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地铁火灾会造成巨大的人员伤亡、财产损失以及严重的负面社会影响,而且运营公司还要面对灾后地铁停运、车站、隧道结构修复、新闻等一系列问题。因此,地铁火灾预防是地铁消防安全工作的重要内容之一。
1.1点火源我国对火灾原因统计的分类以点火源为指标分为11类:生产作业、用火不慎、吸烟、玩火、放火、电气、雷击、静电、自燃、其他、不明原因,由此可见点火源在火灾事故原因中的重要地位[3]。其中电气、用火不慎、放火、自燃、吸烟是地铁火灾中非常重要的点火源。在地铁中,无论是地铁站还是地铁列车内部都布置了大量的电气系统、电气设备和电缆。为了检修维护的需要,有些电气设备需要经常性的进行操作,比如1500V直流电,检修时需要经常性的切断。电气设备和电缆都有一定的使用年限以及使用要求(比如对散热的要求、环境湿度的要求),还有一些电气设备的操作需要比较严格的操作顺序。公安部沈阳消防研究所火灾技术鉴定中心的资料表明,电气火灾大部分是由短路、漏电、电气设备超负荷运转、违章操作电气设备等原因直接或间接造成的。在地铁中,设置这些电器设备的危险场所主要有:地铁机车、环控电控室、信号设备室、电源设备室、控制室、直流开关柜室+35kV开关柜室、400V开关柜室、整流变电室、变电所和一些电缆夹层[4]。用火不慎是地铁火灾中的另一重要因素。地铁在日常运营中,电气系统每日都需要进行巡检和维修,有些维修作业需要电焊和气割,要动用明火。
1.2可燃物地铁装修虽然大都采用不燃难燃材料,但在实际运营中,主要的设备房、值班室都安排有人员24h值班。晚班人员一般都会将晚上休息用的棉被、躺椅存放在值班室和设备室,这些物品大都由高分子材料制成,属可燃易燃物,极大的增加了地铁火灾的危险性。另外,地铁站厅中,都设置有报亭或者便利店,便利店一般都经营报刊、杂志、包子、点心以方便乘客和地铁工作人员,便利店电加热器具的存在,使得便利店的火灾危险性更大。另外,地铁为了增加收入渠道,轨行区、站厅层、站台层都设置有广告宣传栏,这些广告制作材料也是可燃易燃物品,是火灾发展扩大的重要因素。
1.3消防设施失效(1)地铁在建设过程中存在的问题,造成地铁投入使用后结构漏水,地铁站和隧道整体环境潮湿。在这种潮湿的环境中,火灾报警系统的组成器件(火灾感烟探测器、手动报警按钮、消防泵按钮)极易失效。另外漏水还会造成控制线路盒积水,敷设于其中的线路浸泡在水中,长时间后,线路绝缘层腐蚀、老化,线路短路,系统不能正常使用。更加重要的是,这种隐患隐蔽性非常强,平时很难排查。(2)地铁消防设施在安装过程中,一些项目违法分包,使用非专业技术人员进行安装操作,加上工期紧,一个技术人员经常需要同时负责几个车站,消防设施的安装经常达不到要求,易出现诸如线路接反、端子排接线不牢固的问题。有些问题在设备投入使用初期不影响正常使用,但它们却是隐患。况且,有些隐患还具有隐蔽性,投入使用后往往很难发现。(3)消防系统缺乏标识牌、警告牌。消防设施标识是火灾时非消防专业人员操作消防设施的“灯塔”,是非常重要且必不可少的。以气体灭火系统为例,地铁保护单元比较多,组合分配系统是地铁站应用比较广泛的结构形式。地铁站中的气体灭火系统,启动方式有自动控制启动、手动操作启动、机械应急操作启动三种。在自动控制启动失效的情况下,需要进行手动操作、机械应急操作才能开启气体灭火系统。如手动启动气体灭火系统,扑灭相应的防护区火灾,需要正确开启相应保护区的启动气瓶。如果是机械应急操作,则需要开启保护区对应的选择阀和相应数量的灭火剂存储气瓶的瓶头阀。由此可见,气体灭火系统气瓶间启动气瓶、选择阀标识以及对应区域开启灭火剂存储气瓶的数量标识对于火灾扑救是非常重要的。实际上,需要进行应急操作的消防设施的手柄、按钮附近都需要制作标识、警告牌。
