城市地铁盾构施工事故(事件)案例

城市地铁盾构施工事故（事件）案例2015年10月·上海案例目录案例一：天津地铁2号线突泥涌水导致盾构机被埋事故........................................................1案例二：成都地铁1号线南延线华广区间盾构隧道偏差超限质量事故.........................13案例三：南京地铁二号线TA04标地质灾害掩埋盾构机事故..............................................20案例四：南昌地铁1号线一期工程土建二标盾构机刀头磨破盾壳事件.........................32案例五：武汉轨道交通3号线19标盾构区间天然气爆炸事故.........................................45案例六：深圳地铁11号线11303标盾构脱困事件................................................................54案例七：南京地铁四号线TA03标鼓鸡区间盾构刀盘磨损事件.........................................71案例八：武汉地铁3号线7标自来水管爆裂导致盾构被淹事故.......................................89案例九：武汉地铁4号线二期盾构接收涌水涌砂导致地面沉降事件..............................98（注：以上案例可在中国中铁办公平台/安全生产管理/事故案例页面下载查看）-1-案例一：天津地铁2号线突泥涌水导致盾构机被埋事故一、事故情况简述2011年5月6日凌晨7时30分许，天津地铁2号线建国道—天津站区间，左线掘进289.2m+0.2m、右线掘进247.2m+0.6m时，右线盾构机因螺旋机被水泥土固结块卡死无法运转，在开启观察孔进行处理时，发生螺旋机观察孔突沙涌水事件。由于该地段的地质异常复杂，突泥及涌水较大，导致地面塌陷，且左线掘进快于右线35环，左线线路高程高于右线，致使左右线隧道均发生局部管片变形破损开裂，最终左右线隧道均封堵回填，两台盾构机埋于地下，建天区间左右线重新改线施工，构成责任事故（无人员伤亡）。事故发生时，两台盾构机平面位置如下图所示。左右线盾构机平面位置二、工程概况及水文地质情况（一）工程概况天津地铁2号线是天津市快速轨道交通中的东西骨干线。工程西起西五经路地道建国道站已完成左线隧道已完成右线隧道京山铁路地下直径线京津城际右线盾构机左线盾构机天津站-2-青区曹庄站，东至东丽区李明庄站，线路总长为22.564km。天津地铁2号线第17合同段，合同工期为2007.9.20至2011.6.20，工程标价：264152638元。工程包括两站两区间：东南角站、建国道站、东南角站－建国道站区间、建国道站－天津站车站区间（以下简称建－天区间）。建国道站车站主体位于建国道与民族路交叉路口附近，呈西南―东北向横跨建国道。车站标准段选用12m站台双柱三层三跨矩形框架结构型式，本车站计算站台中心位置顶部覆土约为2.5m。基坑标准段开挖深度23m，盾构井处开挖深度24.6m。建国道站分设3个出入口和2个风亭。建国道站两端区间均为盾构法施工，建－天区间线路长度为584米，最大纵坡为20‰，盾构隧道净间距最小为0.98m，最小曲线半径为3000m，区间隧道覆土厚度约为16米。最小覆土厚度约为5m。区间隧道外径6.2m，内径5.5m，环宽1.2m，管片拼装衬砌为单洞圆形隧道，采用错缝拼装。建－天区间隧道沿线经过地面建筑物较多，主要有天津铁路分局乘务员大楼（6层）、天津铁路分局材料科，机务段招待所等；京山铁路三线等铁路，现正在施工的五经路地道，地道地面至盾构隧道顶面距离为4m；京津城际铁路、天津站－天津西站地下直径线。