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摘要：
地铁施工风险分析，是应地铁建设发展的需要而出现的。对于天津地铁一号线来说，风险分析就显得更加重要。天津近二十年来没有进行过如此大规模的地下工程建设，这方面的施工技术水平和经验在全国比较落后；同时由于地质条件等诸多因素的影响，给地铁施工带来了很大的困难。本文首先对影响天津地铁一号线工程施工的主要因素进行了分析，分析风险形成的原因，造成的危害，防范及解决的方法；然后本文对天津地铁一号线施工方案进行了总体评价。
关键词：天津地铁一号线地铁工程风险分析
Abstract:
The subway construction risk analysis, is the need of the development of the subway construction should be there. For tianjin metro speaking, risk analysis is more important. Tianjin nearly twenty years there are such a large-scale underground engineering construction, the construction technology and experience in the national level is relatively backward; And because the geological condition, the influence of various factors, to the subway construction causes a lot of difficulties. This paper first to influence the tianjin metro engineering construction of major factors are analyzed, and the causes of the formation of risk analysis and the harm caused, prevent and solve the method; Then this paper to tianjin metro construction scheme in the overall evaluation.
Keywords: tianjin metro subway engineering risk analysis
中圖分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
天津地铁一号线施工风险分析
天津市是我国四大直辖市之一，是华北地区海路交通枢纽和首都的门户。根据天津市政府最近制订的“三步走”战略发展目标，将要把天津建成中国北方重要的经济中心和国际化港口大都市。经济的发展必然带动城市建设的发展，作为现代化城市的硬件之一——快速轨道交通设施，将成为未来几年中天津城市交通建设的重点。已于2001年开工建设的天津地铁一号线工程是规划中的六条快速轨道交通线之一，计划2005年竣工。对于天津地铁一号线工程在施工中可能遇到的和应该考虑的风险进行分析，将在选择合适的施工方案避免和应对施工风险方面发挥重要的作用。
第一节 施工中可能诱发的环境灾害引起的风险分析
在施工中，由于施工方法不当、准备工作仓猝而造成的事故或对沿线建筑物、地下管线的破坏，也会给地铁工程带来很大的风险。本章就从两方面分析其中的危害和防范措施。
一、施工过程中易发生的各种事故的影响及应对措施
在地铁施工中出现事故对工程的影响是很大的，因为如果由于施工方法不当或施工质量不合格，而造成基坑倒塌、透水、火灾等事故，不但会使工期延长，还可能造成资金损失，使实际所需投资超过预算，给整个工程带来风险。以下举例说明事故的危害。
1994年9月1日上午7时许，某地某大厦靠某马路一侧约40m长基坑围护结构支撑破坏，地下连续墙突然倒塌，该马路路面下陷，面积约500m2，下陷最深处达6～7m。路面下的地下管线，包括电力电缆、电车电缆、煤气管道、自来水管道、雨水管道等遭受严重损坏，煤气大量外溢，大面积停气、停电和停水；交通中断，幸未造成人员伤亡。当时，公安分局调派350余名干警维持秩序，消防局出动百余名消防战士用大口径枪稀释外溢煤气。这是据传媒（1994年9月l日《新民晚报》报道的）一起特大基坑事故。
据事后有关部门调查获悉，该基坑围护结构破坏前已有种种迹象，如：基坑局部超挖，且一挖到底，地面下沉速率达到15cm／d，坑内有涌土现象，表明墙背后有流土正向坑底流动，钢支撑发出吱吱声等等，但是未引起有关人员重视。最终导致事故的发生。
