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摘 要：通过分析北京、广州等城市地铁盾构施工过程中发生的安全事故，总结事故发生的规律和特点，充分吸取教训，据此制定防范技术手段和相应的安全管理措施，确保盾构隧道的施工安全。
关键词：地铁；盾构隧道；施工安全；事故分析
我国地铁施工的历史已经有40多年，随着国内地铁项目的增多，面临复杂的地质和外部环境情况，加之经验不足，管理不到位，在建设中存在着一些不容忽视的问题和不安全隐患，对潜在技术风险缺乏必要的分析和论证，随之而来的是施工事故的增多，在上海、北京、广州等地都出现过不同程度的地铁工程安全事故，造成了重大经济和人员损失。近年来，越来越多的地铁项目采用盾构法进行施工，盾构基本成为地铁施工的首选，出于安全性与可靠性的考虑，非常需要归纳总结盾构施工过程中的事故，进行系统和全面的分析，以备后续建设项目借鉴，杜绝类似事故的发生。
1 盾构施工事故的分类及特点
在盾构隧道施工中，按照事故的发生特点，主要分为机械事故和施工技术事故两大类。
1.1 机械事故
一般的盾构项目，机械使用较多，相对应的事故也较多，大约占一半以上，主要有龙门吊事故、盾构机事故、管片安装机事故等。
1.1.1 管片吊机事故
上海地铁4号线6标段施工中，盾构管片安装机起吊密封突然失效，导致管片脱落，砸伤下部安装工人2名，原因：由于密封失效，没有及时发现，管片失去吸力而突然下落。防范措施： 严格设备维护检查制度，尤其要重视管片安装机的可靠性检查，例如密封胶圈有无损坏，起吊绳具是否可靠等，消除安全隐患，同时，管片拼装过程中，安装机下部严禁有人工作。
1.1.2 电器事故
施工过程中，由于盾构掘进中功率大，能耗高，容易出现电力安全事故，必须给予重视。某现场盾构的10kV 高压电缆，由于安装接头保护不当，突然击穿，造成火灾，并导致盾构掘进停止10h，因此，要重视施工动力线的安全保护措施，严格执行电力高压进洞的安装与施工规范，做到安全第一，万无一失。
1.1.3 运输设施的安全施工
与盾构配套的有轨运输设备，要注意电瓶车的溜车防撞（包括管片车、砂浆车等），以及轨道道岔的安全运营等。武汉地铁施工中就曾经出现电瓶车刹车失灵，导致列车溜车撞坏盾构机的严重事故，损失200 多万元，停工近1个月。因此，对运输轨道车辆的刹车性能检测，轨道、道岔设备的安全性能检测等应给予足够的重视。
1.1.4 盾构脱困的形成原因以及处理措施
长时间停止掘进、或者转弯、泥饼形成、不明物质困住等，都会导致盾构掌子面坍塌，使盾构无法驱动。措施：制定严格正确的操作掘进方法，随时根据实际情况，调整掘进参数和施工工艺。
透过许多事故的现象，可以发现，对于机械事故来讲，原因多与不规范、不正确的违章操作有直接关系，所以严格操作规范，是避免事故的必要条件；同时，人员的责任心非常重要，要抓好岗前培训，特别是一些特种设备要严格持证上岗。由于盾构机是一个集液压、电子、机械等多学科综合为一体的现代化施工机械，配套设备多、施工牵涉的方面较多，所以，事故的隐患也多，这就要求现场必须重视机械设备的正常保养维护，加强对盾构机的熟悉和了解，要定人定岗，不轻易更换操作人员。
1.2 施工技术事故
主要是指由于施工工艺不当导致的技术事故。这类事故多为恶性事故，往往造成些人员伤亡或造成一定经济损失。
1.2.1 地面沉降导致的安全事故
地面沉降一般可分为3类。第1类：非正常沉降，主要是施工中盾构操作失误而引起的，如盾构操作过程中各类参数设置错误、超挖、注浆不及时；第2类：灾害性沉降，主要指施工中盾构开挖面有突发性急剧流动，甚至暴发性崩塌，使地面塌陷。主要原因是遇到地下水压大或透水性强的颗粒状土体不良地质条件。如，广州地铁1号线在中山四路段采用盾构法施工，由于铸铁供水管漏水，硬路面下的土体部分流失，形成空洞，盾构通过时，小的地层变形造成供水管断裂，大量水土流失，导致路面塌陷；第3类：盾构的选型不合适或出现较大失误，如成都地铁由于选型失误，多次造成掘进过程中的地表沉陷事故，无法正常施工。
