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1、上海隧道与上海隧道与M4M4线事故分析线事故分析 侯学渊侯学渊一、上海地层与隧道一、上海地层与隧道1.1 1.1 上海地层分布上海地层分布 上海地层由上至下上海地层由上至下120120米内分为填土层，褐黄色粘性土，灰黄色粘性米内分为填土层，褐黄色粘性土，灰黄色粘性土，灰色粉性土、粉砂，灰色淤泥质粉质粘土，灰色粉性土，灰色淤泥土，灰色粉性土、粉砂，灰色淤泥质粉质粘土，灰色粉性土，灰色淤泥质粘土，褐灰色粘性土，灰色粉性土、粉砂，灰质粘土，褐灰色粘性土，灰色粉性土、粉砂，灰褐色粘性土，灰绿色、褐色粘性土，灰绿色、兰灰色粘性土，暗绿色粘性土，草黄兰灰色粘性土，暗绿色粘性土，草黄灰色粉性土、粉砂，灰色粉
2、细砂，灰色粉性土、粉砂，灰色粉细砂，灰色粘性土夹粉砂，灰色粉质粘土、粉砂互层，青灰色粉细砂夹粘性土，灰色粘性土夹粉砂，灰色粉质粘土、粉砂互层，青灰色粉细砂夹粘性土，青灰色粉细砂夹中、粗砂，兰灰青灰色粉细砂夹中、粗砂，兰灰褐灰色粘性土，青灰色粉细砂，绿灰褐灰色粘性土，青灰色粉细砂，绿灰色粘性土。色粘性土。其中第其中第-1-1层土为草黄层土为草黄灰色粉性土、粉砂，含云母，薄层状粘性灰色粉性土、粉砂，含云母，薄层状粘性土，土质不均匀；属中土，土质不均匀；属中低压缩性，强度较高，为良好的桩基持力层；低压缩性，强度较高，为良好的桩基持力层；夹层顶埋深在夹层顶埋深在28.035.028.035.0米，层厚
3、一般为米，层厚一般为4.08.04.08.0米，呈中密米，呈中密密实状；密实状；分布较广，厚度变化大；分布较广，厚度变化大；-2-2层土为灰色粉细砂，含云母、石英、长石，层土为灰色粉细砂，含云母、石英、长石，土质较均匀致密；属低压缩性，高强度，为良好的桩基持力层；层顶埋土质较均匀致密；属低压缩性，高强度，为良好的桩基持力层；层顶埋深在深在35.040.035.040.0米，层厚一般为米，层厚一般为6.014.06.014.0米，呈密实状；分布较广，层位米，呈密实状；分布较广，层位不稳定。不稳定。1.1.外环隧道外环隧道2.2.翔殷路隧道翔殷路隧道3.3.大连路隧道大连路隧道4.4.外滩隧道外滩
4、隧道5.5.延安路隧道延安路隧道6.6.延安路隧道复线延安路隧道复线7.7.复兴路隧道复兴路隧道8.8.打浦路隧道打浦路隧道9.9.杨浦大桥杨浦大桥10.10.南浦大桥南浦大桥11.11.卢浦大桥卢浦大桥1.2 1.2 上海越江桥隧分布上海越江桥隧分布 另有长江路另有长江路-凌桥、军工路凌桥、军工路-金桥路、新建路金桥路、新建路-浦东南路、人民浦东南路、人民路路-东昌路、石龙路东昌路、石龙路-耀华路、上耀华路、上中路中路-华厦路六条隧道待建。华厦路六条隧道待建。四号线越江隧道1.2 1.2 上海越江桥隧分布上海越江桥隧分布上海崇明岛大型过江隧道上海崇明岛大型过江隧道1.3 1.3 盾构法施工盾
5、构法施工1966年泥水加压盾构1974年土压平衡盾构EPB1976年铰接式盾构1993年球体盾构、扩径盾构19861988年复圆、多圆断面盾构MF1981年压注混凝土衬砌工法ECL盾构技术发展过程盾构技术发展过程1.3 1.3 盾构法施工盾构法施工土压平衡盾构土压平衡盾构泥水平衡盾构泥水平衡盾构1.3 1.3 盾构法施工盾构法施工大连路隧道直径大连路隧道直径11.22m11.22m泥水盾构掘进机泥水盾构掘进机1.3 1.3 盾构法施工盾构法施工上海轨道交通上海轨道交通8 8号线采用号线采用的双圆盾构的双圆盾构1.3 1.3 盾构法施工盾构法施工三圆盾构三圆盾构眼镜型盾构眼镜型盾构1.4 1.4
