒径最大达mm)。盾构在这样地层中掘进刀具磨损严重换刀频繁且风险大如遇大粒径漂石则破碎困难严重时盾构掘进停滞被迫破路开挖竖井处理施工难度大且影响道路交通对此应引起高度重视。对工程风险处理一是摸清情况二要贯彻“预防为主安全第一”的方针制定对策有效措施有力三要进行专项设计严格按图施工严格施工纪律四要进行工后评估确保质量。三、强化工程建设管理采取有力措施,规避工程建设风险,确保地铁工程建设安全顺利进行思想重视明确安全管理目标健全安全管理体系对工程施工风险要有充分的认识著名的墨菲定律说有可能造成的差错必将造成。它告诉我们:事故是可能发生的因为客观上存在着导致事故发生的薄弱环节。工程风险是客观存在的但只要思想上重视措施得力风险是可以规避的。安全管理目标是用全面系统的实施手段以达到能在第一时间内了解掌握工程进展的第一手资料、作业状况以提高事故发生的预测和防控能力避免重大事故的发生使安全风险降到最低。健全安全管理体系:()规划阶段:对区域环境条件和地质状况作出正确判断对岩土特性初步勘探调查研究工程修建存在的风险能否规避施工安全能否得到保证对线位和站位选择要十分谨慎。()设计阶段:进一步掌握地质状况和岩土特性作出符合安全和客观条件的设计设计要充分考虑工程结构的安全性和施工的可操作性制定安全准则对工程环境条件作充分调查并采取有力措施保证施工安全和工程环境安全编制监控量测计划等。进一步优化设计方案提高设计质量。对工程风险从设计角度提出应对措施。()施工阶段:编制可行的实施性施工组织设计严格按设计文件和相关规范进行施工对工程风险进行分析并采取有效的相应对策制定专项施工方案对工程施工安全建立完善的管理体系编制详尽的监控量测计划和实施方案制定专人负责严格按程序开展工作切实做到信息化施工。加强施工过程管理加强监理工作。()建设单位依法履行职责遵循基建程序充分发挥总体协调作用为施工单位提供安全生产的必须条件监督施工过程中的安全。严格执行既有的法律法规严格执行既有的法律法规建立与健全工程建设质量安全风险管理制度重大建设项目必须用法律强制保险。政府要把好建设、设计、施工、监理等资质认定关。政府全过程加强对各方的应尽责任状况监督检查。为使北京地铁建设做到有序、健康的进行建议尽快制定《北京地铁工程建设法》欲杜绝工程建设事故要先其未然而防国际航空领域事故遵循的“海恩法则”指出:每一起重大的安全事故背后背后有29起事故征兆每个征兆背后还会有300起事故苗头。遵此分析如果失误停留在表象而不重视对“事故征兆”和事故苗头进行排查那么这些未被发现的征兆和苗头就成为下一次重大事故的隐患。东汉政治家荀悦“先其未然谓之防发而止之谓之救行而责之谓之戒。防为上救次之戒为下。”地铁工程建设中众多的不确定因素是造成安全风险的根源对其变化规律认识的局限性则又是影响风险控制效果可靠性的原因。因此应对风险发生机理及其规律尤其是工程事故隐患进行深入分析要先其未然而防方能制定出可靠的技术方案和措施规避工程风险和事故。编制工程施工突发事故应急预案一个事故是因若干个环节在连续时间内出现缺陷由众多个体性的缺陷构成了整个安全体系失效酿成大祸。事故链原理告诉我们必须针对各种可能出现的缺陷包括人的麻痹大意进行相应的制度安排。在事故涉及的必然与偶然因素中如果采取了任何一项相对应的措施都可能避免或减轻事故的严重后果。有了预案一旦险情出现各方都有章可循事故就会“发而止之”。树立地铁工程建造风险意识建立与健全风险管理体系与制度风险管理:目标的建立(使风险成本最低)风险的识别风险的评估选择对付风险的方式计划的实施检查和评估(随访)加强施工监测切实做到信息化施工国务院总理温家宝于年月日对某工程作了重要批示:“培炎同志并马凯、光焘同志阅城市地铁建设地质环境调查与监测工作应该重视与加强。”我们应认真贯彻温总理的批示做好地铁工程的监测工作。地铁工程施工中监控量测是保障工程安全、质量及道路、沿线建(构)筑物、地下管线等正常运行的重要手段。其目的是:()掌握围岩动态和初期支护结构工作状态()利用量测结果修改设计和指导施工()预见事故险情以便及时采取对策()为确保隧道、基坑和环境安全提供可靠信息。Thankyou

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