为防止事态发展，当时工地采取了靠该马路边灌注水泥浆、在坑内回填黄砂万吨、加固支撑和立柱、尽快浇注未被破坏部位的底板混凝土等应急措施。
以上实例说明基坑支护结构倒塌带来的危害，属于施工工艺造成的事故。
二、施工过程中对沿线建筑物、道路和地下管线的影响及应对措施
采取盾构法或钻爆法进行隧道施工，连续墙护壁明挖法施工车站，打桩或钻孔灌注桩施工等，都将不同程度的引起地面沉降、深层土体的挤压扰动，导致地面建筑物和地下构筑物开裂破坏、甚至倒塌。有些施工方法还产生大量的粉尘、泥浆、渣土，严重污染环境。打桩、爆破法引起震动、噪声、烟雾等公害，严重影响城市居民正常的工作和生活。在广州地铁的施工过程中，由日本青木株氏会社承担施工的一区间隧道，曾引起局部地面沉陷20cm，遭到业主的罚款。
1、 市区地铁车站的施工
地下连续墙、桩排墙施工时产生泥浆、噪声、振动；井点降水造成地下水位变化及地下水径流和紊流的混乱、水质的变化，引起土层的沉降、密实度、孔隙水压力变化；甚至导致支撑的失稳，连续墙的倒塌，大面积土体的滑移、塌陷；车站深大基坑开挖，引起近旁道路的地下管线开裂。
2、地铁区间隧道的施工
软土盾构法进（出）工作井、转弯（纠偏）、穿越大楼桩群、浅覆土易引起流砂等不良地质现象，钻爆法施工山岭隧道引起振动、烟尘、渣土，断层和强烈破碎带引起冒顶坍落；浅埋暗挖法化学注浆时易引起土性的变化。
地铁区间隧道和车站的施工均会对其周围土层产生扰动，从而引起一定的地层损坏，位于影响区内的建筑物和地下管线必将受到不同程度的不利影响，甚至影响使用安全。其主要影响为：浅地表以下土层竖向和水平向的位移与变形以及地面沉降。地表移动和变形对地面与地下建筑物的影响亦不近相同，在建筑物和地下管线中产生大小不等的附加应力与变形，严重时将导致建筑物和管线的破坏。
通过分析施工时可能对建筑物造成损害的主要因素，包括两方面。一是建筑物自身因素，即建筑物自身结构形式及损坏程度对外部破坏作用具有不同的要求。二是外部因素，包括：（1）隧道开挖及支护方案不当，致使地表发生沉降或隆起变形。（2）竖井开挖不当，会在一定程度上造成地下岩层发生侧向移动。（3）爆破震动的破坏作用。（4）公纪区间地下水含量丰富，地下水流失会造成建筑物的损坏。
因此，在施工中，制定了一系列的施工保护方案，来控制地表沉降、岩体侧向位移、爆破震动对建筑物的影响、对地表建筑物的扰动以及对地下水的处理。
对于地表沉降的控制，在施工中遵循“重勘测、防治水、预加固、强支护、分部挖、短进尺、弱爆破、少扰动、快封闭、勤量测、速反馈、控沉陷”的原则。根据不同地质、断面尺寸等实际情况，选择不同的施工方法及辅助工法，以满足对地表沉降的控制要求。三线大跨度隧道，采用双侧壁导坑分步开挖，先墙后拱法施工，拱部采用注浆大管棚超前支护；喇叭口、双线隧道分别采用中隔壁（CD或CRD）法及双侧壁导坑法施工，注浆小导管超前支护；单线隧道采取短台阶法施工，全风化砂岩及土层人工开挖，人工开挖不了的围岩，采用微差松动爆破人工找面，同时，初期支护紧跟开挖，及早封闭成环，确保围岩稳定，有效控制地表沉降。同时，为确保地表沉降控制在规定范围内，以保证地表建筑物的安全，还需对围岩变形进行模拟计算。计算采用弹塑性非线性有限元法进行（计算过程略），并采用ANSYSV5.5版有限元分析软件对计算结果进行分析，最大位移滿足要求。
对于岩体侧向位移的控制，通过采用合理的支护结构和确定合理的竖井开挖顺序以控制位移。1＃、2＃竖井采用格栅钢架喷锚支护，3＃竖井采用人工挖孔咬合桩围护结构，钢筋混凝土内支撑。此两种结构均为整体结构，可有效的防止建筑物地基岩体发生侧向位移而破坏建筑物的地基结构，并可在一定程度上起到防止地下水过度流失的作用。在确定竖井开挖顺序上，以2＃竖井为例，将竖井分成三个作业区，首先平行开挖两侧井区，而后开挖中间井区，开挖落差控制在1.5m~2.0m。每一作业层首先挖取竖井核心土，进尺为1.0m，边墙预留1.0m~1.5m。待核心土挖取完成后，边墙岩体进行跳跃式开挖，开挖长度以格栅钢架长度为准，井壁支护完成后再开挖相临边墙岩体，在每层井壁支护及中隔墙施工完成后，再进行下一循环的施工。
对隧道及地下工程引起环境危害的保护方法分为：积极保护法和工程保护法。积极保护法是在施工之前，根据不同的环境做好施工方案的比较，使得施工对周围环境的干扰最小；工程保护法是在施工过程中，根据对地面沉降和土层扰动的预测，采取不同的方法。盾构和沉管施工应尽量避开建筑群，以免刀盘切割建筑物的钢筋混凝土桩体；地下管线在土体中，随着施工扰动而变形。建筑物的工程保护方法有：地基拖换、主体加固、隔水墙、保护墙、土壤加固等，以减少建筑物的沉降。对地下公用设施管线的保护主要有：跟踪注浆地基加固或开挖暴露并悬吊保护等方法。