6、 地基处理地基处理上海地基常用的地基加固方法有：上海地基常用的地基加固方法有：nn 劈裂注浆劈裂注浆nn 搅拌桩搅拌桩nn 旋喷注浆旋喷注浆nn 压密注浆压密注浆地铁隧道中旁通道地基加固普遍采用冰冻法进行加固。地铁隧道中旁通道地基加固普遍采用冰冻法进行加固。二、冰冻法二、冰冻法2.1 2.1 冰冻法施工特点冰冻法施工特点 冰冻法施工技术，即是利用人工制冷的方法把土壤冰冻法施工技术，即是利用人工制冷的方法把土壤中的水冻结成冰形成冻土帷幕，用人工冻土帷幕结构体中的水冻结成冰形成冻土帷幕，用人工冻土帷幕结构体来抵抗水土压力，以保证人工开挖工作顺利进行。来抵抗水土压力，以保证人工开挖工作顺利进行。作为
7、一种成熟的施工方法，冰冻法施工技术在国际作为一种成熟的施工方法，冰冻法施工技术在国际上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有上被广泛应用于城市建设和煤矿建设中，已有100100多年的多年的历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有历史，我国采用冻结法施工技术至今也已有4040多年的历多年的历史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达史，主要用于煤矿井筒开挖施工，其中冻结最大深度达435m435m，冻结表土层最大厚度达，冻结表土层最大厚度达375m375m。2.1 2.1 冰冻法施工特点冰冻法施工特点多年来国内外施工的实践经验证明冰冻法施工有以下优点：多年来国内外施工的实践经验证明冰冻法施工有
8、以下优点：1.1.可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比可有效隔绝地下水，其抗渗透性能是其它任何方法不能相比的，对于含水量大于的，对于含水量大于10%10%的任何含水、松散，不稳定地层均的任何含水、松散，不稳定地层均可采用冻结法施工技术；可采用冻结法施工技术；2.2.冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布冻土帷幕的形状和强度可视施工现场条件，地质条件灵活布置和调整，冻土强度可达置和调整，冻土强度可达5-10Mpa5-10Mpa，能有效提高工效；，能有效提高工效；3.3.冻结法施工对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪音小，冻结法施工对周围环境无污染，无异物进入土壤，噪
9、音小，冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；冻结结束后，冻土墙融化，不影响建筑物周围地下结构；4.4.冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施冻结施工用于桩基施工或其它工艺平行作业，能有效缩短施工工期。工工期。2.2 2.2 冰冻法施工方案冰冻法施工方案 根据横通道所处地质条件、工程环境、施工条件，根据横通道所处地质条件、工程环境、施工条件，结合已建工程成功经验，施工中采用冻结法加固地层。结合已建工程成功经验，施工中采用冻结法加固地层。从两隧道侧壁分别相向打入冻结管从两隧道侧壁分别相向打入冻结管,沿通道四周布置三排沿通道四周布置三排冻结管冻结管,冻结管间距冻结管间距10