1.2.2 盾构隧道的防洪排水设施不具备或能力不足导致的安全事故
武汉过江公路隧道、重庆嘉陵江排污隧道等盾构隧道施工过程中，均出现过水从洞外倒排进隧道的事故，造成较大的损失。因此，施工中要做好防灾预案安排。
1.2.3 管片拼装事故
拼装过程中，管片挤损或破裂，导致涌水，使施工面临较大的技术风险。所以，必须重视管片的安装工艺和技术方法，注意掘进参数的控制，采用相应的技术手段，控制姿态的调整，科学进行管片的安装顺序和安装步骤。同时注重管片拼装的质量，防止漏水，防止管片破裂等；施工中管片的上浮是一般盾构施工中比较常见的问题，如果得不到有效的控制，会引起很大的麻烦，要采取相应的技术措施，严格控制管片上浮。
1.2.4 气体爆炸事故
盾构施工中，需要采取相应的消防、通风措施以及灭火措施等。2008年5月，广州地铁6号线施工中发生的不明气体爆炸事故，造成3亡6伤的严重后果，所以，要加强自动报警与预防手段，消防、通风措施必须跟上，同时注意检测气体。
1.2.5 盾构机掘进参数导致的事故
在操作上，注意调整盾构机掘进参数，尤其是在始发和到达阶段，要采取一定的技术手段，防止盾构机抬头或掉头，要均匀掘进，避免盾构机蛇形。对于泥水盾构而言，要防止掘进参数不当导致管片上浮的发生，还要注意当泥水仓的压力建立不当以及泥水仓压力不正确，导致的地面冒顶事故等。
1.2.6 土压平衡盾构喷涌事故
广州和武汉等地均发生过多次施工喷涌事故，可以考虑在螺旋输送器出渣口（皮带输送机前端）安装保压泵渣设备，既能使土仓压力不会通过螺旋输送器卸压，同时能将含水量高的渣土运走，而防止喷涌的发生。土压平衡盾构机螺旋输送机保压泵碴系统，是补充增加的泥水加压出渣系统。该系统能在喷涌等难以保持土仓平衡的情况下，继续保持土仓压力并且保证碴土能顺利出至矿车，防止污染隧道，更有利于连续施工。 盾构施工过程中，发生事故多与施工方案不合适、掘进参数不合理等密切相关，要注意施工方法与盾构机性能的结合，采取科学合理的掘进方式和掘进参数，不断进行优化处理，选择适合于某一种地质条件的最好的掘进参数和方式。另外，选择合适的盾构机，在盾构选型上要给与高度的重视，要选用与该盾构机相适应的施工方法；施工中要杜绝不合理工期、不切实际的进度、不合理的造价等，这些都是造成安全事故的罪魁祸首和最直接原因，只有采取科学的态度和施工手段，才可以最大限度地避免施工事故的发生。
总之，由于地铁工程的隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性突出，加大了施工技术的难度和建设的风险性，从而易导致事故的发生。事故主要是由于施工技术、机械和安全防护不当原因等造成。根据北京、广州地铁施工的资料分析，在上百起事故中，由于施工技术原因有30 多起，机械相关的事故41起，安全防护原因有4起。
2 盾构隧道安全管理措施
2.1 加强盾构机设备管理水平
要加强盾构机本身的设备管理水平，杜绝带病作业，注意维护与保养，发现问题及时解决。严格执行机械设备安全操作管理规章制度等，最大限度地减少机械事故的发生，确保整个盾构施工的顺利进行。
2.2 构建专家、中介机构服务平台
积极构建专家参与的中介安全服务平台，充分发挥社会安全中介机构或专家的力量，按照建设部《危险性较大工程安全专项方案编制及专家论证审查办法》，要求施工单位对暗挖工程重大危险源部位施工时编制专项施工方案，专家对方案进行咨询评估。制定《地铁工程安全生产监理工作的要点》，细化地铁工程监理的安全管理工作，强化监理第二道安全防线的作用。
2.3 制定《地铁工程盾构施工安全技术标准》
