軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道實(shí)施風(fēng)險與監(jiān)理對策

金 磊

(上海天佑工程咨詢有限公司,200092,上海∥工程師)

軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道實(shí)施風(fēng)險與監(jiān)理對策

金 磊

(上海天佑工程咨詢有限公司,200092,上海∥工程師)

軟土地區(qū)特殊的地質(zhì)與水文環(huán)境特點(diǎn)使地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險很高,其工程安全問題越來越受到參建各方的高度關(guān)注。介紹了軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道工程主要的實(shí)施風(fēng)險,分析了在實(shí)踐中遇到的易引發(fā)事故的常見問題,加深對風(fēng)險的認(rèn)識。介紹軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道面對突發(fā)險情處置的工程實(shí)例。闡述了監(jiān)理作為工程管理重要參與方,應(yīng)對軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道施工采取有針對性的管理對策。

軟土隧道;聯(lián)絡(luò)通道;風(fēng)險;監(jiān)理對策

Author's addressShanghai Tianyou Project Management Consulting Co.,Ltd.,200092,Shanghai,China

地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道一般位于上、下行線區(qū)間隧道中部,常與泵站合并建造,既起到聯(lián)絡(luò)作用,又起到集、排水作用,是區(qū)間隧道土建工程的重要組成部分。在軟土地區(qū)修建聯(lián)絡(luò)通道,由于軟土壓縮性高、含水量大、強(qiáng)度低等特性,給施工帶來了更大的難度,施工期間若控制不當(dāng),極易引發(fā)工程事故。為此,軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道施工安全問題也越來越受到地鐵工程參建各方的關(guān)注。為確保軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道實(shí)施安全,應(yīng)對可能面臨的實(shí)施風(fēng)險有全面的認(rèn)識,這樣才能在工程實(shí)踐中有的放矢,有效預(yù)防與控制風(fēng)險;即使遇到突發(fā)事件,如果措施得當(dāng)也能及時控制險情。同時現(xiàn)場施工監(jiān)理也應(yīng)積極發(fā)揮監(jiān)管作用,采取有針對性的管理對策,以避免工程事故的發(fā)生。

1 軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道實(shí)施風(fēng)險

1.1 施工風(fēng)險

根據(jù)軟土地區(qū)地下水位高、土體強(qiáng)度低的特點(diǎn),目前地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道大多采用土體加固、礦山法暗挖的施工工藝。該工藝首先通過有效的土體加固措施(如深層攪拌法或凍結(jié)法),提高開挖土層強(qiáng)度、穩(wěn)定性、隔水性能,然后在加固土體保護(hù)下進(jìn)行開挖、支護(hù)、混凝土澆筑,從而形成聯(lián)絡(luò)通道結(jié)構(gòu)。其中良好的土體加固效果是確保安全開挖的前提。開挖階段是風(fēng)險最高的階段,若控制不當(dāng),極易產(chǎn)生土體失穩(wěn)、水土流失等異常情況,從而導(dǎo)致土體坍塌、隧道變形、地面沉降等突發(fā)險情。因此,正確認(rèn)識軟土地區(qū)地鐵隧道聯(lián)絡(luò)通道的施工風(fēng)險,是確保聯(lián)絡(luò)通道、區(qū)間隧道和地面環(huán)境安全的前提。

1.2 組織風(fēng)險

健全管理組織體系是實(shí)現(xiàn)聯(lián)絡(luò)通道工程質(zhì)量、安全的有力保障。隨著我國地鐵建設(shè)高潮的到來,很多參建單位尤其是那些資質(zhì)高、業(yè)績多的單位工程任務(wù)都達(dá)到飽和。在這樣的背景下,管理組織問題就顯的格外突出,主要體現(xiàn)在:

(1)承包人不能很好地履行投標(biāo)承諾,往往是投標(biāo)一套班子,實(shí)際投入一套班子。而發(fā)包人雖然在合同條款中對承包人數(shù)量和資質(zhì)有所約定,但缺乏有效監(jiān)管。

