地下工程重大事故分析.ppt

地下工程事故,(二)基坑工程事故,103项失事基坑分析(上海占1/3) 勘察失误 3项 设计失误 35项 水处理失误 22项 施工方法 5项 管理问题 8项 其他 36项,地点：Nicoll 大道。日期：2004年4月20日,上海轨道交通四号线,事故介绍,越江隧道工程,一、工程事故概况,三、险情经过和抢险措施,四、抢险措施效果,二、事故的原因,一、工程事故概况,（一）工程概况,（二）周边环境,（三）参建各方,（四）事故概况,(一)工程概况,浦东南路站南浦大桥站区间隧道工程是上海市重大工程项目轨道交通四号线工程的一个重要组成部分。浦东南路站到南浦大桥站区间隧道上行线长2001M，下行线长1987M，其中江中段440M。区间隧道顶最大埋深为37.7M，隧道中心线水平距离为10.984M，隧道最大坡度为3.2%。,盾构从浦东向浦西推进，在穿越黄浦江后经防汛墙、外马路、文庙泵站、音像制品批发交易市场进入中山南路，在穿越多稼路后隧道上下行线逐渐由水平同向推进转为垂直同向推进直至浦西南浦大桥站。 图中用深颜色表示的就是本次事故的发生区域。,风井,事故的发生点位于隧道的联络通道处(又称旁通道)，联络通道采用冰冻法进行施工（风井采用逆作法施工，已完成） 。,(二)周边环境,周边房屋建筑情况：事故区域西侧有音像制品批发交易市场(简称音响楼)、鸿宇商务楼(简称鸿宇楼)，北侧有谷泰饭店(简称谷泰)、广林新包装有限公司、果品公司；沿外马有万有全、公务所；南侧有临江花苑大厦(又称国税大楼，简称临江大厦)、土产公司、地方税务局、光大银行等建筑。在事故区域内有文庙泵站、材料公司仓库、居民房屋、临江大厦的门卫和自行车库。,房屋平面（概况）,事故周边主要的道路是中山南路、外马路、董家渡路、利川码头街、赖义码头街、南浦大桥引桥等。这些道路的上、下敷设有上水、电力、煤气、通信、电缆、雨污水等各类管线。中山南路交通十分繁忙，有数十条公交线路通过。,事故区域东面沿黄浦江一线是防汛墙。从60年代到现在经三次加固成为L型钢筋砼墙，标高为6.7M，能抵御百年一遇大潮汛。,防汛墙,南浦大桥引桥,风 井,原防汛墙剖面图,工 程 地 质,从地质报告中可知道在30M深度以下，地层为第七层(1层、2层)，该土层砂性重，透水性好，易液化。联络通道位于第七土层，同时该土层为上海第一承压水层，承压水最高水位为地面以下7.58M，最高水头为21.7M。,(三)参建各方,投 资 单 位,建 设 单 位,建设代理单位,设 计 单 位,施工总包单位,施工分包单位,监 理 单 位,上海申通集团有限公司,上海轨道交通明珠线（二期）发展有限公司,上海地铁建设有限公司,上海市隧道工程轨道交通设计研究院,上海隧道工程股份有限公司,北京中煤矿山工程公司,上海地铁咨询监理科技有限公司,(四)险情情况,7月1日,凌晨，联络通道发生流沙涌水，导致隧道上下行线严重积水，进泥沙。同时以风井为中心的地面开始出现裂缝、沉降。,6：00，音像楼发生明显变形，墙面开裂，房屋开始倾斜。,7：30，地面裂缝明显加剧，沉降加快。文庙泵站明显沉降、倾斜，风井也明显沉陷。,9：00音像楼裙房发生二次突沉，并部分坍塌，大楼继续倾斜，墙面开裂加剧。,15：00以风井为中心的地面沉陷加快，并逐步形成沉陷漏斗。坍塌范围扩展到董家渡路、中山南路、外马路、防汛墙。,20:00，防汛墙也开始出现裂缝，沉降进一步发展。,7月2日-3日，隧道险情在进一步发展和扩大,隧道内继续大量进水，水位上涨速度较快，约每小时涨移15M。管片损坏程度进一步扩展，并有管片连接螺栓绷断，响声传出。,地面沉陷的范围和深度在进一步扩大，以风井为中心的地面从沉陷漏斗发展成塌陷区，最深达4M，临江大厦门口地面塌陷最深处约2M，董家渡路沉陷达1M，中山南路明显下沉，地面开裂发展加快。,音像市场倾斜加剧，楼板断裂；文庙泵站发生突沉；临江花苑大厦沉降速率加快，沉降量达12.2mm，地下室出现裂缝。