上海地铁4号线重大事故分析

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）。隧道风井旁通道垂直通风道地下连续墙18.25m33.5m13.3m4.2mD5.5m积水坑检测房屋拆除房屋(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。鸿宇楼文庙泵站果品公司公务所万有全民居材料公司自行车棚门卫房屋平面（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原防汛墙剖面图工程地质层号地层名称层厚（M）层底标高（MC）①人工填土6.39-2.14②灰色粘质10.5-12.64⑤1为色粘土3.50-16.14⑤2灰色粉质粘土4.50-20.64⑥暗绿--草黄色粉质粘土4.30-24.94⑦1草黄色砂质粉土9.20-34.14⑦2草黄色粉砂从地质报告中可知道在30M深度以下，地层为第七层(⑦1层、⑦2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3C，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：24－7月1日，质量员一次也未到工作面，28－30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地面组地下组管线组防汛组监测组专家组注浆组拆房组地区组治安交通组新闻信息组指挥部总指挥：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风井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。水泥封堵墙位置示意图浦东南路站南浦大桥站上行线长2001米下行线长1987米黄浦江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。钢筋砼封堵墙位置示意图浦东南路站南浦大桥站上行线长2001米下行线长1987米黄浦江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。隧道注水水位和压力表截至时间浦东（水位标高）浦西（水位标高）上行线（m）水压力（MPa）下行线（m）水压力（MPa）上行线（m）下行线（m）7月7日22:00-7.80.03-10.250.021-8.63-7.827月8日6:00-7.70.038-8.90.04-6.2-67月8日19:00-7.550.035-8.00.04-6.2-8.07月9日19:00-5.20.06-7.20.05-6.2-6.67月10日19:00-5.20.058-6.20.058-6.1-6.47月11日19:00-4.70.058-6.00.059-6.2-6.37月12日12:00-4.30.058-6.150.059-6.2-6.87月12日19:00-4.480.053-6.20.059-6.2-7.07月13日19:00-4.280.058-6.00.043-6.2-7.07月14日19:00-4.150.058-6.00.047-6.2-7.07月15日19:00-4.120.06-6.20.047-6.2-7.57月16日7:00-3.350.066-6.050.047-6.246-7.5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