10、00mm1000mm。主要技术参数如下：。主要技术参数如下：冻土帷幕形式：冻土帷幕形式：采用马蹄形环状。采用马蹄形环状。冻土帷幕设计厚度：冻土帷幕设计厚度：3.5M3.5M冻结强度：冻结强度：4MPa(720h4MPa(720h承载持久强度承载持久强度)冻结平均温度：冻结平均温度：-8-8 00CC设计盐水温度：设计盐水温度：-24-24 00C-26 C-26 00CC2.2 2.2 冰冻法施工方案冰冻法施工方案地铁隧道旁通道冰冻法地铁隧道旁通道冰冻法断面图断面图2.2 2.2 冰冻法施工方案冰冻法施工方案旁通道采用垂直冰冻法施工旁通道采用垂直冰冻法施工中央风井中央风井冰冻管冰冻管旁通道旁通
11、道下行线下行线地面地面3535米米上行线上行线2.2 2.2 冰冻法施工方案冰冻法施工方案旁通道采用垂直冰冻法施工旁通道采用垂直冰冻法施工中央风井中央风井冰冻管冰冻管旁通道旁通道下行线下行线上行线上行线2.3 2.3 施工工艺施工工艺1.1.冻结孔施工冻结孔施工(包括冻结打钻及冷冻管安装包括冻结打钻及冷冻管安装)；2.2.冷冻平台搭设，冷冻机组安装调试；冷冻平台搭设，冷冻机组安装调试；3.3.冷冻管道安装并开始进行冻结期冷冻；冷冻管道安装并开始进行冻结期冷冻；4.4.开挖并维持冷冻；开挖并维持冷冻；5.5.冻土成孔后，用钢模支援，支内模，浇混凝土。冻土成孔后，用钢模支援，支内模，浇混凝土。三、
12、上海轨道交通三、上海轨道交通4 4号线简介号线简介3.1 3.1 轨道交通轨道交通4 4号线简介号线简介 上海轨道四号线全上海轨道四号线全长长2222公里，是本市轨道公里，是本市轨道交通环线的东南半环，与交通环线的东南半环，与明珠线明珠线II期、地铁期、地铁11号线、号线、22号线共同构成号线共同构成“申申”字字基本轨道交通网络骨架。基本轨道交通网络骨架。该条线共有该条线共有1717座地座地下车站，其中下车站，其中1111座可以其座可以其他线路换乘。原计划他线路换乘。原计划20052005年底实现试通车。年底实现试通车。事故发生段事故发生段3.2 3.2 事故段情况事故段情况 事故发生段为上海
13、轨道交通四号线浦东南路站至南浦大事故发生段为上海轨道交通四号线浦东南路站至南浦大桥区间盾构推进工程，由上海隧道工程股份有限公司承建，桥区间盾构推进工程，由上海隧道工程股份有限公司承建，其中区间隧道中间风井、旋喷加固、旁通道、垂直通道、冻其中区间隧道中间风井、旋喷加固、旁通道、垂直通道、冻结加固及风道结构工程专业分包给北京中煤矿山工程公司结加固及风道结构工程专业分包给北京中煤矿山工程公司（沪）（即中煤上海分公司）；同时上海地铁建设有限公司（沪）（即中煤上海分公司）；同时上海地铁建设有限公司将轨道四号线区间圆形隧道（浦东南路将轨道四号线区间圆形隧道（浦东南路南浦大桥）工程委南浦大桥）工程委托上海地