,河床严重扰动、下沉、滑移，近30M防汛墙倒塌，近70M防汛墙结构严重破坏，黄浦江水冲向风井，并由风井进入地下隧道，加剧险情发展。,临江花苑门口地面塌陷,文庙泵站突沉,录像,录像,录像,二、事故原因调查,事故发生过程,2003年3月，中煤上海分公司开始安装冻结设备； 4月27日5月11日，陆续供冷； 6月24日旁通道开始施工； 6月28日8：30，一台制冷机故障，下午4：00修复，发现土体温度3C，停止冻土开掘； 6月30日，土体温度7.4 C，水压与第七层承压水压力相同，用干冰制冷； 7月1日0时，在冻土中凿出0.2m孔洞，准备安装混凝土输送管，有水流出；越流越大； 6时，大量水砂涌入旁通道，发出异响，人员撤出 周边建筑物下沉、地面裂缝、沉降，事故蔓延。,事故原因,（1）冻结法施工方案调整缺陷： 降低对冻土平均温度要求：10 C变为8 C 制冷量不足：未考虑夏季施工损失； 冻结管数量减少（24减为22），长度缩短25m-16m),事故原因,（2）在冻结条件不太充分情况下进行开挖： 要求冻结时间50天，实际只有43天； 6月24日回路温差大于要求,事故原因,（3）施工单位对于险情征兆没有采取有效措施： 压力水流出 土温上升 水压力达到承压水压力，没有紧急止水措施，没向隧道公司和监理公司汇报；,事故原因,（4）中煤上海分公司严重违章，擅自凿洞； （5）监理公司现场监理人员失职： 仅在6月25日、30日下井两次： 29、30日日记：“各项工作均正常” （6）隧道公司现场管理人员失职：247月1日，质量员一次也未到工作面，2830日记”一切正常“,工程事故调查结论,工程责任事故（定性），直接经济损失1.5亿。 施工单位（北京中煤矿山工程公司）未经规定程序调整施工方案； 险情征兆出现以后未能采取及时有效措施； 现场管理人员违章指挥，擅自凿洞直接导致事故发生； 总包单位（上海隧道工程股份有限公司）管理失控； 监理单位（上海地铁咨询监理科技有限公司）现场监理失职,处理建议,中煤上海分公司：项目经理、副经理移送司法机关；总工（副经理）行政撤职；上机单位主要负责人领导责任； 隧道公司：项目经理、技术负责人移送司法机关；质量员记大过；副总经理撤职；总经理撤销党内职务；上机机关领导责任（记大过） 地铁监理公司：总监代表、经理移送司法机关；上机机关领导责任（记大过）,三、事故调查和抢险措施,（一）抢险措施,（二）险情过程总体描述,(一)抢险措施,指挥部名录,指 挥 部,总指挥：杨雄（副市长）,专家组名册,(一)抢险措施,组 长：刘建航（院士）,副组长：叶可明（院士）,隧 道,水务防汛,测 量,房建地基,道路桥梁,专家负责专业,同时在第一时间内启动了紧急抢险预案程序，调动一切人力、物力和资源为抢险提供强有力保障。,在采取了各项紧急措施后，7月4日5日，险情发展才趋于平稳。,第一、封堵隧道、向隧道内灌水、尽快形成和保持 隧道内外水土压力平衡,第二、减少地面附加荷载，防止对地面的冲击震动,第三、防止黄浦江水和地表水进入事故区段对隧道损 坏的加剧,第四、稳定土体，减少土体扰动范围，补充地层损失,第五、保障抢险安全，为抢险提供有利保障,抢险技术措施,黄 浦 江,浦东南路站,南浦大桥站,隧道进水,轨道交通1、2号线,轨 道 交 通 四 号 线,事故最大损害分析示意图,第一、封堵隧道、向隧道内灌水、 尽快形成和保持隧道内外水土压力平衡,专家组在险情发展过程中，对险情造成的可能最大损坏作了分析。,专家组一致认为阻止险情发展最重要的措施是封堵隧道，向隧道内灌水，尽快恢复和保持隧道内外的水土压力平衡。,（1） 设立区间水泥封堵墙,7月1日在距两侧车站约几百米处各筑一道水泥封堵墙 防止蔓延。,风井,水泥封堵墙,水泥封堵墙,水泥封堵墙施工,（2）设立车站端头井钢筋砼封堵墙,7月3日7月4日在两侧车站端头井处设置第二道钢筋砼封堵墙，并架设支撑和予埋加水管。保护车站。,钢筋砼封堵墙,钢筋砼封堵墙,水泥封堵墙,水泥封堵墙,钢筋混凝土封堵墙施工,（3）在相邻车站端头井实施了第三道钢筋封堵墙,为确保万无一失，在相邻车站端头井实施了第三道钢筋封堵墙。