地下结构灾害与防护
读书报告
教师：许建聪
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上课时间：周五三四节
车站基坑塌方灾害产生的原因及其灾害控制和防治
的主要对策
1杭州湘湖地铁事故概况
1.1事故情况
湘湖站为杭州地铁一号线的起始站，车站为南北向，总长934.5m，标准宽20.5m，为12m宽岛式站台车站。车站全长分为8个基坑，发生事故的为南北走向的2号基坑，该基坑长107.8m，宽21.05m，基坑深度15.7～16.3m。
2008年11月15日15∶15左右，北2基坑西侧风情大道发生大面积地面塌陷事故。塌陷面积长75m，宽约20m，深15m，11辆以上行进中的汽车坠入塌陷处，坍塌口至少埋压50余人，造成21人死亡、重伤1人、轻伤3人，直接经济损失4962万余元。 这是中国地铁建设史上伤亡最严重的一次事故。
发生坍塌事故的杭州地铁1号线湘湖站工段，建设单位是杭州地铁集团有限公司，设计单位为北京城建设计研究总院，施工单位为中国中铁股份有限公司中铁四局，监理单位为上海同济工程项目监理咨询有限公司。 以上所有这些单位都是在工程领域实力雄厚的单位，尽管如此，还是发生了如此惨痛的事故，这不得不让我们深思。 1.2湘湖站地质环境
杭州湘湖地区位于杭州地铁1号线南端,南侧为低山丘陵区,北侧为平原区。南侧低山丘陵区主要为城山和柴岭山,海拔152.8m;北侧平原区又分为钱塘江冲海积平原亚区和淤海积平原亚区,地形基本平坦,河流交错,池塘广布,地面标高5.0-6.5m,无断裂构造发育。此地区为山前堆积、钱塘江冲海积与冲湖积相沉积环境,西南部软土发育,北部和东部砂性土为主,工程地质条件复杂。通过工程地质层特征、空间展布、物理力学性质和三维工程地质结构分析表明,软土中存在透镜状砂体、粉砂土中夹软土,构成较好的地下水通道和剪切滑动层。因此,在工程施工中易发生软土地基与砂土液化等不良工程地质问题。 1.3基坑支护形式特点
杭州地铁湘湖站基坑支护采用的形式地下连续墙加上钢管内支撑的方式 。设计单位的原方案是基坑底部下进行条状搅拌桩加固；施工单位建议用降水固结沉降，取代抽条加固措施。
2地铁事故的原因初探
杭州的土质特殊，流失性强是造成事故的一个客观原因；其次，事故坍塌所在地风情大道上车流量大，给基坑西面的承重墙带来太大冲击。另外在施工期间，10月份杭州的持续性降雨过程使得地底沙土流动性进一步加大。土质太软造成的土体滑移直接引发了此次工程事故。但所有的这些都是客观性的，局部性的原因。那么其他方面的哪些重要因素也是造成这次事故的不可缺少的呢？
投资分包机制已成为我国工程建设的巨大隐患。由于工程任务重但利润不高，不少企业只好薄利多销，先把活儿抢到手，之后再进行分包。表面上是它的队伍，实际上，工人可能是包工头招募的，只不过打着这些机构的牌子。一流队伍中标，二流队伍进场，三流队伍施工，这是我国工程建设领域的行业痼疾。
湘湖站施工有不规范之处，比如在松软含水的土层里，应该尽量采用暗挖施工法，即使出事，也不会有群死群伤的事故发生。但杭州地铁成本报价偏低，1米隧道成本不到两万元。暗挖施工由于涉及到拆迁费用，必定超过预算，只好改用明挖施工。而隧道上方就是滚滚车流碾轧的双向四车道公路，隐患就一直存在。 造价投入低，投标耽误就赶工期，根本不实事求是。施工方法上存在缺陷，施工选址也有问题。 杭州地铁建设存在边规划、边建设、边修改的现象，所以杭州地铁一号线坍塌事件并非偶然。 具体总结来说，杭州地铁事故原因主要包括以下几个方面： 2．1设计方案不合理
主要是地下连续墙设置深度不足，插入深度不到1倍，在杭州地区，因土层软，水量丰富，至少要达1.5倍，甚至2倍。此类工程问题在我国东南沿海城市地铁施工中就已暴露，并发生了事故，但是在杭州地铁设计中没有得到充分重视。地下连续墙设置深度1倍的深度，可能是临界状态，是一种整体的滑移破坏，在内部再如何加强，都与事无补。这样的设计即是在施工阶段不出现问题，正式运营也会出现，从而造成更惨重的结果。
承担此次设计任务的设计院为北京城建设计研究总院，据该院设计师介绍，他们对南方地铁，尤其杭州复杂地质条件下如何设计有些还没有足够的认识，这可能也会导致隐患的发生。
在后来事故调查中，原勘察单位和后来检查单位所作土质物理力学性质指标差异并不大，但是在设计时未根据当地软土特点，综合判断及合理推荐选用基坑围护设计参数，力学参数选用偏高，降低了基坑体系的安全储备，这也降低了安全可靠度。 2.2施工工作不合理