(2)現(xiàn)場管理組織體系不健全,一方面管理人員數(shù)量少,管理力量薄弱,關(guān)鍵部位(工序)施工不能監(jiān)督到位;另一方面管理人員能力不足,沒有管理類似工程的經(jīng)驗(yàn)和水平,容易導(dǎo)致管理失控。

(3)現(xiàn)場應(yīng)急組織體系不健全,面對突發(fā)險情,應(yīng)急響應(yīng)遲鈍,聯(lián)絡(luò)渠道不暢通,應(yīng)急物資、設(shè)備、人員不能及時到位,從而延緩了搶險的時機(jī)。

1.3 環(huán)境風(fēng)險

準(zhǔn)確掌握聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)區(qū)域內(nèi)地質(zhì)、水文環(huán)境條件是確保工程環(huán)境安全的基礎(chǔ)。聯(lián)絡(luò)通道施工面臨的環(huán)境風(fēng)險主要體現(xiàn)在兩個方面:一方面是軟土地區(qū)特有的地質(zhì)、水文特點(diǎn)造成的。軟土地區(qū)地下水位高、土體強(qiáng)度低,需要采取有效的土體加固措施,才能確保開挖的安全;若加固土體效果不佳,容易引發(fā)水土流失,造成地面沉降、隧道變形;若聯(lián)絡(luò)通道(或泵站)底板下受承壓水或微承壓水的影響,施工的風(fēng)險更高。另一方面,地鐵隧道建設(shè)區(qū)域多數(shù)位于城市中心區(qū)域,地面既有或在建的建筑(構(gòu)筑)物多,淺部又埋設(shè)諸多地下管線,尤其是市區(qū)的繁華地段,情況更為復(fù)雜,一旦造成地面沉降,后果不堪設(shè)想。

1.4 技術(shù)風(fēng)險

1.4.1 勘察風(fēng)險

地質(zhì)水文勘察資料是擬定施工技術(shù)方案的重要基礎(chǔ)資料。一般情況下區(qū)間隧道都有詳盡的地質(zhì)、水文勘察資料,但聯(lián)絡(luò)通道區(qū)域的地質(zhì)、水文勘察資料往往容易被忽視。如:聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)區(qū)域內(nèi)沒有詳勘的完整資料,勘探孔數(shù)量和深度不足,水文與地質(zhì)條件評價分析深度不夠,地下存在沼氣沒有探明等,這就給聯(lián)絡(luò)通道實(shí)施期間施工風(fēng)險的準(zhǔn)確評估、專項(xiàng)方案的針對性編制、風(fēng)險源的有效防范等帶來了難度。若承包方在沒有詳勘資料的情況下,僅依靠周邊勘察資料或經(jīng)驗(yàn)來推斷聯(lián)絡(luò)通道建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)、水文條件,貿(mào)然組織施工,很可能留下極大的安全隱患。

1.4.2 設(shè)計風(fēng)險

施工圖設(shè)計文件是指導(dǎo)現(xiàn)場施工的關(guān)鍵性技術(shù)資料,高質(zhì)量的施工圖設(shè)計文件可以為施工安全提供必要的理論支撐。目前,由于工程建設(shè)工期緊,邊設(shè)計、邊施工的情況經(jīng)常發(fā)生,而有經(jīng)驗(yàn)、有水平的設(shè)計人員也比較缺少,故容易在設(shè)計環(huán)節(jié)上出現(xiàn)如設(shè)計缺陷、設(shè)計失誤等問題,給后續(xù)施工帶來隱患。可能存在的設(shè)計問題主要體現(xiàn)在以下方面:

(1)設(shè)計單位雖然有地鐵結(jié)構(gòu)設(shè)計的資質(zhì),但對凍結(jié)法或其他土體加固專項(xiàng)設(shè)計缺乏足夠的經(jīng)驗(yàn)和深入的研究,設(shè)計文件編制上過度信賴沒有設(shè)計資質(zhì)的施工方的意見。