14、铁咨询监理科技有限公司监理。托上海地铁咨询监理科技有限公司监理。3.2 3.2 事故段情况事故段情况 事故发生段为南浦大桥站与浦东南路站的区间隧道，区事故发生段为南浦大桥站与浦东南路站的区间隧道，区间长间长19001900米左右。事故发生处为区间隧道中的中央风井处，米左右。事故发生处为区间隧道中的中央风井处，距已建成的南浦大桥站约距已建成的南浦大桥站约10501050米，距黄埔江防汛墙约米，距黄埔江防汛墙约5050米。米。中央风井中央风井临江花苑临江花苑2424层高层层高层音像市场音像市场5 5层建筑层建筑鸿宇鸿宇1111层办公楼层办公楼黄埔江中山南路3.2 3.2 事故段情况事故段情况 事故
15、发生于上下行线间的旁通道施工中，该旁通道埋深事故发生于上下行线间的旁通道施工中，该旁通道埋深地面下地面下3535米，位于地下第七层土，用冻结加固暗挖法施工。米，位于地下第七层土，用冻结加固暗挖法施工。两侧隧道中有连接地面的中央风井。两侧隧道中有连接地面的中央风井。事故发生时，上下线事故发生时，上下线隧道均已贯通，一侧中央隧道均已贯通，一侧中央风井已施工完毕，另一侧风井已施工完毕，另一侧中央风井施工也已接近尾中央风井施工也已接近尾声，旁通道的施工尚余声，旁通道的施工尚余8080厘米未凿除。厘米未凿除。四、事故发生经过四、事故发生经过nn20032003年年3 3月，中煤上海分公司土体冻结人员开始
16、旁通月，中煤上海分公司土体冻结人员开始旁通道冻结法施工道冻结法施工布置冻结管，安装制冷设备。布置冻结管，安装制冷设备。nn4 4月月2727日，垂直冻结管开始供冷。日，垂直冻结管开始供冷。nn5 5月月3 3日，隧道下行线冷板和斜管开始供冷。日，隧道下行线冷板和斜管开始供冷。nn5 5月月1111日，上行线冷板和斜管开始供冷。日，上行线冷板和斜管开始供冷。nn6 6月月2424日，开始旁通道开挖施工。日，开始旁通道开挖施工。nn6 6月月2828日上午日上午8 8：3030，向下行线冻结管供冷的一台小型制，向下行线冻结管供冷的一台小型制冷机发生故障，下午冷机发生故障，下午4 4：0000修复，
17、停止供冷达修复，停止供冷达7.57.5小时。小时。同时安装压力表量测水压。此时隧道钢管片交接处土体同时安装压力表量测水压。此时隧道钢管片交接处土体温度为温度为3 300CC。nn6 6月月2828日晚上日晚上2020：3030，停止旁通道冻土开凿，掘进面用，停止旁通道冻土开凿，掘进面用木板封住。木板封住。nn6 6月月2929日凌晨日凌晨3 3：0000，水阀处水压为，水阀处水压为2.32.3公斤公斤/平方厘米，平方厘米，与第与第7 7层承压水水压接近，隧道钢管片交接处土体温度层承压水水压接近，隧道钢管片交接处土体温度为为8.78.700CC。nn6 6月月3030日，隧道钢管片交接处土体温度
18、为日，隧道钢管片交接处土体温度为7.47.400CC。nn6 6月月3030日下午日下午1515：3030，用，用150150公斤干冰敷于下行线隧道公斤干冰敷于下行线隧道内壁中线以下部位，以加强冻结。内壁中线以下部位，以加强冻结。nn6 6月月3030日晚上日晚上2020：3030，干冰气化所剩无几，钢管片有结，干冰气化所剩无几，钢管片有结霜现象。霜现象。nn7 7月月1 1日零时，拆除冻土前掘进面部分封板，用风镐凿出日零时，拆除冻土前掘进面部分封板，用风镐凿出直径直径0.20.2米的孔洞，准备安装混凝土输送管。约米的孔洞，准备安装混凝土输送管。约1 1小时后，小时后，此孔打至下行线隧道钢管片