1.4车站人员缺乏消防设施应急操作技能在地铁运营中,车站控制室是监视和处置地铁火灾的控制中心。控制室内设置有火灾自动报警控制器、气体灭火控制器、隧道感温光纤控制器、消防电话主机以及排烟风机、消防水泵、切断非消防电源的远程手动按钮、售票闸机自动释放按钮等。在出现故障、预报警、火灾确认报警时,监视系统(火灾报警控制系统、气体灭火系统、隧道感温光纤系统)的控制器会发出不同的警告声音。车站值班人员是接收该信息的第一人,只有对消防设施的作用、基本操作有比较详细的了解,才能明白各种报警声音所代表的具体意义,进而采取恰当、有效的事故处置措施。然而一些新开通线路的地铁运营初期,具有地铁运营经验的员工数量非常有限,大多数都是刚毕业的应届毕业生,加上我国普遍消防意识淡薄,地铁控制室的值班人员对消防设施操作的理解程度远远不能适应地铁火灾应急处置的需要。
1.5乘客对消防设施熟悉程度不够地铁人员密度大,在人员高峰期,火灾如果发生在公共区域,车站值班人员就很难到达起火点,不能第一时间用灭火器将火灾扑灭。况且地铁列车,内部根本就没有配备乘务员。这种情况下就需要起火点附近的乘客形成第一“战斗力量”,进行火灾的初期处置。乘客对灭火器设置地点的了解和对灭火器使用技能的掌握也是地铁消防安全工作的重要一环。一项人员对地铁消防设施的调查结果显示:①样本中女性不知道列车灭火器设置位置的占总数的27.37%;不知道灭火器位置的占34.5%;不会用的占32.7%;会用的仅仅占5.5%;②男性不知道列车有灭火器的占12.3%;不知道位置的占27.2%;不会用的占32.1%;会用的占28.4%[5];从中可以看出,会用灭火器的乘客比例不到30%,更不用说其他的消防应急设施了。另外,地铁疏散出口有限,站厅层与站台层只有1~2部自动扶梯、楼梯和电梯。火灾时,电梯迫降至1层、自动扶梯停运,人员只能通过自动扶梯、楼梯进行疏散。在这种情况下,由于人员数量大,乘客需要基本的逃生常识,按照车站工作人员的指引进行有序疏散。这种逃生常识一般是通过社会消防宣传和培训获得。我国在消防宣传和培训还存在诸多不足,严重影响着疏散的安全性。
2地铁消防安全管理对策
2.1点火源管理全面分析地铁火灾中的点火源,对比较常见的易引发火灾的点火源要制定严格管理措施进行重点管理。①在设计、施工、验收阶段,严格执行国家相关的技术标准,使用耐火、阻燃电线电缆,合格的电器设备。②要制定电器火灾危险场所的管理措施。出入登记、设置警示牌、设备操作规程。这些危险场所包括:地铁机车、环控电控室、信号设备室、电源设备室、控制室、直流开关柜室+35kV开关柜室、400V开关柜室、整流变电室、变电所等。③要制定严格的动火审批制度,严格动火作业前的审批、并制定相应的保护措施以及灭火措施。④要对便利店进行重点管理,明确店内加热器具的操作使用注意事项,营业员在每日营业后要消除火种、热源。
2.2可燃物管理对地铁站要按照相关的国家标准进行内部装修,控制可燃物的数量。要制定值班室、设备室和物资室每日巡查制度,周检查制度,消除发生自燃的条件,保证上述房间可燃物处于安全状态。
2.3消防设施管理在地铁站设计、消防设计审核、施工、验收阶段,严格按照国家规范进行设计、消防设计审核、施工、验收,防止地铁投入使用后出现漏水现象,影响地铁消防设施的使用。要对火灾时需要采取应急操作的设备、按钮制作标识、警示牌,保证火灾时车站工作人员和乘客可以第一时间识别和操作。要按照《机关、团体、企业、事业单位消防安全管理规定》(公安部令第61号)(以下简称《管理规定》)、GB25201-2010《建筑消防设施的维护管理》的要求,对消防设施进行定期维护保养,每年进行一次全面检测。
2.4消防设施操作技能培训车站值班人员一般都经过消防员培训和考试,持有消防员证,但持有证书并不能代表就具备了火灾应急事故处置技能。要组织培训来增强车站值班人员的消防意识,提高对消防工作重要性的认识,同时要制定考核制度,使消防设施技能培训真正落到实处,而非流于形式。