,钢筋混凝土 封堵墙安装支撑,（4）设置隧道砼塞,为防止隧道塌陷延伸，7月4日7月5日在塌陷范围西南侧区域处上下行线隧道顶钻孔，并向隧道内灌注砼。,钻孔点,刹车点浇筑混凝土,砼封堵塞的完成增强了隧道的整体刚度，提高了抵御土体扰动的能力，阻止了隧道损坏的延伸。,（5）跟进向隧道内灌水,随着水泥封堵墙完成和钢筋砼封堵墙施工，从7月2日晚开始在消防的配合下及时跟进向隧道内灌水，不断促使隧道内外的水土压力平衡，保护隧道管片，并通过水压自动监控系统，实时检测水位、水压和流量。,效果：隧道损坏减少到最小程度。,隧道顶部下沉量图,经物探部门对隧道顶标高的探测，尽管隧道最大下沉量有9米，但损坏了仅约250米(黄浦江内约50米，地面约200米)，阻止了损坏的延伸，保住了竖向行走的隧道区段，为修复创造了条件。,第二、减少地面附加荷载，防止对地面的冲击震动,拆除地面及周边部分建筑物,1、减少隧道上方的附加荷载,2、防止由于楼房倾倒对隧道产生新的冲击和再次扰动地层,3、为抢险工作提供地面作业空间和抢出时间,专家组意见：,目的：,（1）疏散人员，抢救财产,紧急疏散建筑物内人员，并组织力量抢救建筑物内的财产。,（2）设备进场，实施拆除,拆除土产大楼裙房,组织拆房队伍、车辆、机械、设备进场，实施拆除措施,拆除音像市场,（3）清除垃圾，完成清场,效果： 避免了冲击震动 避免了次生伤害 赢得了时间 为大量设备、材料进场创造了条件,清除垃圾,第三、防止黄浦江水和地表水进入事故区段,地面,地面,风井,垂直通道,隧道,水,风井进水对土体结构破坏示意图,（1）抢筑防汛围堰,武警进场,7月2日起动紧急防汛抢险预案,（2）加厚、加高、加固防汛围堰,用注水、灌砂，把趸船下沉座滩，作为围堰抗滑措施，在趸船外打钢板桩稳定堤脚，加高、加厚围堰主堤，增强主堤整体牢固。,（3）对风井实施加盖、封闭,风井封孔,两道堤间回填砂,外马路第二道堤,加盖、封闭风井 紧急拆除码头平台和房屋 及时加高围堰 在外马路上筑第二道堤 在两道堤间回填砂土石 对主堤内沉陷区进行回填,（4）采用旋喷桩，对渗水处紧急封堵,武警封堵防汛墙渗水处,对渗水处紧急封堵 在主堤内侧增设拉森钢板桩 对主堤和内侧地面进行注浆,围堰内侧打钢板桩,（5）全面加固防汛主堤,采取吹泥管袋镇压棱体，土工布和模袋砼罩面，全面加固防汛主堤。,武警们对防汛墙进行加固,加高后的主堤,（6）向渡汛大堤过渡,防汛墙加固,7月6日后经专家评价防汛围堰达到整体稳定和抗渗要求，开始向渡汛大堤过渡，以抵防百年一遇大潮汛。,（7）对沿江防汛墙和防汛围堰大堤实施全过程监测,对沿江防汛墙和防汛围堰大堤实施全过程监测，及时掌握变形情况 。,防汛墙监测,7月1日6日的潮位曲线图,效果： 阻止了江水和地表水进入风井新筑渡汛大堤经受了几次天文大潮汛考验，安全渡过汛期。,渡汛结构断面图,第四、 稳定土体，减少土体扰动范围，补充地层损失,稳定土体，减少并控制土体扰动范围，有利保护隧道和周边建筑（区域外的构筑物），其主要的措施就是尽快大量地向地下注浆，以补充地层损失及改善隧道结构受力条件。,（1）对地面、道路、建筑物进行监测,测点布置平面图,（2）组织注浆队伍进场，不断加快注浆进度,根据各注浆单位设备及人员情况划分注浆区域，统一编号、统一协调，建立注浆管理网络，落实责任单位和责任人。,A区 盾构公司,B区 市政二公司,D区 注浆公司,C区 上海地矿,（3）对事故区段各区域实施注浆,对董家渡路、中山南路等道路进行注浆 对临江花苑大厦、谷泰饭店等建筑进行注浆 对南浦大桥引桥，桥台和台后挡墙进行注浆,（4）分区域采取不同的注浆工艺,双液注浆区域,聚胺酯注浆区域,在设计院的具体设计下针对各不同区域采取不同的注浆工艺,（5）沿隧道轴线两侧进行深层注浆,为促使隧道周边土体稳定，沿隧道轴线两侧进行深层的聚胺酯注浆,（6）分区段同步进行回填,区外马路防汛墙 区为临江花苑西北角至中山南路音像市场 区为泵房风井以北至董家渡 区为泵房风井以南至临江大厦 区为音像市场和鸿宇楼,效果： 保住临江大厦等周边建筑 控制了土体扰动，使扰动区域减少到最小范围 控制了塌陷区发展，缩小了塌陷范围，减轻了塌陷程度,第五、保障抢险安全，为抢险提供有利保障,险情发生后指挥部立即组织上水、电力、煤气、排水、通信、电缆、公安、交警、消防等各单位采取了割接、改迁、封闭、暴露架空、重新敷设、调整系统等措施，确保抢险正常、快速进行和抢险人员安全，为抢险提供了有利的保障。