尽早制定《地铁工程盾构施工安全技术标准》。鉴于当前尚无国家性的关于地铁暗挖工程施工安全技术标准，可借鉴北京、上海等地的地铁工程安全管理的有益做法，根据现场水文地质情况、建筑物的基础形式、沿线的地下管网分布情况以及明挖、暗挖施工工艺方法等，建立和完善地铁盾构工程施工安全的标准，确定相关盾构施工技术标准和技术规范，为施工安全管理提供技术保障。
2.4 成立地铁盾构工程施工安全专家组
针对盾构工程施工专业性强，施工难度大，危险源隐蔽的特点，聘请在盾构设计、施工、监理领域有丰富经验的专家组成施工安全专家组，参加地铁盾构工程施工安全重大技术方案的会审和论证，参加地铁施工重大危险点源抽查和专项整治活动，进而起到地铁施工安全管理的智库作用。同时考虑制定《地铁工程施工突发事故应急预案》，成立常设的抢险专家组，并定期组织演练。这样一旦发生事故，可防止事故进一步扩大，最大限度地挽救生命和保证财产的安全。
3 结束语
盾构隧道施工要以预防为主，有备无患，要坚决执行机械设备的使用、维护规范，要加强盾构施工中的监控测量工作，做到信息化施工。一般来说，地铁施工发生事故前总是有预兆的，如隧道支护结构变形过大、过快，或地面沉降发生突变，或隧道出现渗漏水现象等，如能及时发现和处理，使其始终保持在控制标准以内，事故是可以避免的。
质量是施工的生命，安全是质量的前提，盾构隧道只有在确保安全的情况下，才能高效有序地进行。参建的每一个单位和个人都要建立“大安全”概念，利用一切可利用的技术、管理手段，依靠科学技术和技术创新，从每一环节入手，把风险降低至可控制程度。通过对各种安全影响因素进行风险分析和及时采取相应的防范措施，及时规避地铁隧道建设过程中存在的潜在风险，确保地铁建设的安全。
【参考文献】
1. 刘波，叶圣国，陶龙光，唐孟雄.地铁盾构施工引起临近基础的沉降FLAC数值模拟[J]，煤炭科学技术，2002，（16）
2. 阳军生，刘宝琛.城市地铁施工引起的地表沉降及变形[M]，中国铁道出报社，2002，（8）
3. 王铁生，张利萍，华锡生.地铁隧道施工变形预测综合[J]，水利水电科技进展，2003，（5）
4. 缪林昌，王非，吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J]，自然科学报，2008（2）
关键词：地铁；盾构隧道；施工安全；事故分析
我国地铁施工的历史已经有40多年，随着国内地铁项目的增多，面临复杂的地质和外部环境情况，加之经验不足，管理不到位，在建设中存在着一些不容忽视的问题和不安全隐患，对潜在技术风险缺乏必要的分析和论证，随之而来的是施工事故的增多，在上海、北京、广州等地都出现过不同程度的地铁工程安全事故，造成了重大经济和人员损失。近年来，越来越多的地铁项目采用盾构法进行施工，盾构基本成为地铁施工的首选，出于安全性与可靠性的考虑，非常需要归纳总结盾构施工过程中的事故，进行系统和全面的分析，以备后续建设项目借鉴，杜绝类似事故的发生。
1 盾构施工事故的分类及特点
在盾构隧道施工中，按照事故的发生特点，主要分为机械事故和施工技术事故两大类。
1.1 机械事故
一般的盾构项目，机械使用较多，相对应的事故也较多，大约占一半以上，主要有龙门吊事故、盾构机事故、管片安装机事故等。
1.1.1 管片吊机事故
上海地铁4号线6标段施工中，盾构管片安装机起吊密封突然失效，导致管片脱落，砸伤下部安装工人2名，原因：由于密封失效，没有及时发现，管片失去吸力而突然下落。防范措施： 严格设备维护检查制度，尤其要重视管片安装机的可靠性检查，例如密封胶圈有无损坏，起吊绳具是否可靠等，消除安全隐患，同时，管片拼装过程中，安装机下部严禁有人工作。
1.1.2 电器事故
施工过程中，由于盾构掘进中功率大，能耗高，容易出现电力安全事故，必须给予重视。某现场盾构的10kV 高压电缆，由于安装接头保护不当，突然击穿，造成火灾，并导致盾构掘进停止10h，因此，要重视施工动力线的安全保护措施，严格执行电力高压进洞的安装与施工规范，做到安全第一，万无一失。