第二节 对天津地铁一号线施工方案的整体评价
天津地铁一号线公程是天津市的重点工程，由市政府投资兴建，铁道第三勘测设计院设计。施工方案是经过反复论证和在大量实地调查的基础上制订，方案充分考虑了各种风险因素，提出多种施工方案进行比较，最后根据实际情况和现有机具与技术力量确定施工方法，并准备了充分的防范应对措施。但也存在一些问题，如很多车站和区间隧道的施工方法选择明挖法，这在交通繁忙的天津市区必然会造成交通阻塞和市民出行不便，大量的土方施工会带来很多的尘土，加上天津多风的气候特点，结果是引起大气质量的下降给市民身体造成危害。再有由于天津多年来没有修建地铁，建筑单位缺乏这方面的经验，可以借鉴的资料也不多。这样在应对各种风险时就会增加难度。所以，在既有施工方案的基础上，还应考虑到种种可能发生的风险，并做好相应的准备工作。
结 束 语
随着我国经济的发展，人口数量的增长，城市地面空间正在缩小，交通拥挤的问题越来越突出。城市地下交通资源亟待开发，地铁以其快速、环保、安全的优点，正在成为现代化城市优先发展的交通工具。但由于地铁工程在施工中受多种条件影响，存在很多的风险因素。所以对这些风险进行分析就显得十分重要，所谓“知己知彼，百战百胜”。
我们现在所分析的各种风险，有的是因为自然条件的影响，也有很多是由于现在的施工技术还不成熟，施工机具还不够先进，施工人员素质不高而导致得人为因素影响。随着技术水平的提高和新技术、新机械的发明，地铁施工中的各种风险必将被一一克服。
参考文献
[1]张庆贺 朱合华 庄荣等，地铁与轻轨，北京：人民交通出版社，2002.3.
[2]李相然 岳同助，城市地下工程实用技术，北京：中国建材工业出版社，2000.7.
[3]天津地下铁道1号线工程可行性研究报告，天津：铁道第三勘测设计院设计，
[4]阎西康 戎 贤 丁克胜等，土木工程施工，北京：中国建材工业出版社，2000.3.
[5]夏明耀 曾进伦，地下工程设计施工手册，北京：中国建筑工业出版社，1999.
[6]崔玖江，隧道及地下工程防水存在主要问题及解决对策.施工技术，第28卷第4期，1999.4.
[7]于书翰 杜谟远，隧道施工，北京：人民交通出版社，1992.3.
[8]高渠清，隧道及地下工程论文选集，北京：中国铁道出版社，1996.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
地铁施工风险分析，是应地铁建设发展的需要而出现的。对于天津地铁一号线来说，风险分析就显得更加重要。天津近二十年来没有进行过如此大规模的地下工程建设，这方面的施工技术水平和经验在全国比较落后；同时由于地质条件等诸多因素的影响，给地铁施工带来了很大的困难。本文首先对影响天津地铁一号线工程施工的主要因素进行了分析，分析风险形成的原因，造成的危害，防范及解决的方法；然后本文对天津地铁一号线施工方案进行了总体评价。
关键词：天津地铁一号线地铁工程风险分析
Abstract:
The subway construction risk analysis, is the need of the development of the subway construction should be there. For tianjin metro speaking, risk analysis is more important. Tianjin nearly twenty years there are such a large-scale underground engineering construction, the construction technology and experience in the national level is relatively backward; And because the geological condition, the influence of various factors, to the subway construction causes a lot of difficulties. This paper first to influence the tianjin metro engineering construction of major factors are analyzed, and the causes of the formation of risk analysis and the harm caused, prevent and solve the method; Then this paper to tianjin metro construction scheme in the overall evaluation.