,交通,上水,从7月1日开始，先后关闭临江花苑、文庙泵站、音像市场、鸿宇楼等建筑的进水阀门，关闭董家渡、外马路、中山南路300、400、700管道相关阀门，防止管线断裂后现场进水。 并临时敷设200、700管道保证抢险用水和对隧道注水实施，同时改接开通同丰路300，多稼路800管道。,排水,由于文庙泵站沉陷，文庙泵站排水系统不能使用，采取利用复兴东路系统和陆家浜路系统进行7路分流。派潜水员对下水管道封堵头子，新排300、400、800管道 。,燃气,及时切断关闭了事故区域的建筑物、居民、道路的DN150、DN300、DN500、DN700的低压、中压煤气管，防止煤气泄露、燃爆。 及时排接、改接新管保证周边建筑、单位和居民的正常用气。 对居民供气有困难的调用液化气解决。,电力,（1）及时切断电源、拆除设备，确保安全。 （2）新装临时应急电源，调整周边地区电网，确保抢险用电和周边地区正常用电。临时增设中山南路箱变、外马路车载变和箱变。 （3）为恢复正常用电进行积极准备。,拆 除 电 杆,割 接 管 线,通讯电缆,拆除,改接,及时排除险情造成的故障，改接、排接、架空各类电缆、光缆，保证通信信息的畅通，先后有社保网、ATM、互联网、ISDN、电话、公安110光缆、有线网络、上海电信、联通等，实施了抢险措施。,效果： 保障抢险安全顺利进行 保障周边单位、居民工作生活正常 保障通信信息畅通，保持大局稳定。,7月1日 险情发生阶段,7月2日3日 险情发展阶段,7月4日 险情趋缓阶段,7月5日 险情基本控制阶段,7月9日以后 险情基本排除阶段,(二)事故总体描述,7月1日,7月2日,7月3日,7月4日,7月5日,7月9日,7月6日,7月7日,7月8日,事故总体描述曲线图,四、抢险措施效果,（一）专家对抢险措施效果评估,（二）实现了抢险目标,实践证明，抢险指挥部组织抢险队伍严格按照技术方案进行抢险施救，成功控制了险情，得到上海市和国务院专家组的充分肯定。专家一致认为：该抢险技术方案是成功的、有效的。,指挥部专家组处理意见,国务院专家组意见和建议,(一)专家对抢险措施效果评估,1、隧道封堵墙和向隧道内灌水达到水土压力平衡，对防止隧道塌陷范围扩大起到了关键作用。,2、各项针对性的加固措施有效补充了地层损失，使地面变形趋于稳定。,3、在中山南路下隧道中加混凝土封堵塞，有效隔断沉降槽向西南方向发展。,4、风井封闭有效阻止了地表水进入隧道。,5、通过加强物探，基本摸清隧道破坏程度和范围。,6、沉降槽的及时回填平整了场地，为后续注浆加固提供了场地条件。,7、通过实时监测，及时掌握了控制目标的沉降、位移、倾斜等数据，为决策提供科学依据。,8、地面严重受损建筑物的及时拆除，为抢险工作提供了安全的地面作业空间，同时有效地降低了受损隧道上方地面的附加荷载，控制了隧道进一步受损。,9、防汛大堤通过采取砂袋围堰并回填土、砂等措施，提高了稳定性和抗渗性，经受了抢险阶段黄浦江潮位的考验。,10、对险情影响范围内的所有管线及时采取割接和改排等应急措施，有效地防止了次生灾害的发生，为抢险提供了安全作业空间。,11、抢险阶段的交通管制措施，为抢险工作的顺利开展创造了条件。,(二)完成抢险目标,确保上海人民的生命财产安全,保住了事故段二车站和南浦大桥引桥安全， 把隧道损坏减少到最小程度。,保住了临江花苑大厦及周边主要建筑的安全,安全渡过汛期，经受了几次天文大潮级考验,最短时间地恢复道路交通，供水、供电、供气等,