1.1.3 运输设施的安全施工
与盾构配套的有轨运输设备，要注意电瓶车的溜车防撞（包括管片车、砂浆车等），以及轨道道岔的安全运营等。武汉地铁施工中就曾经出现电瓶车刹车失灵，导致列车溜车撞坏盾构机的严重事故，损失200 多万元，停工近1个月。因此，对运输轨道车辆的刹车性能检测，轨道、道岔设备的安全性能检测等应给予足够的重视。
1.1.4 盾构脱困的形成原因以及处理措施
长时间停止掘进、或者转弯、泥饼形成、不明物质困住等，都会导致盾构掌子面坍塌，使盾构无法驱动。措施：制定严格正确的操作掘进方法，随时根据实际情况，调整掘进参数和施工工艺。
透过许多事故的现象，可以发现，对于机械事故来讲，原因多与不规范、不正确的违章操作有直接关系，所以严格操作规范，是避免事故的必要条件；同时，人员的责任心非常重要，要抓好岗前培训，特别是一些特种设备要严格持证上岗。由于盾构机是一个集液压、电子、机械等多学科综合为一体的现代化施工机械，配套设备多、施工牵涉的方面较多，所以，事故的隐患也多，这就要求现场必须重视机械设备的正常保养维护，加强对盾构机的熟悉和了解，要定人定岗，不轻易更换操作人员。
1.2 施工技术事故
主要是指由于施工工艺不当导致的技术事故。这类事故多为恶性事故，往往造成些人员伤亡或造成一定经济损失。
1.2.1 地面沉降导致的安全事故
地面沉降一般可分为3类。第1类：非正常沉降，主要是施工中盾构操作失误而引起的，如盾构操作过程中各类参数设置错误、超挖、注浆不及时；第2类：灾害性沉降，主要指施工中盾构开挖面有突发性急剧流动，甚至暴发性崩塌，使地面塌陷。主要原因是遇到地下水压大或透水性强的颗粒状土体不良地质条件。如，广州地铁1号线在中山四路段采用盾构法施工，由于铸铁供水管漏水，硬路面下的土体部分流失，形成空洞，盾构通过时，小的地层变形造成供水管断裂，大量水土流失，导致路面塌陷；第3类：盾构的选型不合适或出现较大失误，如成都地铁由于选型失误，多次造成掘进过程中的地表沉陷事故，无法正常施工。
1.2.2 盾构隧道的防洪排水设施不具备或能力不足导致的安全事故
武汉过江公路隧道、重庆嘉陵江排污隧道等盾构隧道施工过程中，均出现过水从洞外倒排进隧道的事故，造成较大的损失。因此，施工中要做好防灾预案安排。
1.2.3 管片拼装事故
拼装过程中，管片挤损或破裂，导致涌水，使施工面临较大的技术风险。所以，必须重视管片的安装工艺和技术方法，注意掘进参数的控制，采用相应的技术手段，控制姿态的调整，科学进行管片的安装顺序和安装步骤。同时注重管片拼装的质量，防止漏水，防止管片破裂等；施工中管片的上浮是一般盾构施工中比较常见的问题，如果得不到有效的控制，会引起很大的麻烦，要采取相应的技术措施，严格控制管片上浮。
1.2.4 气体爆炸事故
盾构施工中，需要采取相应的消防、通风措施以及灭火措施等。2008年5月，广州地铁6号线施工中发生的不明气体爆炸事故，造成3亡6伤的严重后果，所以，要加强自动报警与预防手段，消防、通风措施必须跟上，同时注意检测气体。
1.2.5 盾构机掘进参数导致的事故
在操作上，注意调整盾构机掘进参数，尤其是在始发和到达阶段，要采取一定的技术手段，防止盾构机抬头或掉头，要均匀掘进，避免盾构机蛇形。对于泥水盾构而言，要防止掘进参数不当导致管片上浮的发生，还要注意当泥水仓的压力建立不当以及泥水仓压力不正确，导致的地面冒顶事故等。
1.2.6 土压平衡盾构喷涌事故
