“白云說隧?”之中國臺灣高雄地鐵工程事故案例

高雄地鐵在施工過程中一共出現了4次較為嚴重的事故,且均發生在橘線,以2005年12月4日的聯絡通道破壞事故損失最嚴重。

事故所在位置是橘線07車站至08車站區間段。上下行線均采用平行雙隧道盾構掘進方式,全長約827 m。其中07車站東端往西方向隧道中心線高程逐漸往下降低,然后再爬升至08站西端。隧道中心線約位于地表下16.46～26.79 m。隧道外徑為6.1 m,每環厚度為0.25 m,采用土壓平衡盾構,并于施工區間中間位置設置1個連通兩主隧道的聯絡通道,其中附設集水井。

該區間由高雄市隆大營造公司及日商前田建設株式會社,以45億6 000萬新臺幣中標。

事故發生地聯絡通道所在位置主要為中等緊密至緊密灰色粉質細砂層,偶夾灰色粉質黏土或砂質粉土。由于發生事故的聯絡通道所在位置地層大部分為粉土質細砂層,因此在聯絡通道及集水井開挖前先進行地層加固,以確保在打開管片和開挖作業時,開挖面能自穩而不產生崩塌與漏水現象。該區間段采用了日本的Super Jet-midi的旋噴加固方法(簡稱SJM工法)。SJM的施工原理是使用直徑為14～18 cm的外套管,先進行削孔后,再將二重管置入地層的預定深度。拔除外套管后,從注漿管的末端兩側噴嘴以高壓噴射出大量漿液,注漿管一邊旋轉一邊上升,噴射灌漿一邊切換周圍土壤,快速形成大直徑加固體。地層加固設計主要參照JET GROUT協會技術資料,并至少符合JET GROUT協會所建議的最小加固厚度。

2005年12月4日,在施工區間段的地下聯絡通道施工過程中,發生了集水井大量涌水和流砂現象,后因搶險無效關閉了主隧道與聯絡通道的緊急門,并設置支撐固定,堆疊砂包增強緊急門反力抵擋作用。險情基本穩定后對主隧道檢查發現,上行隧道管片已出現錯位現象。為防范作業人員發生危險,全員撤離至車站工區外并封閉道路及鐵路。此后,地面道路出現8 m×8 m×4 m坑洞,自來水管也發生斷裂,臨近的鐵路臨港線不得不停止行駛,鄰側大樓及地面道路出現裂縫。由于大量水土涌入隧道內,造成聯絡通道開口附近地層連帶其上方地層塌陷,形成長約50 m、寬30 m、深10 m的大坑洞,附近地面及路面亦發生嚴重塌陷,鄰近房屋損壞以及出現裂縫,連同隧道上方的地下通道也受到波及。

由于塌陷規模大,初步判斷導致這次塌陷的最大原因,應該是地層加固區有些區域沒有加固成功,從路面塌陷的體積和灌漿量推估,車站站體間的盾構隧道可能有一部分已經斷裂,因此這一區段的隧道就必須移除重做。

教訓與提高: 1)公司組織不健全,施工技術欠缺; 2)借用外商技術,溝通協調不力; 3)無承包重大及難度較高的工程統包能力; 4)設計與施工作業顧此失彼,有設計能力者無施工經驗,有施工經驗者缺乏設計能力; 5)承包商現場作業人員工程技術水平參差不齊,現場意外事故應變能力不足; 6)施工方案不夠周全也沒有嚴格執行; 7)對可預見的工程事故沒有事先做好搶修演練; 8)盾構隧道周邊的地層加固,應配合周邊降水; 9)萬一集水井區域在進行開挖時發生了涌水現象,應盡快灌水以平衡地下水滲透壓力。