2.5部门间相互协作地铁运营的消防设施不是同一个部门来管理,不同部门承担不同的职责。地铁消防设施的维护保养一般由机电中心、自动控制中心来负责,但日常消防安全管理制度的制定和实施、消防设施维护保养档案的制作管理、火灾隐患的排查等工作则由安保部门来负责。这些部门之间就需要建立一个信息平台,实现消防设施信息的共享互通,以便全方位、全天候的掌握消防设施的运行、维护保养信息。消防工作是一项系统性的工作,消防设施的维护保养是消防工作的重要组成部分,部门之间良好的沟通与联系是做好消防工作的必要条件。
2.6消防应急演练制定消防应急预案。定期进行消防应急演练。根据演练的实际情况,不断的对预案进行改进。消防应急演练是火灾情况下保证乘客进行疏散的重要保证,要严格按照《管理规定》的要求,每半年进行一次消防演练。演练要全员性的,除了地铁相关部门,公安、消防、交通、卫生、民防、环境等相关的机构都要参与进来。通过演练增强和提高各单位协同处置火灾事故的能力和效率,保证火灾时,地铁各部门有序响应,人员疏散、火灾扑救、伤者救治、公交接驳、新闻、环境监测等工作得到有序开展。
2.7社会消防宣传与培训加强社会消防宣传与培训,增强群众的消防意识,提高消防设施操作和逃生技能,推动消防工作的社会化。地铁消防工作不是一个人、一个单位就能做好的,需要社会大众的共同努力。只有社会大众的消防意识增强了,消防法律法规、以及消防技能培训才能落实到实处,火灾情况下,乘客才能镇定的使用灭火器扑灭火灾,使用自救设施,在车站工作人员的指引下,有序的进行疏散。
2.8消防监督与救援公安机关消防机构要加强对已开通线路的消防安全监督、检查。重点检查地铁单位消防安全制度执行情况、消防安全责任制落实情况、消防应急演练情况,疏散出口畅通情况,消防设施维护、保养、检测情况,掌握地铁重要部位、消防水源情况,对已查处的消防隐患,要督促地铁单位及时落实整改。同时,消防机构要做好地铁火灾扑救战术研究和实战训练,确保在地铁火灾扑救过程中能根据火场实际情况,及时的制定出科学合理的作战方案,降低火灾造成的财产和人员伤亡。
3结束语
关键词:地铁事故 物资分配 模型
1 引言
近年来,随着城市建设步伐的加快,地铁作为部分城市重要的交通工具,有着迅猛的发展。而与此同时,地铁事故也不断发生。1969年11月11日北京地铁由于电动机车短路引发特大火灾,造成了6人死亡,200多人中毒。近年来世界各国的地铁事故也时有发生,例如1987 年英国伦敦地铁发生大火,造成31人死亡,大量人员受伤;1995年日本地铁的沙林毒气事件,造成12人死亡,5512人受伤;2003年韩国大邱发生的精神病人地铁纵火案,死伤惨重。2004年2月6日,莫斯科地铁在上班高峰期发生爆炸,造成了死亡40人的惨剧。
国内外的这些事故表明,地铁作为现代化城市交通的生命中枢,一旦发生突发事故,其社会、经济和政治影响力之大。近些年来,地铁又成为社会破坏与恐怖袭击的主要目标之一,地铁的特殊性和脆弱性日益突出。因此必须充分认识地铁安全的复杂性和重要性,提高在事故发生时对人命生命和财产抢救的效率和能力,这也是关系到国家经济发展、社会和谐稳定和构建和谐社会的大事。
2 地铁事故救援的特点
地铁轨道基本铺设在地下,面长线广。以北京地铁为例,截至2014年,它已包含16条线路,覆盖北京市11个市辖区,拥有231座运营车站、总长已达465千米。假如在这种环境下发生火灾和话,首先烟雾极易弥漫,现场指挥员一时很难确定着火点具体的位置、遇险人员状况及火势发展主要方向,同时,浓烟、高温、缺氧、有毒有害气体会使原本就狭窄的现场更加混乱,造成了对现场施救难度的增加,在这种情况下,视线不清、通信中断等原因,更加导致救援人员难以展开救援。另外,大型的灭火设备无法进入现场,救援人员需要特殊防护等特点,使得地铁中救人、灭火成为了一件非常艰巨的任务。
当发生其他事故时,也面临着相似的问题。例如,地下黑暗拥挤的环境,在造成救援困难的同时,也会使得遇险人员情绪激动,不配合救援人员。这就需要有足够的照明设施辅助。当发生燃烧伴随着大量有毒气体弥漫的时候,为保证人员生命安全,需要配合降温降毒,排烟送风的设备来进行施救。当有人员受伤时,现场救护人员要得到急救医疗设备和担架来抢救伤员。若发生坍塌事故,救援人员要使用生命探测仪来搜寻幸存者。
