地下工程安全技术-简要版

1、地下工程安全技术-简要版第一页，共112页。主要内容地下工程事故深基坑工程盾构法隧道工程第二页，共112页。1. 地下工程事故（1）上海地铁4号线事故（2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（3）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（4）重庆轨道交通六号线二期暗挖车站坍塌第三页，共112页。（1）上海地铁4号线事故 （2003年7月1日）隧道风 井旁通道垂 直 通 风 道地下连续墙18.25m33.5m13.3m4.2mD5.5m积水坑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） 。1. 地下工程事故第四页，共112页。 由于发生事故的联络通道所

2、处的地质条件比较复杂，处在第7层承压水地层中，开挖过程中承压水冲破土层，而发生流砂，流砂的产生带动土层扰动、移位，造成隧道结构破坏，引起地面土体沉陷，继而发生地面建筑物倾斜、部分倒塌，防汛墙沉陷、坍塌等险情。隧道联络通道流 沙塌方塌方顶破口事故诱因:第五页，共112页。直接经济损失1.5亿；施工单位在用于冷冻法施工的制冷设备发生故障、险情征兆出现、工程已经停工的情况下，没有及时采取有效措施，排除险情；现场管理人员违章指挥施工；施工单位未按规定程序调整施工方案，且调整后的施工方案存在欠缺；冻结失效导致承压水突涌风险第六页，共112页。（2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日）1

3、）湘湖站为三跨双层岛式车站，全长900多米，宽20米，深15.5米。2）围护结构采用800mm厚地连墙，长33m，入土深度17m，四道钢管支撑。第七页，共112页。车辆荷载（2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日）工程风险造成的后果影响大第八页，共112页。直接原因：1)施工过程中基坑严重超挖;2)坑内土体加固取消；3）支撑体系存在严重缺陷（首道不是砼支撑），且钢管支撑架设不及时；4）由于防水施工要求，垫层和底板未及时浇筑；5）地面超载（车辆荷载特别是载重车辆）6）地墙加强筋长度为4m，而上海常设为6m；7）施工监测失效，没有采取有效补救办法。间接原因：一是企业安全生产责任不

4、落实，管理不到位；二是对发现的事故隐患治理不坚决、不及时、不彻底；三是对对施工人员的安全技术培训流于形式，甚至是不培训就上岗；四是劳务用工管理不规范，现场管理混乱；五是地方政府有关部门监管不力。（2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日）第九页，共112页。事故造成：1）风情大道路面沉陷深6m、长度100米、宽约50米。2）造成11辆汽车下沉陷落，21人死亡，直接经济损失4900余万元。3）塌方东侧20多米外，四栋四层小楼开裂，人员紧急疏散。50米外小学停课，风情大道交通封闭，各种管线切断。（2）杭州地铁1号线基坑坍塌事故（ 2008年11月15日）第十页，共112页。顺义站位

5、于顺义区府前街与光明街十字交叉路口地下，车站东西走向，沿府前街路中布置，横跨光明街；中间段南北向远期线为地下三层车站，于路口下和顺义站立交换乘。明挖车站总长202.9m，宽23.1m；负一层圆形换乘厅（直径54m）基坑深10m，采用放坡土钉支护；负二层基坑深度18.2m，采用800mm钻孔桩围护结构+4道锚索支护；负三层基坑深度25.9m，采用上部3道锚索+下部2道钢支撑支护；坑外采用管井降水。（3）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（2010年7月14日）车站基坑负三层平面图第十一页，共112页。（3）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（2010年7月14日）事故发生前基坑施工情况第十二页，共1

6、12页。（3）北京地铁十五号线顺义站钢支撑坠落（2010年7月14日）事故发生后基坑情况第十三页，共112页。2010年7月14日下午16时40分左右，基坑阴角节点钢支撑下正施做负三层底部垫层。突然，该处钢支撑坠落砸下，造成正在节点下工作的工人，有8名被钢支撑砸伤， 2名失踪（死亡）。第十四页，共112页。初步原因分析该节点基坑型式复杂，存在多级错台及阴阳角，本身风险等级较高。该基坑为一平面、立面不规则的深基坑，对该基坑支护结构受力及承载认识不到位。基坑外侧为一主要交通要道， 重载车辆不断通过，对地层造成扰动。 近期地表降水较大。 该处地表下为松散填土，其下为粘性土层，不利于雨水的及时疏排，形