（1）在施工中存在土方超挖的问题，基坑开挖至支撑设计标高以下0.5m 时，必须停止开挖，及时设置支撑，不得超挖。但实际开挖时，在拟设置最下一道支撑时，有的地段已挖至基坑底，支撑架设和垫层浇筑不及时。
（2）支撑体系存在薄弱环节，设计单位没有提供支撑钢管与地下连续墙的连接节点详图及钢管连接点大样，没有提出相应的技术要求，也没有对钢支撑与地连墙预埋件提出焊接要求。在施工的过程中实际上也没有进行焊接，引起局部范围地连墙产生过大侧向位移，造成有的支撑轴力过大及严重偏心，导致支撑体系失稳。
（3）监测工作不到位，在地铁施工的11 月15 日前，地面最大沉降已达316 mm，测斜管测得18 m 处最大位移43.7 mm，11 月13 日时最大侧向位移已达65 mm，均早已超过报警值，但是在监测中，没有及时发现，导致了严重事故。 2.3监理工作不到位
设计工作、施工做不好，监理单位应当做好监理工作，对不符合设计要求及规范的严重问题应该及时制止，尽心做好监理工作，切实履行好自己的职责。但是在地铁施工中，监理单位存在失职问题，没有做好监理工作，对设计与施工中的各项问题没有及时阻止，从而没有能够保证施工的安全进行。 2.4管理上的漏洞
（1）风情大道汽车荷载超标严重 据杭州市交通部门透露的信息，原道路设计车流量为3000辆，因附近几条道路整修，所有车辆均从风情大道通过，预计达 30000辆/日，超标10倍，且有大量超重车通行，而设计单位根本没有预料到这样的情况，造成地铁工程承受严重过多的的荷载，从而发生重大事故。据称施工单位多次向资方反应，要求限制车辆通行，且报告路面出现裂纹和下沉的现象，但投资方反应冷淡，没有对此问题予以重视。 （2）地方政绩工程的通病 这表现在急功近利、贪图虚名，不按经济规律办事，靠拍脑袋、靠谁官大谁就说了算办事。杭州地铁存在好大喜功，盲目求快的问题。杭州地铁1号线国家发改委批复完工日期为2010年，而该线主管部门的部分领导，不顾在拆迁滞后一年，于今年6月才实际开工的客观实事，仍要求工期提前至2009年完成，实际工期仅1年半，要求打造全国最快，甚至世界第一快的“杭州”速度，迫使将原分段分层的开挖方法改变为大区段整体开挖，以满足工期要求。但是此类工程合理的工期应为3到4年，国外发达国家甚至往往为6到7年。极大地压缩工期导致了在施工方面存在困难，也是导致施工不当引发事故的重要原因。
（3）杭州地铁存在“边规划、边建设、边修改、边拆迁”等众多不科学现象。
杭州地铁项目中存在各种不合理的情况，最终不在施工阶段暴发，就会在运营阶段暴发，在拆迁红线范围内的别墅在事故几天内仍未拆迁，增加了许多多余的荷载。杭州地铁在施工开始后仍有很多手续尚未完善，如安全生产许可证，未到工商行政部门备案等，可以说是一个典型的违规工程。这也说明了在地铁建设过程中存在的严重管理问题，这一系列问题促进了事故的发生。
(4) 企业安全生产责任不落实，管理不到位,对发现的事故隐患治理不坚决、不及时、不彻底。在施工的过程中，有很多人发现了安全隐患，但是管理人员与投资方对此不够重视，治理不及时，这导致了事故的发生。此外，由于我国的分包体制的不完善，施工单位为了节省成本，对施工人员的安全技术培训流于形式，甚至不培训就上岗，施工人员经验与知识的缺乏也是一个工程质量不高的原因。 2.5政府监管部门的工作不力
我国的目前的劳务用工管理不规范，现场管理混乱，这就是使得该行业的从业人员的专业素质高低不齐，为工程建设质量埋下了一个很大的隐患。再加上地方政府有关部门监管不力，使本来就不规范的建设市场得不到有效的监管，使建设质量的最后一道保证也打了很大的折扣，大大降低了安全性，导致各种事故频发。
3防治对策 地铁建设事故会带来巨大的人员伤害与经济损失，对社会造成太多的负面影响。因此，我们在以后的地铁建设中，应该吸取以前的经验与教训，做好各项工作来降低事故发生的概率，保证工程建设保质保量的完成。
地铁建设事故的发生是一个多因素共同作用的结果，当多种因素不满足安全与可靠的要求时，事故发生的可能性会大大增加。如果在各个方面都按照要求做好，便可以极大地降低事故发生的概率。
地铁事故的灾害控制与防治主要从技术上和管理上两个方面来进行。虽然地下工程存在复杂性、多样性，在技术上也会遇到各种各样的问题，但是目前的地铁建设事故有很大一部分是因为管理上的原因造成的。