地下环境本身就已经错综复杂,而地铁的使用性质更是决定了在事故发生时,救援物资难以顺利到达。因此,对地铁事故救援的效率就对抢险救援物资的供给提出了更高的要求。
3 地铁事故应急救援物资分配的含义
应急救援物资是在突发事件应急救援过程中所需要的各类资源的总称。广义上来说,应急救援物资包扩防灾救灾及恢复周边环境等一些环节所需的各种保障;狭义上来说应急救援物资是指针对灾害管理所需的各种物资的保障[1]。突发事件应急救援工作就是对应急救援物资快速调度、合理分配和高效组织等一系列活动的总和。因此,应急救援物资是应急救援工作的主体,在应急管理中占有很重要的地位,应急救援物资在时间及空间的合理分配将直接影响应急工作的效果,所以研究突发事件应急救援物资的分配情况是做好应急救援工作的前提[2]。
4 地铁事故应急救援物资分配的研究
地铁事故应急救援物资需要进行合理的分配,以达到最大的收益。对单位应急救援物资进行分配之后,所能获得的期望收益值,叫做地铁事故应急救援物资的收益函数。在本文中,收益函数由地铁应急点的风险情况和对单位地铁应急物资进行分配所产生的“负面成本”决定,这里的“负面成本”是指在对应急救援物资进行分配时造成的运输费用,存储费用,受潮受磨损的费用等影响。收益函数的具体形式和参数根据实际情况确定。为提升计算的简便性,文中定义收益函数与应对风险值成正相关,与负面成本成负相关,即分配单位物资所应对的风险值越大、所产生负面成本越小,最终的收益越大。
4.1 建立模型
5 总结
本文主要对地铁事故应急救援物资分配的重要性进行了表述,并对物资分配的模型进行了研究,建立了在物资量固定情况下的分配模型,并给出了相应的算法。在建模过程中,为便于综合考虑资源分配的多种影响因素,引入了收益函数这一概念,并分析了当物资量一定的情况下,应使用收益函数来配置资源,而不能只考虑一种影响因素。
文章中只针对固定量物资情况下的分配进行了讨论,在后续的研究中,还可以对不确定量的应急救援物资以及物资不断消耗的情况进行分析探讨,以完善对地铁事故应急救援物资分配的研究。
参考文献
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论文摘要:本文以某地铁基坑施工中出现的问题及事故处理为例,充分说明基坑是工程的基础,直接影响临建场地内的建筑物与道路管线等构筑物的安全使用.现场应严格按图施工,按设计要求进行监控量测,做到信息化施工、动态设计,以合理的工程措施保证工程安全。
1工程概况
某地铁站位于城市主干道上,车站周围均为多层及高层建筑物。该站为地下双层车站,车站全长204m,设南北两个端头井,均为盾构到达井。车站标准段宽19.3m,端头井处断面宽23.8m。车站主体基坑全长207.2m,围护结构采用800mm厚的地下连续墙,标准段连续墙深27.5m,墙底进入粉砂层3.5m,基坑深度为16.2m左右,入土深度11.3m;盾构井处连续墙深31m,墙底进入粉砂层4.0m,基坑深度为18, 5m左右,入土深度12.5m。标准段和端头井基坑内分别架设为4道和5道钢管支撑。为保证基坑内无水作业,采用坑内降水,降水井设置深度:基坑底以下4.5m。
2工程地质及水文地质条件
(1)地层岩性。场地土类型为软弱一中硬场地土。站区地层主要为第四系全新统人工填土层(人工堆积Qml ) ,第I陆相层(第四系全新统上组河床一河漫滩相沉积Qo’al)、第I海相层(第四系全新统中组浅海相沉积Qam) .第II陆相层(第四系全新统下组河床一河漫滩相沉积Qe}al)、第川陆相层(第四系上更新统五组河床一河漫滩相沉积Q,`al )、第II海相层(第四系上更新统四组滨海一潮汐带相沉积Q; mc)、第W陆相层(第四系上更新统三组河床-河漫滩相沉积Q,`al) a