7、成滞水，增大了围护结构荷载。基坑北侧地质复杂，曾进行过多次的地下管线改迁，还可能留有残存的地下管沟及废弃的泥浆池。第十五页，共112页。2010年8月17日北碚地下暗挖车站在右侧上导坑施工时，发生坍塌，导致1人死亡。下图为车站平面图。海宇大厦2#楼北碚车站塌方段变形较大位置（4）重庆轨道交通六号线二期暗挖车站（2011年8月17日）海宇大厦1#楼第十六页，共112页。围岩情况隧道围岩级别为IV级，块状砂质泥岩岩。岩层倾角4550，层面裂隙较发育，间距35m，结合差。洞顶完整岩体厚度较薄，与已有建筑物的基础平面距离较近，属浅埋隧道。 第十七页，共112页。定义地下工程（Underground W

8、orks）：包括隧洞(隧道)、地下空间等建筑物的工程 全国科学技术名词审定委员会安全技术安全技术是指在生产过程中为防止各种伤害，以及火灾、爆炸等事故，并为职工提供安全、良好的劳动条件而采取的各种技术措施。主要包括：1、分析造成各种事故的原因2、研究防止各种事故的办法3、提高设备的安全性4、研讨新技术、新工艺、新设备 的安全措施第十八页，共112页。建设工程安全生产管理条例（2004年国务院令第393号）第二十六条施工单位应当在施工组织设计中编制安全技术措施和施工现场临时用电方案，对下列达到一定规模的危险性较大的分部分项工程编制专项施工方案，并附具安全验算结果，经施工单位技术负责人、总监理工程师

9、签字后实施，由专职安全生产管理人员进行现场监督：（一）基坑支护与降水工程；（二）土方开挖工程； （三）模板工程； （四）起重吊装工程；（五）脚手架工程； （六）拆除、爆破工程； （七）国务院建设行政主管部门或者其他有关部门规定的其他危险性较大的工程。 对前款所列工程中涉及深基坑、地下暗挖工程、高大模板工程的专项施工方案，施工单位还应当组织专家进行论证、审查。本条第一款规定的达到一定规模的危险性较大工程的标准，由国务院建设行政主管部门会同国务院其他有关部门制定。第十九页，共112页。危险性较大的分部分项工程安全管理办法（建质200987号）危险性较大的分部分项工程范围：一、深基坑工程：开挖深度超

10、过3m（含3m）或虽未超过3m但地质条件和周边环境复杂的基坑（槽）支护、降水工程。二、土方开挖工程：开挖深度超过3m（含3m）基坑（槽）的土方开挖工程。四、起重吊装及安装拆卸工程：单件起吊重量在10kN及以上，起重量300kN及以上的起重设备安装工程。六、拆除、爆破工程七、其它(三)深度超过16m人工挖扩孔桩工程。(四)地下暗挖、顶管及水下作业工程。第二十页，共112页。危险性较大的分部分项工程安全管理办法（建质200987号）超过一定规模的危险性较大的分部分项工程范围一、深基坑工程：开挖深度超过5m(含5m)或虽未超过5m但但地质条件、周围环境和地下管线复杂基坑（槽）的土方开挖、支护、降水工

11、程。三、起重吊装及安装拆卸工程：单件起吊重量在100kN及以上起重量300kN及以上的起重设备安装工程。五、拆除、爆破工程六、其它：(三)深度超过16m人工挖扩孔桩工程。(四)地下暗挖、顶管及水下作业工程。第二十一页，共112页。第二十二页，共112页。地下水2. 基坑工程地下水挡土墙开挖面第二十三页，共112页。地下水围护结构立柱桩降水井支撑体系2. 基坑工程第二十四页，共112页。2. 基坑工程2.1 基坑本体安全2.2 周边环境安全2.3 作业人身安全2.4 安全风险控制第二十五页，共112页。2.1 基坑本体安全在环境条件、地质与水文条件和施工不确定等因素作用下，基坑本体安全主要体现在