26.445001001002300ZDK11+718~+915范围内，左右线盾构下穿京山线、地下直径线、京津城际铁路等铁路群和五经路地下通道。五经路地道盾构下穿铁路群与五经路地下通道-3-乘务员大楼穿越铁路地段现场照站后电话局和邮电大楼平面位置示意图-4-⑦4粉砂层粉土层④1、⑤1、⑥1粉质粘土⑦2粉土层⑦1粉质粘土④2粉土层⑥2粉土层（二）水文地质情况建－天区间左右线隧道穿越范围内主要有⑥2粉土、⑦2粉土层、⑥1⑦1粉质粘土、下部⑦4粉砂层，下部粉砂层厚度约10m左右。隧道在五经路地道附近局部进入⑦2粉土层、⑦4粉砂层，下部粉砂层厚度约10m左右。右线盾构隧道地质断面图左线盾构隧道地质断面图④2粉土层⑦2粉土层④1、⑤1、⑥1粉质粘土⑦1粉质粘土⑦4粉砂层⑥2粉土层-5-三、事件经过及应急处置（一）事件经过2011年5月5日19时至5月6日8时，右线盾构掘进施工由盾构队长兼盾构司机带领机修人员进行夜班施工。当盾构掘进至206环位置时，机修人员发现盾构机的螺旋输送机运转不正常，进行了全面检查，在正反转过程中，听到螺旋输送机前下方观察孔附近有异常的磨擦声。凌晨4时左右，螺旋输送机被彻底卡住。现场值班人员根据查阅施工图及地质勘察报告而初步判断：刀盘已进入五经路地道下部旋喷桩加固区域，螺旋输送机中有异物卡住了螺旋输送杆，导致渣土被堵。考虑到盾构机处在五经路地道下部不宜停机过久、故决定拆开螺旋输送机前下方观察孔（尺寸约为350mm×500mm）盖板取出异物及时恢复掘进的处理方案。为了进一步确保安全，在拆开观察孔前注入聚氨酯防水封闭掌子面处理，并配备绵纱、绵被、方木及型钢等应急物品。在注入了10桶聚氨酯防水封闭掌子面后，通过检查加泥孔阀门，发现土仓里无水安全后拆除观察口盖板。早晨8时许,盖板拆除完毕。在拆卸观察口盖板过程中，观察孔四周无异样，只有少许渣土掉出。通过观察，发现螺旋输送杆叶片之间夹着一个水泥土混合物固结块并取出，该碎块外观尺寸：长约20余cm、直径约10余cm。同时发现螺旋机下部叶片之间还夹有异物存在,即处理第二块异物，在处理过程中忽然从观察孔发生突泥涌水现象，洞内人员立即在观察孔堵塞棉纱、棉被，并用方木及型钢进行支撑、封堵观察口盖板。由于水土压力大，未能得到有效封堵，其间仍有泥沙流出。项目经理接到通知后，马上到现场查看情况。当项目经理到达现场进入掌子面后，发现漏水相当严重，现场流出大量泥沙，当时条件下已无法安装观察孔盖板，便紧急在现场安排启动项目应急预案，并交代现场人员-6-注意安全后向上级公司进行了汇报，同时也向业主、监理单位进行了汇报。参与事故处置的相关人员工作内容如下表：盾构司机盾构队长副总工总工经理2011.5.6凌晨4点至凌晨6:30右线盾构机螺旋机卡住1.发现螺旋机无法运转2.报告盾构队长3.配合盾构队长工作1.带领机修工检查螺旋机2.查阅施工图3.安排人员向土仓及螺旋机前端注入聚氨酯及准备应急物资4.决定及安排人员拆除螺旋机观察孔盖板2011.5.6凌晨6:30点至上午8点，拆除螺旋机观察孔盖板1.配合盾构队长进行作业材料、设备准备2.检查、清点应急设备及材料1.组织人员进行螺旋机观察孔盖板拆除2.安排人员进行应急设备及材料准备2011.5.6上午8点至上午8:30，螺旋机观察孔盖板拆除完毕，异物清理，发生漏水1.操作室内值班，确保设备不被其他人误操作2.漏水后配合盾构队长堵漏1.现场盯控螺旋机异物清理2.漏水后，安排人进行观察孔封堵、注聚氨酯，隧道抽排水3.封堵效果不理想后，上报项目部组织队伍迅速赶往现场进行抢险启动应急预案，制定具体应对措施接到险情报告后，迅速赶往现场，同时启动项目应急预案2011.5.6上午8：30点至上午9:30，堵漏抢险现场配合进行观察孔封堵、向螺旋机内注入聚氨酯配合副总工进行应急物资运送、隧道内抽排水漏水现场指挥观察孔封堵、水泥压填、聚氨酯注入、隧道抽排水等工作1.制定右线采用大功率聚氨酯泵进行聚氨酯注入2.从左线隧道向右线漏水点位注入双液浆1.安排抢险人员分工进行抢险作业，紧急调运应急物资2.