(2)水文地质特征。本场地地下水类型表层为第四系孔隙潜水,赋存于粘性土、粉土及砂类土中。勘察期间地下水埋深1.5,2.1m。第II陆相层及以下的粉土、砂土层中的地下水具微承压性。地下水主要补给来源为大气降水。3基坑施工过程中发生的问题及处理方案。
该站自当年8月6日开始基坑开挖施工,至9月7日基坑施工一直处于正常状态。但自9月8日一11月1日,基坑施工中发生了多次较为严重的问题,主要有三次:①车站主体基坑右侧小区居民楼沉降:②接地极施工时基底管涌:③北端头井基坑施工时基底管涌。
(1)车站主体基坑西侧小区居民楼沉降月9日车站主体基坑西侧 18m左右处小区居民楼6号楼沉降发生突变,沉降速率达到10.70mm/d,累计沉降为20.59mm,当天下午14点,沉降速率为12.2mm/d,累计沉降32.79mm。随后几天内,沉降不断发展,且沉降速率极不稳定,速率无常,累计差异沉降量也不断增加,接近规范允许值。业主多次组织监理、设计、施1_各方召开专题会,同时邀请部分老专家参加,进行原因分析,研究处理方案。施工单位、设计单位、监理单位以及各方专家在居民楼沉降原因分析及处理方案上存在较大分歧,甚至产生了完全不同的观点。部分专家认为基坑西侧居民楼发生沉降的主要原因是:①基坑围护设计先天不足,连续墙底座落在砂层,而砂层水有压力,连续墙设计应穿透砂层;②基坑内降水井的实际深度已达砂层,基坑降水量过大,基坑内降水可能造成坑内水体与坑外水体沟通,引起水土流失,造成小区居民楼沉降。根据其分析结果,这部分专家认为处理居民楼沉降应该采取以下措施:①将基坑内降水井进行封堵,采取明排水施工;②在连续墙周边采取高压旋喷穿透砂层进行土体加固,以封堵连续墙底砂层中的地下水。但我们根据监测报告,认真地进行设计复查,认为小区居民楼沉降主要有以下原因:①开挖、架撑工序衔接不当,造成围护结构变形加大,使工程力学性质极不稳定的第I海相层(9月8日、9日挖土速度过快,钢支撑架设滞后48小时以上)产生蠕变,造成建筑物沉降加剧;②主体基坑西侧与居民楼间曾有大量堆载,大大超过堆载小于20KPa的要求;③盾构井处降水井施工质量有待提高,降水过程中水土流失现象严重:④基坑施工前曾有管线切改,回填土可能不密实。同时我们认为采用高压旋喷桩封堵由于无法确切把握其防渗效果,所以不但可能堵漏作用不明显,并且其巨大的作业压力倒可能对连续墙稳定形成威胁,有相当大的安全隐患。我们要求尽快恢复按原设计施工,整治有问题的降水井,确保出水不出砂,防止降水引起的水土流失,导致地面建筑物的沉降危险。同时在下一步施工中加强降水、开挖、支撑、监控量测等各道工序的管理力度,保证基坑的安全实施。现场虽然只是初步整治降水井,但加强了各道工序的管理力度,居民楼沉降速率得到控制,差异沉降值也有所减少,收到了一定的效果。
(2)接地极施工时基底管涌10月10日开始,当地连续降雨近50小时,为50年一遇的大暴雨,10月12日,在施工6m长的接地极时,由于钻孔穿透粘性隔水层,进入砂层,导致基底发生了涌水、涌砂现象,24小时内约冒出20m左右泥砂,导致离该段基坑较近的小区5,6号楼沉降较大,沉降速率每小时接近1 mm,累计最大沉降值达到10cm,情况十分危急。我们通过组织地质、基坑方面专家进行讨论,对地质勘察及基坑设计进行复查,并对发生管涌部位提出如下处理方案:①发生管涌部位,首先应堆土约2m反压,然后进行基底注浆加固,在加固体达到强度后,才能开挖基底剩余土体;②在本区段内发生管涌处垫层采用钢筋混凝土,钢筋采用钢筋网片,在地面分块成型后,吊入基底,其余仍维持原设计不变;③在管涌发生处基坑、垫层及底板施工时,与其相邻北侧的基坑严禁开挖,以保证该段基坑的稳定。同时继续要求从基坑开挖、支撑预加轴力、基底垫层施工、基坑降水及监测等各个环节入手,加强管理,保正安全。按照我们的施工建议及处理方案,现场经过24小时奋战,成功地将这次管涌封堵。