12、以下方面: （1）围护渗漏（2）土层失稳（3）支撑失稳（4）坑底隆起（5）承压水突涌第二十六页，共112页。（1）围护结构渗漏第二十七页，共112页。 坑内封堵 局部回填后，坑外注浆（双液、聚氨酯）堵漏必须考虑渗漏宽度和流速两个主要因素，尽量争取在静水条件下注浆围护结构渗漏对策坑内坑外第二十八页，共112页。（2）土层失稳 逐段开挖，逐段支撑，限制纵坡高度 限制坡顶超载，保证放坡比 针对性降水，暴雨季节护坡第二十九页，共112页。（3）支撑失稳第三十页，共112页。C - ChannelConnection第三十一页，共112页。ConnectionC - Channel第三十二页，共112页

13、。Strut S338 Level 9 20 April 10:30am: sway movement in waler with C-channels第三十三页，共112页。第三十四页，共112页。钢楔子安装不正确第三十五页，共112页。轴力计安装存在的问题； 第三十六页，共112页。 保证钢围檩与支撑相交的节点强度 控制立柱桩和围护结构之间差异沉降 控制立柱隆起/沉降现象 控制支撑上堆载 避免施工机械碰撞/物体打击支撑失稳对策第三十七页，共112页。 避免支撑出现“歪脖子”现象 钢支撑轴力传感器可能成为风险源支撑失稳对策第三十八页，共112页。（4）坑底隆起第三十九页，共112页。 及时安

14、装最下道支撑 按需降水，控制地下水渗流作用 及时浇筑垫层/底板混凝土，减少基坑暴露面基坑隆起对策第四十页，共112页。管涌（5）地下水风险第四十一页，共112页。坑底突涌（5）地下水风险第四十二页，共112页。承压水对坑底的稳定性校核第四十三页，共112页。主要是基坑施工引起的环境安全问题环境变形破坏基坑施工事故与环境安全地下水作用2.2 周边环境安全第四十四页，共112页。第四十五页，共112页。第四十六页，共112页。第四十七页，共112页。地面沉降分布最大沉降处土体深层沉降最大沉降处土体水平位移坑底回弹 基坑周围土体位移沉降产生的主要因素：基坑外土体向坑内流失围护结构变形环境变形规律第四

15、十八页，共112页。 浅基础建筑在降水和土方开挖初始即有反映，底板混凝土浇筑后减小周边环境沉降变化过程第四十九页，共112页。围护结构刚度被动土体基床系数支撑刚度地下水控制开挖单元长度支撑及时性围护结构插入比 变形控制是否成功，设计方案的合理性和科学性是前提条件 施工过程控制是关键设计施工沉降影响因素风险预控第五十页，共112页。主要是基坑施工作业引起的人身伤害问题机械伤害物体打击高处坠落其它安全2.3 施工人身安全第五十一页，共112页。第五十二页，共112页。第五十三页，共112页。2003年11月22日下午2时40分许，位于湘潭市河东地区的湖南工程学院北院（原湖南纺织专科学校）校园内正在

16、扩建的锅炉房工地发生塌方事故。当时在工地施工的13名民工被崩塌下来的土方压住，其中5人自己从土方中爬出，4人死亡土体坍塌事故第五十四页，共112页。2007年4月20日，上海轨道交通10号线宋园路站基坑工程发生重大事故。一辆正在调运重型钢筋的吊车吊臂从空中砸落，吊臂和大量钢筋砸在与工地仅一墙之隔的5层楼民房上，砸坏2楼至5楼的20户人家，造成重大财产损失，但幸未造成人员伤亡。吊车倾倒事故第五十五页，共112页。2009年1月15日，11号线南段9标中间1#风井基坑工程，凿除格构柱多余混凝土块时，混凝土块突然断裂掉落，施工人员躲闪不及被混凝土块压在下面，经抢救无效死亡。物体打击事故第五十六页，共