(2)凍結(jié)專項(xiàng)設(shè)計中有關(guān)凍土力學(xué)參數(shù)的選擇及凍土帷幕的設(shè)計,隨設(shè)計方的不同而變化,選用不同的計算模型得出的安全系數(shù)差異較大,缺乏統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)。

(3)設(shè)計深度不夠,如:安全防護(hù)門沒有專項(xiàng)設(shè)計,其強(qiáng)度、剛度、密封性能在施工期間不能得到保證;采用凍結(jié)法施工未對解凍和融沉注漿進(jìn)行詳細(xì)設(shè)計。

1.4.3 方案風(fēng)險

施工方案是現(xiàn)場施工操作指導(dǎo)性文件,其編制質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到工程的成敗。聯(lián)絡(luò)通道土體加固暗挖施工工藝雖然是目前相對比較成熟的施工工藝,被廣泛運(yùn)用在實(shí)踐中,也有諸多成功案例,但有的承包方在方案編制上還是存在不少問題,在審批過程中沒有被及時發(fā)現(xiàn)。其主要問題體現(xiàn)在:

(1)未選擇適宜的土體加固方法,或施工技術(shù)參數(shù)(如深層攪拌法水泥摻量,凍結(jié)孔的布置間距等)設(shè)置不合理,不能滿足設(shè)計要求的加固效果。

(2)土體加固效果檢測手段不完善,如深層攪拌法加固可通過鉆芯取樣檢測土體加固強(qiáng)度,但加固土體的均勻性(達(dá)到設(shè)計要求的滲透系數(shù))仍然無相應(yīng)的判斷標(biāo)準(zhǔn)及檢測手段。

(3)開挖土體步驟、開挖順序安排不合理,開挖步距設(shè)定過大,臨時支護(hù)措施可靠性比較差。

(4)監(jiān)測方案缺乏針對性,監(jiān)測報警參數(shù)的取值、監(jiān)測點(diǎn)的檢測頻率與實(shí)際工況對比不吻合,造成開挖期間不能及時對異常情況作出準(zhǔn)確判斷,監(jiān)測措施無法真正為安全施工保駕護(hù)航。

(5)應(yīng)急措施考慮不周全,例如:在有承壓水(或微承壓水)地層施工時沒有考慮設(shè)置必要的備用減壓井,凍結(jié)孔鉆進(jìn)時未考慮對涌水涌砂的防范,凍結(jié)設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)不能保障不間斷作業(yè),水平開挖聯(lián)絡(luò)通道有豎向防護(hù)門而豎向開挖泵站卻無水平防護(hù)門等。

(6)應(yīng)急預(yù)案針對性不強(qiáng)、脫離實(shí)際,應(yīng)急物資或搶險材料準(zhǔn)備不充分,一旦發(fā)生突發(fā)險情,不能及時有效地控制險情擴(kuò)大。

1.5 管理風(fēng)險

強(qiáng)有力的現(xiàn)場管理是確保聯(lián)絡(luò)通道施工質(zhì)量與安全的重要前提。管理程序上的混亂是導(dǎo)致事故發(fā)生的罪魁禍?zhǔn)住Ｈ?003年上海發(fā)生的聯(lián)絡(luò)通道事故就是一起典型的管理責(zé)任事故。目前很多工程在施工管理環(huán)節(jié)上仍存在不少漏洞,體現(xiàn)在:

(1)施工技術(shù)方案雖然經(jīng)過專家論證,但對專家評審意見重視不夠,沒有很好地落實(shí)評審意見就盲目組織施工,大大增加了事故發(fā)生的可能性。

(2)編制的施工技術(shù)方案得不到有效貫徹執(zhí)行,施工技術(shù)交底流于書面形式,現(xiàn)場的具體管理人員對施工方案不了解,無法有效進(jìn)行管理。

(3)施工技術(shù)變更程序管理混亂,施工決策欠慎重,隨意調(diào)整原經(jīng)審批的方案,而調(diào)整方案后卻沒有相關(guān)的審批手續(xù)。