(3)北端头井基坑施工时基底管涌。10月18日,北端头井基坑挖至基底,在进行垫层施工时,连续墙接缝处出现小量涌水,施工单位认为坑内涌水是由于连续墙接缝漏水或者地下水通过地下连续墙绕流发生涌水,采取注浆进行封堵,在连续墙外侧钻孔过程中,由于钻孔深度达到30.5m,将粘性隔水层穿透,使坑外与坑内地下水连通,导致基坑内突然涌水,水头高达1.0m左右,北端头井基坑积水立刻满槽,均为黄色泥水。现场回填大量片石和石子,不见效果。10月20日,管涌处涌水量没有减小,墙体背后钻孔11个进行注浆,均未见效果。为保证基坑及周边环境安全,对基坑进行了回填。我们通过对监测数据、现场清况及补充勘察资料的分析,我们认为该站基坑原设计方案是合理的、安全的,勘察资料是准确的。出现问题的主要原因是将原设计的降水井进行了封堵,导致基底水压过大,引起基坑内出水冒砂,所以下一步应严格按以下几个方面恢复施工:①尽快恢复降水井,如基坑内恢复有困难,则在基坑外施工减压井,以便降低基底水压,保证基底稳定。但基坑内应采取严格措施进行排水,避免基底浸泡;②应严格保证减压井施工质量,确保减压不降水,出水不出砂;③同时降水过程中应进一步加强监控量测,确保工程安全。按以上三点要求实施后,基坑施工相当顺利,周围建筑物及地表沉降也得到了很好的控制。目前该站主体结构早己顺利完工。
3处理后的思考
(1)该站基坑围护结构设计是安全可靠的。该基坑围护结构设计采用国内通用的《深基坑支挡结构分析计算软件》模拟施工全过程进行受力分析:开挖期间连续墙作为支挡结构,承受全部的水土压力和施工荷载。采用有限元法,根据施工过程将结构受力、变形过程划分为若干相对独立的阶段,并考虑各阶段结构受力及变位的继承性。坑底以上按主动土压力三角形分布,坑底以下土压力按矩形分布,用水平弹簧模拟坑底地层对围护结构的约束作用,对连续墙长度及嵌固深度、连续墙内力及位移、支撑的内力及稳定、基坑稳定性等进行检算。计算过程中选择最不利土层结构及最不利地下水位,验算了基坑整体稳定性、坑底抗隆起、抗倾覆、抗管涌等,安全系数全部满足要求,并且也是经济合理的。政府主管部门对该站基坑围护结构设计作了审查,对围护结构设计进行了充分的肯定。
(2)实践证明,我们针对该基坑出现的一系列问题进行的原因分析及提出的处理方案是正确的、合理的、有效的、可行的。
关键词:盾构;施工事故;预防;处理
Abstract: at present, the shield with the formation of the advantages of wide adaptability and high construction safety factor has been widely used in urban underground tunnel excavation project, the shield tunnel construction technology has been advanced level. But because of the complexity of various geological conditions, construction environment, tend to realize in the shield construction construction accident, for how to prevent these accidents and how to solve the shield builders become one of the research focus. In this paper, the metro shield construction process problems more easily construction preventive or treatment solution measures are put forward.
Key words: shield; Construction accidents; Prevention; To deal with.