17、112页。2008年10月，上海某轨道交通车站基坑工程，在实施土方挖掘工作时，挖掘机操作司机听到驾驶的挖掘机车体被物体敲击的声响，停机后绕到挖掘机另一侧去查看情况，此时，挖掘机右前上方结构的素混凝土垫层向下坠滑向操作司机，使其倒地，胸部压有大块的素混凝土块。后经送医院抢救无效死亡。物体打击事故第五十七页，共112页。2008年6月，某轨道交通车站工程，现场施工人员行走在基坑内的第三道砼支护结构圈梁结构上，不慎坠落至基坑底部（坠落高度约为8米），经医院抢救无效死亡。高空坠落事故第五十八页，共112页。2008年7月26日，上海某轨道交通车站工程，施工人员在简易脚手架上进行割除格构柱角钢，当格构柱

18、最后一根角钢快割断时，格构柱向脚手架方向倾倒，导致脚手架倾翻，施工人员随同3.5m高的脚手架一起坠落，头部撞击在底板的上翻梁上，经送医院抢救无效死亡。高空坠落事故第五十九页，共112页。2006年6月，上海市某轨道交通深基坑工程，在架设钢管支撑时，一头已搁置到位，另一头被卡住，起重指挥工违章作业，站在支撑上进行处理。当障碍排除，由于钢丝绳过紧，支撑应力释放弹起，将这名指挥工夹在2根钢支撑之间，造成内出血，送往医院抢救无效死亡。起重伤害事故起重机械指挥工障碍物绷紧的钢丝绳第六十页，共112页。61机料法环人深基坑工程安全控制的“抓手”2.4 安全风险控制（准备阶段）第六十一页，共112页。序号检

19、查项目扣分标准应得分数1保证项目施工方案基坑工程 未编制专项施工方案，扣10分专项施工方案未按规定审核、审批，扣 10分超过一定规模条件基坑专项方案未专家论证，扣10分基坑周边环境或施工条件发生变化，专项施工方案未重新进行审核、审批，扣10分102基坑支护人工开挖的狭窄基槽，开挖深度较大或存在边坡塌方危险未采取支护措施，扣10分自然放坡的坡率不符合专项施工方案和规范要求，扣10分基坑支护结构不符合设计要求，扣10分支护结构水平位移达到设计报警值未采取有效控制措施，扣10分103降排水基坑开挖范围内有地下水未采取有效降排水措施，扣10分基坑边沿周围地面未设置排水沟或排水沟设置不符合规范要求，扣5

20、分放坡开挖对坡顶、坡面、坡脚未采取降排水措施，扣510分基坑底四周未设排水沟和集水井，或排除积水不及时，扣58分104基坑开挖 支护结构未达到设计要求强度提前开挖下层土方，扣10分未按设计和施工方案要求分层、分段开挖或开挖不均衡，扣10分基坑开挖过程中未采取防止碰撞支护结构或工程桩的有效措施，扣10分机械在软土场地作业未采取铺设渣土、砂石等硬化措施，扣10分105坑边荷载基坑边堆土、料具等荷载超过基坑支护设计允许要求，扣10分施工机械与基坑边沿的安全距离不符合设计要求，扣10分106安全防护开挖深度2m及以上的基坑周边未按规范要求设置防护栏杆或栏杆设置不符合规范要求，扣510分基坑内未设置供施

21、工人员上下的专用梯道或梯道设置不符合规范要求，扣510分降水井口未设置防护盖板或围栏，扣10分10建筑施工安全检查标准(JGJ59-2011)： 基坑支护安全检查评分表 第六十二页，共112页。序号检查项目扣分标准应得分数7一般项目基坑监测未按要求进行基坑工程监测，扣10分基坑监测项目不符合设计和规范要求，扣510分监测时间间隔不符合监测方案要求或监测结果变化速率较大未加密观测次数，扣58分未按设计要求提交监测报告或监测报告内容不完整，扣58分108支撑拆除基坑支撑结构的拆除方式、拆除顺序不符合专项施工方案要求，扣510分机械拆除作业时，施工荷载大于支撑结构承载力，扣10分人工拆除作业时，未按