(4)對關(guān)鍵環(huán)節(jié)把關(guān)不嚴(yán),不具備開挖條件仍貿(mào)然組織開挖。

2 軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道面對突發(fā)險情的處置

軟土地區(qū)修建聯(lián)絡(luò)通道施工風(fēng)險高是客觀存在的。在應(yīng)對工程風(fēng)險時,事先采取有針對性的預(yù)防措施予以控制,可以盡量避免或減少工程風(fēng)險發(fā)生的概率。萬一遇到突發(fā)險情時不能慌亂,如果搶險措施得當(dāng),也能有效控制險情,避免損失的擴(kuò)大。本文介紹某軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道工程實(shí)施中對突發(fā)險情的處置,希望類似工程有所借鑒。

2.1 工程概況

某地鐵隧道設(shè)計為內(nèi)徑 Φ5500 mm的單圓隧道,管片厚度350 mm,采用通縫拼裝。在上行線里程C2K0+781.303 m處設(shè)水平聯(lián)絡(luò)通道及泵站。聯(lián)絡(luò)通道及泵站結(jié)構(gòu)局部位于⑤2層微承壓含水層中。該工程原設(shè)計采用深層攪拌法加固土體,礦山暗挖法施工。攪拌樁加固于區(qū)間隧道盾構(gòu)推進(jìn)前完成。攪拌加固范圍為聯(lián)絡(luò)通道中心線兩側(cè)寬度各6.4 m,總寬度為12.85 m,沿聯(lián)絡(luò)通道軸線方向長19.7 m,深度標(biāo)高自隧道頂部以上3 m至旁通道結(jié)構(gòu)底板以下3 m(見圖1)。

圖1 聯(lián)絡(luò)通道剖面圖

2.2 突發(fā)險情的發(fā)生

該工程聯(lián)絡(luò)通道從下行線開始開挖,采用鋼拱架和木背板跟進(jìn)支護(hù)。當(dāng)開挖進(jìn)尺至2.7 m時發(fā)現(xiàn)在2.4 m處底板突然涌砂冒泥,隨后向聯(lián)絡(luò)通道內(nèi)填入8 t水泥和若干砂袋。在未能控制涌砂冒泥的情況下,緊急關(guān)閉聯(lián)絡(luò)通道的安全防護(hù)門。由于安全防護(hù)門密封性能較差,涌水涌砂的狀況又沒有得到及時控制,聯(lián)絡(luò)通道附近鋼筋混凝土隧道管片開始出現(xiàn)不同程度的開裂、滲漏等,部分管片連接螺栓拉壞,情況十分危急。

2.3 突發(fā)險情的處置

承包方及時向本單位上級主管部門、建設(shè)單位、建設(shè)指揮部、政府主管部門匯報了險情。接報后有關(guān)專家與搶險人員立即趕赴現(xiàn)場,現(xiàn)場緊急成立搶險指揮部,由專家組制定搶險方案,果斷采取措施控制險情的擴(kuò)大。主要措施包括:

(1)對安全防護(hù)門進(jìn)行加固,防止其變形,對涌水涌砂起到抵擋作用。

(2)從地面向已開挖的空腔內(nèi)注入聚氨脂(耗用約6.25 t)進(jìn)行應(yīng)急封堵,填充已開挖部分,防止水土流失狀況進(jìn)一步擴(kuò)大。

(3)在加固體外圍采用分層注漿方法注入水泥漿(耗用200 t)填充因水土流失形成的空腔,防止隧道和周邊地面沉降趨勢加大。

(4)在地面施工補(bǔ)充了4口減壓井,降低下部的承壓水水頭。

(5)在隧道內(nèi)臨時架設(shè)“米”字型支撐,控制隧道結(jié)構(gòu)變形的發(fā)展。

(6)對隧道與地面變形情況采取高頻率的監(jiān)測,從監(jiān)測數(shù)據(jù)變化趨勢判斷對險情的控制程度。

通過采取一系列及時、有效的控制措施,險情得到了有效控制。在隧道結(jié)構(gòu)、地面沉降趨于穩(wěn)定后,將原聯(lián)絡(luò)通道加固方案變更為凍結(jié)法加固,并重新進(jìn)行專家評審后,再組織施工;同時考慮了對受損隧道進(jìn)行必要的加固與修復(fù)。