中图分类号:U231+.4文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、盾构施工引起的沉降
盾构施工必然扰动地层土体,引发地层损失、隧道周围受扰动或受剪切破坏,这是构成地面沉降的根本原因。在软土地层中用盾构法施工隧道,因地层损失和土体扰动, 必然引起地表变形。表现在盾构机掘进的前方和顶部会产生微量的隆起,盾构机部分通过地表开始下沉, 盾尾脱离后地表下沉加快,并形成一定宽度的沉降槽地带,下沉的速率随时间而逐渐衰减,且与盾构经过的地质,施工工况和地表荷载等有密切的关系,并表现出相当大的差异性。土体的扰动或扰动土多是针对原状土而言,大体是指由于外界机械作用造成的土的应力释放,体积、含水量或孔隙水压力的变化,特别是土体结构或组构的破坏和变化等。
措施:
1、优化盾构推进参数
盾构推进至复合层之后,盾构机总推力增大,为了减小沉降,原先主要的推进参数如土压力、推进速度、刀盘转速都需要优化重新设定,并根据沉降监测数据及时反馈调整,以期获得满意的效果。
2、合理选择土压力
土压平衡盾构挤土会引起地面隆起和深层土体向远离隧道的方向移动。一方面地面隆起可以部分抵消后期沉降,另一方面,土体受到挤压后土体会变密实,在盾尾通过的瞬间,会减少隧道周围土体向空隙处的塌落,使同步注浆得以顺利进行,从而减小了土体损失的产生。因此,为了增大开挖面支护压力,一定要合理选择土压力。
3、适当降低推进速度
土压平衡盾构推进速度应与出土量、开挖面土压力值以及同步注浆相协调。为尽可能减少对土体的扰动, 从而达到控制沉降的目的,要对比不同推进速度下的沉降值,适当降低推进速度有利于减小沉降。
4、适当增加同步注浆量、改善浆液配比和控制注浆压力等
同步注浆对于控制沉降具有十分重要和显著的作用。为了实现同步注浆的目的, 注入浆液应迅速、 充分充填盾尾空隙。
二、盾构机螺旋输送器喷涌
许多地下岩层由于基岩裂隙水发育,且得到水系的补给,进入土仓的渣土不具有一定的塑性,承压水与无塑性渣土容易形成螺旋输送器喷涌。针对这种情况采用下列措施:
1、隧道下坡并处于硬岩含水地层中必须切断管片与围岩间隙汇集的地下水与开挖面的水力联系,管片处于硬岩含水层中长度越长,管片背后存储的水力和压力就越大,这就要求同步注浆效果必须达到完全封闭衬砌空隙并阻水,避免土仓与管片背后形成水力通道。
2、采取土压平衡模式掘进,严格控制进尺、出土量,保证盾构机连续均衡快速通过该区域。
3、及时对盾尾密封刷添加足量的油脂,确保盾尾的密封性,防止因盾尾密封性不好发生涌水、涌沙现象。
4、如果发现有涌水现象,将螺旋输送器前端退出土仓,并关闭土仓闸门。启用保压泵,将渣土直接泵送至渣土车。在关闭螺旋输送器的情况下继续掘进,让切削下来的土体挤出土仓内的水,但要预防仓内压力过高,造成盾构机前方隆起、冒浆和击穿盾尾密封等事故。
5、加强地面监测,及时进行信息反馈。
三、盾构机与帘布板间的漏水
盾构机顶上工作面后,盾尾未完全进入洞门前仍然存在漏水情况的隐患,特别是盾构机外侧注浆管的保护套穿越帘布板时,由于帘布板与盾构机外壳接触不会太紧密,当盾构机外侧水压过大时有可能从注浆管外壳与帘布板之间发生漏水,发生漏水后要首先检查流水有无带砂现象,并确认流水有无异味。
1、当水流较小时,派专人观察漏水情况,但水流保持恒定或有减小趋势时,保持盾构机正常推进。
2、当水流较大出现带砂现象并无异味时,可以初步判段为地下承压水,需要马上采取堵漏措施,减小漏水,以减少地层损失引起地面沉降,堵漏方法可采用快硬水泥加引流管的方法进行,然后利用洞门预留注浆孔或直接插入注浆管的方法,压注聚氨酯。压注聚氨酯时,盾构掘进须暂停;聚氨酯的压注须注意少量多次,直至漏水大幅度减小,盾构恢复掘进;在盾构恢复掘进后如遇洞门再次漏水,则反复采用压注聚氨酯的方法,直至盾尾全部进入洞圈为止。
3、当水流较大有异味但无带砂现象,可以初步判断为潜水,需要采取堵漏措施,减小漏水,堵漏方法可采用快硬水泥加引流管的方法进行,然后同样使用地面袖阀管进行注浆,以减少漏水量,然后加快推进速度,直至盾构机尾部进入洞门后10m,采取隧道内二次注双液浆直至漏水停止,最后正常推进。