22、规定设置防护措施，扣8分采用非常规拆除方式不符合国家现行相关规范要求，扣10分109作业环境基坑内土方机械、施工人员的安全距离不符合规范要求，扣10分上下垂直作业未采取防护措施，扣5分在各种管线范围内挖土作业未设专人监护，扣5分作业区光线不良，扣5分1010应急预案未按要求编制基坑工程应急预案或应急预案内容不完整，扣510分应急组织机构不健全或应急物资、材料、工具机具储备不符合应急预案要求，扣26分 10检查项目合计100建筑施工安全检查标准(JGJ59-2011)： 基坑支护安全检查评分表 第六十三页，共112页。3. 盾构法隧道工程暗挖区暗挖区围岩（IVI类）竖井斜井坍塌体塌陷区坍塌体塌陷

23、区第六十四页，共112页。第六十五页，共112页。接 收 井始 发 井第六十六页，共112页。接 收 井始 发 井第六十七页，共112页。接 收 井始 发 井第六十八页，共112页。3. 盾构隧道工程3.1 盾构施工3.1.1 盾构机组装3.1.2 盾构进出洞3.1.3 盾构推进施工3.1.4 旁通道施工3.1.5 隧道施工运输3.2 环境安全3.3 人身安全3.4 安全对策第六十九页，共112页。始发基座 始发基座（发射架）起导向和支撑盾构的作用。在洞门凿除完成之后，依据隧道设计轴线定出盾构始发姿态空间位置，然后反推出始发基座的空间位置。并固定牢固。3.1.1 盾构机组装以6.34m土压平衡

24、盾构机为例第七十页，共112页。主机三大件下井3.1.1 盾构机组装第七十一页，共112页。井下连接3.1.1 盾构机组装第七十二页，共112页。 洞门土体加固： 软土地层不能自稳，加固一是保证始发时围护结构凿除后掌子面土体能够保持自稳，二是在盾尾进入洞口防水装置前防止洞口地层涌砂涌水。3.1.2 盾构进出洞第七十三页，共112页。第七十四页，共112页。加固范围以包裹盾构主机并预留一定的封堵渗漏通道的区域为原则。结合上海、南京、苏州、昆明等地软土地层的加固实例，加固范围确定为隧道纵向方向为9米，横向为隧道轮廓线外3m。左右线一般相差100环。降水井（应急备用数口）3.1.2 盾构进出洞第七十

25、五页，共112页。水平冰冻法介绍 在土体中施工水平冻结管、在冻结管中循环低温盐水，带出土体中热量，使土体在零下10摄氏度左右，形成防水性好、强度高的止水帷幕。盾构在冻结帷幕的保护下始发。第七十六页，共112页。洞门密封安装目的：防止泥砂或地下水从洞门圈与盾构壳体间的空隙涌入盾构工作井内，影响盾构机开挖面土仓压力、导致开挖面土体失稳。形式：采用折叶式压板。第七十七页，共112页。刀盘3.1.3 盾构掘进施工（以土压平衡盾构机为例）第七十八页，共112页。刀盘驱动第七十九页，共112页。螺旋输送机第八十页，共112页。推进千斤顶第八十一页，共112页。应急人舱第八十二页，共112页。前盾第八十三页

26、，共112页。管片安装机第八十四页，共112页。皮带输送机第八十五页，共112页。盾尾密封盾尾止水采用钢丝刷密封装置，是集弹簧钢、钢丝刷及不锈钢金属网于一体的结构。盾尾油脂泵向每道钢丝刷密封之间供应油脂，以提高止水性能。第八十六页，共112页。开挖面稳定机理土压平衡盾构开挖面的稳定由下列各因素的综合作用而维持： 土仓内的土压力平衡地层压力和水压力， 螺旋输送机调节排土量； 适当保持泥土的流动性，根据需要调节添加剂的注入量。土仓内的土压力应与地层压力和水压力相平衡。第八十七页，共112页。第八十八页，共112页。第八十九页，共112页。建筑空隙 随着盾构的推进，在管片和土体之间会出现建筑间隙。为

