2018年2月7日20时40分许,佛山市轨道交通2号线一期工程土建一标段湖涌站至绿岛湖站盾构区间右线工地突发透水,引发隧道及路面坍塌,造成11人死亡、1人失踪、8人受伤,直接经济损失约5323.8万元。调查组查明,事故主要原因是盾尾密封承压性能下降遭遇特殊地质环境等因素叠加,引发隧道透水坍塌。

事故直接原因

1.事故发生段存在深厚富水粉砂层且临近强透水的中粗砂层,地下水具有承压性,盾构机穿越该地段时发生透水涌砂涌泥坍塌的风险高。

事故段隧道底部埋深约30.5 米,地层由上至下分别为人工填土、淤泥质粉土、淤泥质土、淤泥质粉土、粉砂、中砂、圆砾以及强风化泥质砂岩。大部分土体松散、承载力低、自稳性差、易塌陷,其中粉砂层属于液化土,隧道位于淤泥质土和砂层,总体上工程地质条件很差。

隧道穿越的砂层分布连续、范围广、埋深大、透水性强、水量丰富,且上部淤泥质土形成了相对隔水层,下部砂层地下水具有承压性,水文地质条件差。

事发时盾构机刚好位于粉砂和中砂交界部位,盾构机中下部为粉砂层,中砂及其下的圆砾层透水性强于粉砂层并且水量丰富和具有承压性,一旦粉砂层发生透水,极易产生管涌而造成粉砂流失。

在上述工程地质条件和水文地质条件均很差的地层中,盾构施工过程具备引发透水涌砂坍塌的外部条件,盾构施工风险高。

2.盾尾密封装置在使用过程密封性能下降,盾尾密封被外部水土压力击穿,产生透水涌砂通道。

事故发生前,右线盾构机已累计掘进约1.36 公里,盾尾刷存在磨损,盾尾密封止水性能下降。在事故发生前已发生过多次盾尾漏浆,存在盾尾密封失效的隐患。

管片拼装期间盾尾间隙处于下大上小的不利状态,盾尾底部易发生漏浆漏水。

盾构机正在进行管片拼装作业,管片拼装机起吊905 环第2 块管片时,盾尾外荷载加大,同时土仓压力突然上升约40kPa, 对盾尾密封性不利。

上述因素导致盾尾密封装置在使用过程耐水压密封性下降,导致盾尾密封被外部压力击穿。

3.涌泥涌砂严重情况下在隧道内继续进行抢险作业,撤离不及时。

19 时03 分盾尾竖向偏差已达307 毫米,19 时08分大约899 环管片4 点至5 点位置出现涌泥涌砂,隧道内已有大量泥砂堆积,20 时03 分盾尾下沉了17.5 毫米,激光导向系统已无法监测到盾尾竖向偏差。上述现象可判断出隧道已处于危险状态。

19 时03 分作业人员向盾尾密封内打入应急堵漏油脂,并向盾尾漏浆处抛填砂袋反压,但盾尾透水涌泥涌砂现象仍在持续,表明抢险措施难以有效控制险情。

上述情况下,不及时撤离抢险人员属于险情处置措施不当。

4.隧道结构破坏后,大量泥砂迅猛涌入隧道,在狭窄空间范围内形成强烈泥砂流和气浪向洞口方向冲击,导致部分人员逃生失败,造成了人员伤亡的严重后果。

盾构机所处位置为上坡段,盾构机距离井口距离较远,人员逃生距离长,隧道周边地层被掏空后,上部地层突然下陷,隧道结构破坏,地下水和泥砂流瞬间倾泄而入,形成的冲击力直接冲断了盾构机后配套台车连接件,使盾构机台车在泥砂流的裹挟下突然被冲出700 余米,并在隧道有限空间内引发了迅猛的冲击气浪,隧道内正在向外逃生的部分人员被撞击、挤压、掩埋,造成重大人员伤亡。

事故暴露出6个方面的教训:

一是参建各方没有牢固树立安全发展理念,真正把安全放在首位;

二是参建各方对复杂地质条件下的地铁盾构施工安全风险意识淡薄、措施不力;

三是风险处置不科学,现场指挥不当;

四是项目部对盾构分部安全管理体制不顺,统一管理流于形式;

五是城市轨道交通盾构施工技术标准、规程和管理规定滞后;

六是职能部门安全监管缺乏行业针对性。

针对上述问题,调查组提出了5个方面的事故防范措施建议:

一是加强复杂地质条件下盾构施工安全风险防范,有效防范遏制重特大安全事故;

二是加强盾构施工过程中关键指标的监测监控,有效提高重大险情的应急救援能力;

三是加强轨道交通工程建设管理,提高风险管控能力;

四是全面落实中央驻粤建筑企业安全生产主体责任,自觉接受属地政府部门安全监管;

五是切实履行轨道交通工程建设安全监管职责,严查严处工程建设领域各类非法违法行为。

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