将险情上报上级单位及业主、监理3.安排人员从左线开始-7-盾构司机盾构队长副总工总工经理向右线进行双液浆注入2011.5.6上午9:30以后，上级单位组织其他项目抢险队投入抢险，监理、业主等单位到场投入抢险，成立抢险临时指挥部，进入全面抢险状态右线隧道现场配合抢险右线隧道配合抢险进入左线隧道进行注浆抢险右线现场进行抢险指挥，加强聚氨酯注入和水泥压填1.统筹指挥现场抢险作业、应急物资调运2.安排监测人员进行五经路地道及铁路三角地沉降监测3.向指挥部汇报现场情况（二）应急处置2011年5月6日上午启动应急抢险系统后，应急抢险作业主要分为三个抢险作业面实施应急抢险，分别为建国道站左右线盾构隧道内、五经路地道和铁路三角地。1、建国道站左右线盾构隧道右线抢险实施情况：应急抢险系统启动后，增加作业人员和应急物资加大力度对出水口采用注聚氨酯、填水泥袋等措施进行封堵，同时增加水泵对右线隧道内积水进行抽排,以便抢险作业。堵漏及填压工作一直持续进行到晚上23点左右，漏水仍未堵住，随即由天津地铁集团、天津城投集团、天津市建交委及各专家组成的抢险指挥小组下令浇筑混凝土坝体封堵右线隧道并注水回灌。最终于2011年5月8日凌晨2点左右完成混凝土坝体浇筑工作，于2011年5月9日凌晨0点左右开始注水之后通过加强观测，坝体稳定性及坝体渗漏水情况均稳定。-8-右线隧道堵漏的抢险现场左线抢险实施情况：应急抢险系统启动后，从9:30开始安排专人对左线隧道变形加强观测，同时停止左线掘进施工，开始从左线向右线注浆。至2011年5月7日凌晨0点左右，因隧道变形较大，指挥部下令左线作业人员全部撤离，并对左线隧道浇筑混凝土坝体封堵后注水回灌。最终于2011年5月9日上午8点左右完成混凝土浇筑工作，随后进行注排水和隧道内水压监测。左线隧道抢险现场2、五经路地道出现险情后，从2011年5月6日9点左右开始对五经路地道加强监测，-9-同时测定右线盾构机的具体位置。上午10:30左右，因五经路地道根据监测结果沉降变化较大，经协调，立即封闭五经路地道，组织钻机、注浆机、水泥、水玻璃等应急物资到场，在右线盾构机的正前方及两侧、左线隧道两侧实施注浆，直至2011年5月18日五经路地道沉降及左右线隧道漏水变形稳定后停止注浆加固，于2011年5月19日恢复通车，之后监测继续进行，无明显变化情况。五经路地道注浆现场3、铁路三角地出现险情后，2011年5月6日9点左右开始对三角地进行实时监测，同时从地面精确测定标出右线盾构机的具体位置及线路走向。2011年5月7日凌晨因铁路三角区根据监测结果显示沉降变化较大，立即组织钻机、注浆机、水泥、水玻璃等应急物资到场，于下午13:00左右开始对左右线隧道两侧实施注浆，至2011年5月14日铁路三角地沉降及左右线隧道漏水变形稳定后停止注浆加固。-10-铁路三角地注浆现场从2011年5月11日开始，天津市建委组织专家组进行建天区间改造方案的讨论。通过历时三个月的方案讨论和比选，2011年8月30日天津轨道交通指挥部决定对既有建国道站进行改造，对建天区间进行改线处理，最终导致两台盾构机被埋。目前改造工程已顺利完工，在2013年8月28日天津地铁二号线已经顺利通车。四、原因分析（一）直接原因1、盾构队长违规操作。由于地质条件复杂，造成螺旋机被水泥土混合物固结块卡住，无法运转，盾构队长鲁某在严重违背《盾构机操作说明书》中的相关规定和不了解打开观察孔盖板将出现涌水隐患的情况下，擅自安排现场作业人员打开螺旋机观察孔，导致发生地下水喷涌。2、现场抢救措施不到位。观察孔盖板打开后，长达80余分钟的时间内，现场未采取有效的控制措施，致使土仓内的水和泥沙流失过多，造成土仓压力失衡发生喷涌事故。3、地质原因。盾构机掘进部位地层地质条件复杂，处于微承压水层，-11-并局部地段夹有粉砂薄层，其富水性、渗透性相应增大，存在较大隐患；同时，盾构机处于五经路地道旋喷桩加固地层，旋喷加固强度较高且加固不均匀，致使盾构掘进施工困难，易