27、了填充这些间隙，就要在盾构机推进过程中，保持一定压力（综合考虑注入量）不间断地从盾尾直接向壁后注浆，当盾构机推进结束时，停止注浆。1、控制地面沉降2、稳定隧道结构：减少隧道后期沉降、改善隧道衬砌防水3、辅助纠偏同步注浆第九十页，共112页。抗压试块制作浆液稠度监测第九十一页，共112页。相对封闭空间长距离运输带来了一系列问题，主要有以下几点（1）长距离水平运输 ：每条隧道采用三台电机车，在洞口10环处设置道岔（2）隧道内通风：采用两个大功率、大口径风隧道施工专用轴 流通风机（3）信息传递与沟通：配置大功率远距离通讯器材（4）隧道内供电：动力电和照明电各设置一路独立的备用电源3.1.5 隧道施工

28、运输第九十二页，共112页。第九十三页，共112页。3.2 环境安全第九十四页，共112页。地层隆陷计算 第九十五页，共112页。 第九十六页，共112页。第九十七页，共112页。对于盾构隧道工程而言，应从主动控制角度考虑环境保护措施，有以下三个方面思路：（1）强化盾构隧道周边地基（2）强化保护对象的支撑地基（3）割断盾构隧道施工产生的地基变形不管采用那种方法，应重视工程和环境的监测。3.2 环境安全保护措施第九十八页，共112页。2012年5月10日上海轨交11号线北段二期上海体育馆站隧道区间，一辆清除垃圾过程中的车辆不慎撞到了隧道里约3.5米高的施工平台，导致平台上三名工人两死一伤。200

29、9年05月15日广州地铁3号线北延段施工九标盾构隧道施工时，施工人员按正常程序打开盾构仓门，按规范进行气体检测后，进入盾构仓内。这时突遇不明气体，造成现场3名作业人员中毒死亡。3.3 人身安全第九十九页，共112页。2009年1月8日，上海轨道交通11号线曹杨路站盾构进洞施工，在进行盾构进洞注浆施工后的清理工作，不慎引起堵漏聚氨酯起火，火灾造成工人一死三伤。进出洞火灾事故第一百页，共112页。2013年1月12日，昆明地铁首期工程，20T的汽车吊在进行盾构机反力架基座吊装作业时，吊车突然侧翻，大臂与反力架基座一起砸在北京路上。事故造成北京路进城方向道路中断，吊钩砸在正在行驶的一辆小轿车上，导致

30、小车左前门和车顶局部变形，挡风玻璃破碎；无人员伤亡。吊车倾倒事故第一百零一页，共112页。1997年10月26日，上海某盾构隧道施工， 15吨行车的副钩有一侧倾斜现象，此时井下正要推进出土，于是停用副钩。当主钩下放至距井底4米时，行车司机吴XX突然发现悬在空中的行车5吨副钩向下坠落（坠落高度约17米），击中井下电机车司机兼挂钩工头部及身体，当即死亡。行车驾驶室吊钩土箱管片电机车5T副钩15T主钩龙门吊吊钩坠落事故第一百零二页，共112页。2007年9月29日, 上海地铁隧道工程，盾构司机站在左侧驾驶管片拼装机，右侧上方管片就位后，用千斤顶顶住管片，举重臂转到下方去夹封顶块。拼装工站在拼装机上部

31、穿接纵向螺栓。由于螺栓孔未对齐，拼装工让盾构司机顶松千斤一下，以便对准螺栓孔。千斤顶松脱后，管片直接坠落至拼装平台上，砸在拼装工身上，致其当场死亡。管片拼装事故第一百零三页，共112页。2008年7月，上海某轨道交通盾构工程，拌浆机的送浆管堵塞，操作工人在用水冲洗拌浆机送浆管时，掉入正在旋转的拌浆机桶内，人被卡在搅拌轴下致死。注浆液拌浆机伤害事故拌浆机上无任何防护罩第一百零四页，共112页。2008年12月21日，南京地铁工程盾构隧道工程电机车驾驶员驾驶电机车由井口向隧道内行驶过程中，电工违章行走与电机车轨道两侧，不慎摔倒后未能及时逃脱，导致其骨盆处被电机车碾压死亡。电机车伤害事故第一百零五页，共112页。2008年12月28日9：30分，在上海市地铁隧道工程推进过程中，电机车在装完土准备向外行驶时，盾构操作工在盾构车间连接间隔中违章强行搭乘电机车，不慎被挤压在电机车与车架之间死