19、。此孔打至下行线隧道钢管片。nn7 7月月1 1日凌晨日凌晨4 4时，该孔洞下部有水流出，立即用水泥封时，该孔洞下部有水流出，立即用水泥封堵，但流水不止。而后掘进面右下角开始出水，且越来堵，但流水不止。而后掘进面右下角开始出水，且越来越大，用棉被、泥土袋、水泥包等进行封堵。越大，用棉被、泥土袋、水泥包等进行封堵。nn7 7月月1 1日凌晨日凌晨6 6时，隧道内发出异响，大量水、流砂涌入时，隧道内发出异响，大量水、流砂涌入旁通道，情况危险，工人撤离，险情发生。旁通道，情况危险，工人撤离，险情发生。五、事故发生后的抢险五、事故发生后的抢险事故发生后的抢险事故发生后的抢险1.1.7 7月月1 1日至
20、日至7 7月月5 5日日 险情控制阶段险情控制阶段2.2.7 7月月5 5日至日至7 7月月9 9日日 险情排除阶段险情排除阶段3.3.7 7月月9 9日至日至7 7月月1111日日 险情恢复阶段险情恢复阶段事故发生后的抢险事故发生后的抢险采取措施：采取措施：1.1.填砂填砂在沉降漏斗区以及防汛墙倒塌处内填砂，在沉降漏斗区以及防汛墙倒塌处内填砂，总计填砂量在总计填砂量在2323万方。万方。事故发生后的抢险事故发生后的抢险采取措施：采取措施：2.2.注浆注浆在沉降区域内进行双液注浆，以填充流砂所在沉降区域内进行双液注浆，以填充流砂所产生的空隙。总计注浆面积产生的空隙。总计注浆面积60007000
21、60007000平方米，注浆平方米，注浆量量2 2万方左右。万方左右。注浆区域事故发生后的抢险事故发生后的抢险采取措施：采取措施：3.3.在隧道中打塞子在隧道中打塞子在距离事故发生点在距离事故发生点160160米的浦西米的浦西段隧道内通过钻孔至隧道内浇注混凝土，以形成塞子，段隧道内通过钻孔至隧道内浇注混凝土，以形成塞子，阻止泥砂涌入已建成隧道。阻止泥砂涌入已建成隧道。事故发生后的抢险事故发生后的抢险采取措施：采取措施：4.4.拆除已倾斜的音像市场拆除已倾斜的音像市场5 5层建筑以及层建筑以及1111层鸿宇办公楼，层鸿宇办公楼，以减少地面应力，避免沉降进一步加剧。以减少地面应力，避免沉降进一步加
22、剧。事故造成影响事故造成影响1.1.土体沉降土体沉降中央漏斗区最大沉降达中央漏斗区最大沉降达3 3米左右，临米左右，临江花苑高层沉降江花苑高层沉降1414厘米左右。厘米左右。2.2.隧道沉降隧道沉降根据初步勘察，隧道最大沉降达根据初步勘察，隧道最大沉降达7878米。米。3.3.周围环境沉降周围环境沉降引起中山南路的匝道沉降，影响引起中山南路的匝道沉降，影响半径约半径约60-7060-70米。米。六、事故责任六、事故责任6.1 6.1 事故发生原因事故发生原因1.1.旁通道旁通道冻结法施工方案调整冻结法施工方案调整存在欠缺；存在欠缺；2.2.在旁通道冻结条件不太充分的情况下，进行开挖；在旁通道冻
23、结条件不太充分的情况下，进行开挖；3.3.中煤上海分公司对险情征兆没有采取有效制止措施；中煤上海分公司对险情征兆没有采取有效制止措施；4.4.中煤上海分公司现场管理人员在险情征兆已经出现的情中煤上海分公司现场管理人员在险情征兆已经出现的情况下严重违章、擅自凿洞；况下严重违章、擅自凿洞；5.5.地铁监理公司现场监理人员失职；地铁监理公司现场监理人员失职；6.6.隧道公司现场管理人员对分包项目管理存在漏洞。隧道公司现场管理人员对分包项目管理存在漏洞。6.2 6.2 事故责任事故责任1.1.中煤上海分公司是事故的直接责任单位，负主要责中煤上海分公司是事故的直接责任单位，负主要责任。任。2.2.隧道公