3.1技术
地铁车站施工的安全还是要靠合理的设计与施工方法等来保证，因此地铁车站的设计与施工方案是此工程安全可靠的基本保证。
3.1.1设计方案要合理
（1） 设计方案要合理， 在深厚软土地区，桩、墙＋内支撑支护结构，其桩墙必须考虑深部稳定性问题，包括桩、墙沉降、隆起及“踢脚”破坏，应经多种方法严密计算，不能满足要求时，应加深桩、墙入土深度或进行被动区加固，在不确定时，应该按最不利情况考虑，提高安全系数。
（2） 在设计时要综合判断及合理推荐选用基坑围护设计参数，力学参数选用要合理，不能降低基坑体系的安全储备，不能降低安全可靠度。如：抗剪强度参数的选取，应与计算目的和安全系数配套，为计算土压力，和与土压力有关的“抗踢脚”、“抗倾覆”计算应选择固结快剪、或三轴CU指标；抗隆起、抗滑移和整体稳定性计算，当软黏土起控制作用时，对软土应选择直剪快剪或三轴UU 指标或十字板剪切强度，要综合考虑后推荐设计采用，不能过大或过小或只提一个平均值。
3.1.2施工质量要保证
（1） 该事故再次证明土方开挖必须按分层、分段、对称、平衡、适时的原则，严禁超挖，尤其是软土地区更应如此。本工程并未按此执行，造成此重大事故，且是此事故的直接原因之一。
（2） 内支撑若采用钢桁架或钢管内支撑应提出节点构造连接大样及焊接要求，避免偏心、失稳，也为施工人员提供参考依据，在施工过程中要做到规范施工，按图施工，第一道内支撑宜采用钢筋混凝土支撑。
（3） 监测工作应严格、独立、不受干扰的进行，达到报警值时，必须及时预报不得隐瞒不报，否则形同虚设。
3.1.3监理工作要严格到位
监理工作是工程建设中的最后一道技术保证，要加强对监理人员的培训与监督，保证监理人员认真负责的履行好自己的责任，对施工单位存在的问题和施工中的不规范做法，监理人员一定及时指出，并敦促施工单位改正，做好工程安全的检查岗，避免出现因监理不到位而导致出现工程事故的现象。
3.2管理 工程的管理对其安全性起到了很大的作用，这里所讨论的管理分为企业单位自身的管理和政府部门对工程建设单位的监管两个方面。 3.2.1企业单位自身的管理
(1)建设单位的管理（投资方） 地铁建设是一个复杂的多因素控制系统，在管理上只有发包方与承包方紧密配合、密切协调，才能保证建设项目保质保量的完成。对承包方来讲，在施工过程中遇到任何有碍于工程安全施工的问题，要及时向投资方反映；投资方要及时解决施工单位所反映的问题，不要把项目承包出去了，就什么都不管。像杭州地铁事故中，投资方对于施工单位所反映的要求限制车辆通行，且报告的路面出现裂纹和下沉的现象反应冷淡，没有对此问题予以重视，为施工埋下了很大的隐患。
（2）施工单位的管理 施工单位承包了工程之后，要认真做好施工方面的管理工作，对于总包单位再把工程分包出去时，一定要确保施工人员的质量，不要临时招募一些缺少经验的队伍来施工。此外，施工的安排也要合理，要按照设计规范进行施工，不要偷工减料，不要压缩工期。要做好日常的监测工作，一旦发现监测数据超出正常范围，一定要及时报告，查找原因，避免出现事故。
3.2.2政府管理部门的监管
政府管理部门要履行好自己的职责，做好对建设单位与施工单位的资质审查与监督，避免出现违章施工的现象。另外地方官员在重大项目决策中要多听专家的意见与建议，避免因急功近利，贪图虚名而导致的不按实际情况办事的事情。要减少官僚主义作风，不要搞面子工程，不要为了政绩而任意压缩工期，不要搞一言堂，在技术领域，要多吸取专家的意见，做到合理安排任务。
虽然说官员要多听专家的意见，但是在目前这种体制下很难落实好，改革还是必要的。只有进行更加彻底的改革，改变目前的政绩评价体系，避免官员因追求一时的政绩来追求短时效益，这样才能从根本上促进官员更加合理的管理工程建设项目，也更加注重工程的安全性。
4结语 车站基坑塌方等地铁施工中的事故，会给国家和社会带来极大的人员伤害与经济损失，会给社会带来非常大的负面影响。因此，预防与控制灾害与事故的发生就显得尤为重要。为此，除了需要工程科研人员在技术上做更加深入的研究外，如何形成有效的管理也是至关重要的一方面。施工单位要做好自身施工内部的管理与安全工作，政府部门也要严格控制项目的审批管理，要改变目前官员个人盲目决策的机制，做到专家决策，科学决策。只有在技术上和管理上相互配合，才能保证工程建设安全可靠的进行，二者缺一不可。