3 軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道監(jiān)理對策

軟土地區(qū)聯(lián)絡(luò)通道施工過程中,施工監(jiān)理受業(yè)主委托,按照合同約定提供全過程、全方位的管理服務(wù),在整個建設(shè)管理體系中應(yīng)發(fā)揮其重要作用。只有采取有針對性的管理對策,才能對聯(lián)絡(luò)通道施工質(zhì)量與安全進(jìn)行有力的監(jiān)督管理,從而保障工程的順利實(shí)施。

(1)準(zhǔn)確掌握地質(zhì)水文狀況。監(jiān)理應(yīng)組織或參與勘察交底,熟悉建設(shè)區(qū)域內(nèi)的地質(zhì)、水文特點(diǎn);同時仔細(xì)分析勘察資料,若發(fā)現(xiàn)勘察資料不全,應(yīng)及時向業(yè)主反映,要求安排補(bǔ)充勘察。

(2)參與到方案評審各環(huán)節(jié)。聯(lián)絡(luò)通道施工屬于危險性較大的分部分項(xiàng)工程,其設(shè)計、施工方案需經(jīng)過專家評審。認(rèn)為方案評審只是設(shè)計和施工方的事情而與監(jiān)理無關(guān)的觀點(diǎn)是錯誤的。監(jiān)理應(yīng)積極參與到方案評審過程中,參加評審會議,準(zhǔn)確領(lǐng)會專家對方案的評審意見;評審結(jié)束后,及時組織有關(guān)單位逐條討論如何落實(shí)評審意見,并監(jiān)督落實(shí)情況。

(3)重視對分包方的審查與考察。聯(lián)絡(luò)通道施工由于專業(yè)性較強(qiáng),通常分包給專業(yè)單位施工。監(jiān)理除了對分包單位的資質(zhì)、業(yè)績、現(xiàn)場管理人員資格等進(jìn)行必要審查外,有條件的應(yīng)對分包單位在建類似工程進(jìn)行實(shí)地考察,了解分包方的管理水平和實(shí)際能力。

(4)有針對性地審批專項(xiàng)方案。監(jiān)理對專項(xiàng)方案的審批,除了對施工方案的程序性、符合性審查外,應(yīng)注意專家評審意見在方案中有無具體內(nèi)容體現(xiàn);對現(xiàn)場環(huán)境特別復(fù)雜的工程,還應(yīng)報請監(jiān)理上級技術(shù)負(fù)責(zé)人一起會審。

(5)監(jiān)理工作交底不容忽視。為確保工程順利實(shí)施,監(jiān)理應(yīng)就監(jiān)理規(guī)劃和專業(yè)監(jiān)理實(shí)施細(xì)則對總包方交底,再由總包方向分包方交底,形成二級交底制度,使總包與分包方清楚監(jiān)理管理的要求、程序、重點(diǎn)等關(guān)鍵內(nèi)容。同時監(jiān)理人員也要加強(qiáng)對開展監(jiān)理工作的指導(dǎo)性文件的學(xué)習(xí),由參與編寫的人員向未參加編寫的監(jiān)理人員內(nèi)部交底,確保監(jiān)理工作能按照指導(dǎo)性文件具體操作。

(6)督查應(yīng)急準(zhǔn)備狀況各環(huán)節(jié)。監(jiān)理需審查應(yīng)急預(yù)案編制的針對性、可操作性,如果有條件,可督促承包方進(jìn)行演練;檢查承包方建立、健全現(xiàn)場的應(yīng)急管理體系;督促檢查應(yīng)急預(yù)案中人員、物資、設(shè)備在現(xiàn)場的實(shí)際落實(shí)情況,逐一核對,避免遺漏。對于未放在現(xiàn)場的應(yīng)急材料或設(shè)備,必須要明確存放地點(diǎn)和聯(lián)絡(luò)方式。