四、管片破损造成顿尾渗漏
当前,在地铁隧道盾构法施工中,往往出现泥水平衡盾构机盾尾渗漏,给盾构掘进施工带来不便,现从管片裂缝造成泥水平衡盾构机盾尾渗漏出现的原因就对策进行分析。
原因:
1、管片生产过程发生裂缝。
2、管片模具精度偏差,引起管片环面不平整,千斤顶推力过大,引起新装的管片与隧道掘进反方向的纵向出现裂纹,常常出现于拼装的倒数第二环K块对应的位置。
3、管片配筋不合理。由于盾构机姿态差,盾尾间隙非常小,管片与盾尾刚性接触造成。
措施:
1、管片生产过程调整好配合比,通过试验针对性地选择砼配合比使其与气候条件、钢模和施工工艺参数有机结合,优化施工工艺;
2、蒸养时特别注意蒸养温度的调节,冬季生产特别注意入池温差控制。
3、提高管片尺寸精度,同时采取有弹性衬垫减缓管片环面不平所产生的应力集中问题。
4、提高管片主筋的钢度和配筋率 。
5、对有裂纹的管片,必须采取化学灌浆封堵裂纹,防止地下水长期作用造成管片钢筋生锈,管片混凝土膨胀破坏。
6、掘进姿态控制和推力控制。
五、螺旋机被卵石卡死解决方法
随着盾构掘进螺旋机叶轮磨损,其和螺旋筒内壁之间的间隙增加,卵石很容易在在叶轮和螺旋筒之间,最终导致螺旋输送机不能正常运转。当螺旋机卡死难以脱困时应采用以下方式解决。
1、输入剂
在螺旋机上预留ø50mm管路接口等装置,通过盾构机泡沫系统往螺旋输送机内输入泡沫剂、膨润土浆液、工业洗衣粉等物质,当输入适量的物质后,可通过正/反转螺旋进行试脱困,应逐渐增加螺旋机扭矩,防止因螺旋机扭力增大导致螺旋杆断裂。
2、通过在掘进前往土仓加入5—6m3高质量膨润土浆液,然后通过泡沫系统往土仓加入泡沫剂(稀释液中所含发泡剂原液比例取值2%—5%,FER=15—20,FIR=60%—100%),使渣良达到最佳效果,预防刀盘在开始转动时被卡住。
3、刀盘被大粒径卵石卡住通过加快刀盘转速,反复进行刀盘正/反转进行试脱困。
4、通过铰接装置来协助刀盘脱困,由于部分盾构机采用是主动铰接装置,此种盾构机可通过铰接伸缩10—30mm,同时加快刀盘转速进行试脱困。
5、人工辅助
打开螺旋输送机上矩形盖板,利用人工清理螺旋机里卵石,然后按上述步骤进行脱困。
结束语
盾构机在地铁施工过程中,由于地质复杂会遇到许多问题,如在水底或富水地段施工时,盾构隧道的防水成为关键;在砂质地层中,防地表沉陷成为关键;在砂卵石地层中螺旋机被卡死、盾尾渗漏等成为预防关键。针对诸多施工状况在施工中必须在认真分析原因后,对施工方法、措施的及时调整,以确保工程施工的进度与质量。
参考文献
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摘要:从系统安全原理的角度建立了地铁火灾的能量释放事故致因模型,并在此模型的基础上系统性地提出了地铁火灾的防治思路。事故致因模型中将地铁火灾划分为五个阶段,根据每个阶段的不同特点,提出了相应的防治思路:潜伏期为“管理”、孕育期为“屏蔽”、发生期为“防护”、发展期为“疏导与控制”、灾后为“恢复”。在防治思路的指导下,探讨了地铁火灾不同阶段下的防治途径与措施。
关键词:地铁火灾事故致因模型防治措施
地铁火灾事故既属于交通运输安全的范畴,又具有公共安全事件的特征,因此对地铁火灾防治的研究不但有重要的经济意义,而且对保障社会公共安全也有重要作用。近年来地铁火灾已经引起了世界各国的重视,许多新的防治措施和手段也在不断的尝试和应用中,但目前大多是重局部而轻全局,系统性不强。本文从安全原理出发,根据地铁火灾的发生条件及发展过程建立了地铁火灾事故致因模型,并针对其不同阶段的特点,系统地探讨地铁火灾的防治应对思路。
1地铁火灾的事故致因模型
从安全系统工程的角度来看,地铁系统也可以被视为一个复杂的大系统,地铁火灾则可认为是在这个系统中出现的安全事故,因此地铁火灾也可以应用安全原理中的事故致因理论进行分析。借鉴安全原理中的4M问题[1]、能量意外释放和作用连锁的事故致因理论[2],并根据地铁火灾的发生条件与发展规律,本文建立了地铁火灾的能量释放事故致因模型,如图1所示。