广州和武汉等地均发生过多次施工喷涌事故，可以考虑在螺旋输送器出渣口（皮带输送机前端）安装保压泵渣设备，既能使土仓压力不会通过螺旋输送器卸压，同时能将含水量高的渣土运走，而防止喷涌的发生。土压平衡盾构机螺旋输送机保压泵碴系统，是补充增加的泥水加压出渣系统。该系统能在喷涌等难以保持土仓平衡的情况下，继续保持土仓压力并且保证碴土能顺利出至矿车，防止污染隧道，更有利于连续施工。 盾构施工过程中，发生事故多与施工方案不合适、掘进参数不合理等密切相关，要注意施工方法与盾构机性能的结合，采取科学合理的掘进方式和掘进参数，不断进行优化处理，选择适合于某一种地质条件的最好的掘进参数和方式。另外，选择合适的盾构机，在盾构选型上要给与高度的重视，要选用与该盾构机相适应的施工方法；施工中要杜绝不合理工期、不切实际的进度、不合理的造价等，这些都是造成安全事故的罪魁祸首和最直接原因，只有采取科学的态度和施工手段，才可以最大限度地避免施工事故的发生。
总之，由于地铁工程的隐蔽性、施工复杂性、地层条件和周围环境的不确定性突出，加大了施工技术的难度和建设的风险性，从而易导致事故的发生。事故主要是由于施工技术、机械和安全防护不当原因等造成。根据北京、广州地铁施工的资料分析，在上百起事故中，由于施工技术原因有30 多起，机械相关的事故41起，安全防护原因有4起。
2 盾构隧道安全管理措施
2.1 加强盾构机设备管理水平
要加强盾构机本身的设备管理水平，杜绝带病作业，注意维护与保养，发现问题及时解决。严格执行机械设备安全操作管理规章制度等，最大限度地减少机械事故的发生，确保整个盾构施工的顺利进行。
2.2 构建专家、中介机构服务平台
积极构建专家参与的中介安全服务平台，充分发挥社会安全中介机构或专家的力量，按照建设部《危险性较大工程安全专项方案编制及专家论证审查办法》，要求施工单位对暗挖工程重大危险源部位施工时编制专项施工方案，专家对方案进行咨询评估。制定《地铁工程安全生产监理工作的要点》，细化地铁工程监理的安全管理工作，强化监理第二道安全防线的作用。
2.3 制定《地铁工程盾构施工安全技术标准》
尽早制定《地铁工程盾构施工安全技术标准》。鉴于当前尚无国家性的关于地铁暗挖工程施工安全技术标准，可借鉴北京、上海等地的地铁工程安全管理的有益做法，根据现场水文地质情况、建筑物的基础形式、沿线的地下管网分布情况以及明挖、暗挖施工工艺方法等，建立和完善地铁盾构工程施工安全的标准，确定相关盾构施工技术标准和技术规范，为施工安全管理提供技术保障。
2.4 成立地铁盾构工程施工安全专家组
针对盾构工程施工专业性强，施工难度大，危险源隐蔽的特点，聘请在盾构设计、施工、监理领域有丰富经验的专家组成施工安全专家组，参加地铁盾构工程施工安全重大技术方案的会审和论证，参加地铁施工重大危险点源抽查和专项整治活动，进而起到地铁施工安全管理的智库作用。同时考虑制定《地铁工程施工突发事故应急预案》，成立常设的抢险专家组，并定期组织演练。这样一旦发生事故，可防止事故进一步扩大，最大限度地挽救生命和保证财产的安全。
3 结束语
盾构隧道施工要以预防为主，有备无患，要坚决执行机械设备的使用、维护规范，要加强盾构施工中的监控测量工作，做到信息化施工。一般来说，地铁施工发生事故前总是有预兆的，如隧道支护结构变形过大、过快，或地面沉降发生突变，或隧道出现渗漏水现象等，如能及时发现和处理，使其始终保持在控制标准以内，事故是可以避免的。
质量是施工的生命，安全是质量的前提，盾构隧道只有在确保安全的情况下，才能高效有序地进行。参建的每一个单位和个人都要建立“大安全”概念，利用一切可利用的技术、管理手段，依靠科学技术和技术创新，从每一环节入手，把风险降低至可控制程度。通过对各种安全影响因素进行风险分析和及时采取相应的防范措施，及时规避地铁隧道建设过程中存在的潜在风险，确保地铁建设的安全。
【参考文献】
1. 刘波，叶圣国，陶龙光，唐孟雄.地铁盾构施工引起临近基础的沉降FLAC数值模拟[J]，煤炭科学技术，2002，（16）
2. 阳军生，刘宝琛.城市地铁施工引起的地表沉降及变形[M]，中国铁道出报社，2002，（8）
3. 王铁生，张利萍，华锡生.地铁隧道施工变形预测综合[J]，水利水电科技进展，2003，（5）
4. 缪林昌，王非，吕伟华.城市地铁隧道施工引起的地面沉降[J]，自然科学报，2008（2）