(7)全面檢查開挖是否具備條件。督促檢查承包方充分做好開挖前的各項(xiàng)準(zhǔn)備,包括技術(shù)、材料、人員、設(shè)備、監(jiān)測等各方面的準(zhǔn)備;召開關(guān)鍵部位施工條件驗(yàn)收會議,評估承包方各項(xiàng)準(zhǔn)備工作完成情況,對是否滿足開挖條件作出監(jiān)理的判斷,對不滿足開挖條件的工程,要敢于表達(dá)監(jiān)理的立場,簽發(fā)必要的監(jiān)理指令,待開挖條件全部具備后再批準(zhǔn)開挖。

(8)專項(xiàng)方案實(shí)施的動態(tài)監(jiān)督。按照“施工方案一經(jīng)審批,不能隨意調(diào)整”的原則,監(jiān)理應(yīng)加強(qiáng)對方案執(zhí)行情況的監(jiān)督檢查。首先,各級監(jiān)理人員都要熟悉、掌握經(jīng)批準(zhǔn)的施工方案中工藝流程、施工步驟、技術(shù)要點(diǎn)等關(guān)鍵內(nèi)容;其次,加強(qiáng)巡視監(jiān)督,如果發(fā)現(xiàn)承包方擅自調(diào)整施工方案,要及時簽發(fā)監(jiān)理指令予以制止。

(9)對關(guān)鍵檢測工作現(xiàn)場見證。對土體加固效果的檢測在聯(lián)絡(luò)通道的施工中十分關(guān)鍵,一般設(shè)計會提出加固后土體強(qiáng)度要求(如深層攪拌法可通過鉆芯取樣進(jìn)行檢測),此外還可以采取開挖前對加固土體打探孔作為輔助檢驗(yàn)手段,檢查有無涌水涌砂的異常情況。以上檢測工作監(jiān)理均應(yīng)現(xiàn)場見證,以確保檢測工作的準(zhǔn)確性、真實(shí)性。

(10)對暗挖全過程旁站監(jiān)督。暗挖施工是聯(lián)絡(luò)通道風(fēng)險最高的施工環(huán)節(jié),在該階段應(yīng)配置足夠的監(jiān)理人員輪流值班,現(xiàn)場監(jiān)督開挖方案執(zhí)行狀況,做好原始的旁站工作記錄,如實(shí)反映施工實(shí)際狀況。若發(fā)現(xiàn)承包方存在違規(guī)行為要及時遏止,發(fā)生工程險情要及時匯報,并監(jiān)督承包方按照擬定的處置措施處置險情。

(11)動態(tài)掌握和分析監(jiān)測數(shù)據(jù)的變化。監(jiān)測手段是確保聯(lián)絡(luò)通道安全施工的眼睛,監(jiān)理應(yīng)動態(tài)分析監(jiān)測數(shù)據(jù)變化值與變化趨勢,當(dāng)次變量或累計變量超過報警值或數(shù)據(jù)變化比較異常時,要及時組織有關(guān)方召開專項(xiàng)分析會議,找出原因,制定處理措施,不能存在僥幸心理。

[1]楊志鳴.市政工程施工安全技術(shù)[M].上海:同濟(jì)大學(xué)出版社,2006.

[2]中國建設(shè)監(jiān)理協(xié)會.建設(shè)工程監(jiān)理概論[M].北京:知識產(chǎn)權(quán)出版社,2007.

Risk Management of Metro Tunnel Communication Passage on Soft Soil

Jin Lei

Because of the special geological and hydrological environment of soft soil,the construction of metro tunnel communication passage is full of risks,and therefore attracts more and more attention on the project safety.This article introduces the engineering risk,analyses the causes of accidents occurred in the engineering to intensify people's acquaintance of risk,and disusses how to deal with the accidental risks on the practical engineering projects.The author suggests that effective supervision and countermeasures must be taken for the construction of communication passage.

tunnels in soft soil;communication passage;risk;supervision countermeasures

TU 712+.2:U 453.4

2008-07-15)