24、司是事故的连带责任单位，负重要责任。隧道公司是事故的连带责任单位，负重要责任。3.3.地铁监理公司是事故的相关责任单位，也负有重要地铁监理公司是事故的相关责任单位，也负有重要责任。责任。6.3 6.3 事故处罚结果事故处罚结果 这起事故的相关责任人已受司法机关追究。其中这起事故的相关责任人已受司法机关追究。其中3 3人因人因涉嫌涉嫌“重大责任罪重大责任罪”被正式批准逮捕，他们是：施工单位北被正式批准逮捕，他们是：施工单位北京中煤矿山工程有限公司上海分公司副经理李柱和、上海隧京中煤矿山工程有限公司上海分公司副经理李柱和、上海隧道工程股份有限公司项目经理袁强华，监理单位上海地铁咨道工程股份有限公司
25、项目经理袁强华，监理单位上海地铁咨询监理科技有限公司总监代表李关强。上述单位另有询监理科技有限公司总监代表李关强。上述单位另有3 3人被人被取保候审，他们是：中煤上海分公司项目经理、地铁监理公取保候审，他们是：中煤上海分公司项目经理、地铁监理公司总监、隧道公司项目技术负责人。司总监、隧道公司项目技术负责人。6.3 6.3 事故处罚结果事故处罚结果 对相关单位领导追究领导责任：上海隧道公司总经理、对相关单位领导追究领导责任：上海隧道公司总经理、分管副总经理行政撤职；上海地铁运营公司总经理行政记大分管副总经理行政撤职；上海地铁运营公司总经理行政记大过；上海城建集团总经理行政记过；国家有关部门还建议
26、，过；上海城建集团总经理行政记过；国家有关部门还建议，对北京中煤矿山工程有限公司主要领导、中煤上海分公司主对北京中煤矿山工程有限公司主要领导、中煤上海分公司主要领导和分管领导进行责任追究。要领导和分管领导进行责任追究。6.3 6.3 事故处罚结果事故处罚结果 对相关责任单位也作出处罚：上海隧道公司市政公用对相关责任单位也作出处罚：上海隧道公司市政公用工程施工总承包企业资质等级由特级降为一级、北京中煤工程施工总承包企业资质等级由特级降为一级、北京中煤矿山工程有限公司地基与基础工程专业承包企业资质等级矿山工程有限公司地基与基础工程专业承包企业资质等级由一级降为二级、上海地铁监理公司市政公用工程监理
27、企由一级降为二级、上海地铁监理公司市政公用工程监理企业资质等级由甲级降为乙级的处罚。业资质等级由甲级降为乙级的处罚。七、修复方案七、修复方案修复方案修复方案1.1.原位修复原位修复 1 1）明挖：采用钻孔灌注桩及地下连续墙，并施以地）明挖：采用钻孔灌注桩及地下连续墙，并施以地基加固及降水，在破坏地点采用大开挖，开挖深度基加固及降水，在破坏地点采用大开挖，开挖深度3535米左右，挖到第米左右，挖到第7 7层，作业空间有限，原位土层扰动，层，作业空间有限，原位土层扰动，风险很大。风险很大。2 2）暗挖：开挖时利用特殊的灌注桩工艺与超级旋喷相）暗挖：开挖时利用特殊的灌注桩工艺与超级旋喷相结合的施工工艺。剩余部分的修复采用暗挖法，在土结合的施工工艺。剩余部分的修复采用暗挖法，在土体加固后，用矿山法进行开挖，并修建用于矿山法开体加固后，用矿山法进行开挖，并修建用于矿山法开挖的竖井。挖的竖井。修复方案修复方案2.2.改线搭桥方法。在现有的受损区间中增加两工作井改线搭桥方法。在现有的受损区间中增加两工作井（连续墙、钻孔、沉井），再通过盾构推进隧道。充（连续墙、钻孔、沉井），再通过盾构推进隧道。充分利用已有可用区间并采用盾构使其线路连通，原有分利用已有可用区间并采用盾构使其线路连通，原有车站均基本不受影响。如可行，最为理想。车站均基本不受影响。如可行，最为理想。