Keywords: tianjin metro subway engineering risk analysis
中圖分类号：TU74文献标识码：A文章编号：
天津地铁一号线施工风险分析
天津市是我国四大直辖市之一，是华北地区海路交通枢纽和首都的门户。根据天津市政府最近制订的“三步走”战略发展目标，将要把天津建成中国北方重要的经济中心和国际化港口大都市。经济的发展必然带动城市建设的发展，作为现代化城市的硬件之一——快速轨道交通设施，将成为未来几年中天津城市交通建设的重点。已于2001年开工建设的天津地铁一号线工程是规划中的六条快速轨道交通线之一，计划2005年竣工。对于天津地铁一号线工程在施工中可能遇到的和应该考虑的风险进行分析，将在选择合适的施工方案避免和应对施工风险方面发挥重要的作用。
第一节 施工中可能诱发的环境灾害引起的风险分析
在施工中，由于施工方法不当、准备工作仓猝而造成的事故或对沿线建筑物、地下管线的破坏，也会给地铁工程带来很大的风险。本章就从两方面分析其中的危害和防范措施。
一、施工过程中易发生的各种事故的影响及应对措施
在地铁施工中出现事故对工程的影响是很大的，因为如果由于施工方法不当或施工质量不合格，而造成基坑倒塌、透水、火灾等事故，不但会使工期延长，还可能造成资金损失，使实际所需投资超过预算，给整个工程带来风险。以下举例说明事故的危害。
1994年9月1日上午7时许，某地某大厦靠某马路一侧约40m长基坑围护结构支撑破坏，地下连续墙突然倒塌，该马路路面下陷，面积约500m2，下陷最深处达6～7m。路面下的地下管线，包括电力电缆、电车电缆、煤气管道、自来水管道、雨水管道等遭受严重损坏，煤气大量外溢，大面积停气、停电和停水；交通中断，幸未造成人员伤亡。当时，公安分局调派350余名干警维持秩序，消防局出动百余名消防战士用大口径枪稀释外溢煤气。这是据传媒（1994年9月l日《新民晚报》报道的）一起特大基坑事故。
据事后有关部门调查获悉，该基坑围护结构破坏前已有种种迹象，如：基坑局部超挖，且一挖到底，地面下沉速率达到15cm／d，坑内有涌土现象，表明墙背后有流土正向坑底流动，钢支撑发出吱吱声等等，但是未引起有关人员重视。最终导致事故的发生。
为防止事态发展，当时工地采取了靠该马路边灌注水泥浆、在坑内回填黄砂万吨、加固支撑和立柱、尽快浇注未被破坏部位的底板混凝土等应急措施。
以上实例说明基坑支护结构倒塌带来的危害，属于施工工艺造成的事故。
二、施工过程中对沿线建筑物、道路和地下管线的影响及应对措施
采取盾构法或钻爆法进行隧道施工，连续墙护壁明挖法施工车站，打桩或钻孔灌注桩施工等，都将不同程度的引起地面沉降、深层土体的挤压扰动，导致地面建筑物和地下构筑物开裂破坏、甚至倒塌。有些施工方法还产生大量的粉尘、泥浆、渣土，严重污染环境。打桩、爆破法引起震动、噪声、烟雾等公害，严重影响城市居民正常的工作和生活。在广州地铁的施工过程中，由日本青木株氏会社承担施工的一区间隧道，曾引起局部地面沉陷20cm，遭到业主的罚款。
1、 市区地铁车站的施工
地下连续墙、桩排墙施工时产生泥浆、噪声、振动；井点降水造成地下水位变化及地下水径流和紊流的混乱、水质的变化，引起土层的沉降、密实度、孔隙水压力变化；甚至导致支撑的失稳，连续墙的倒塌，大面积土体的滑移、塌陷；车站深大基坑开挖，引起近旁道路的地下管线开裂。
2、地铁区间隧道的施工
软土盾构法进（出）工作井、转弯（纠偏）、穿越大楼桩群、浅覆土易引起流砂等不良地质现象，钻爆法施工山岭隧道引起振动、烟尘、渣土，断层和强烈破碎带引起冒顶坍落；浅埋暗挖法化学注浆时易引起土性的变化。
地铁区间隧道和车站的施工均会对其周围土层产生扰动，从而引起一定的地层损坏，位于影响区内的建筑物和地下管线必将受到不同程度的不利影响，甚至影响使用安全。其主要影响为：浅地表以下土层竖向和水平向的位移与变形以及地面沉降。地表移动和变形对地面与地下建筑物的影响亦不近相同，在建筑物和地下管线中产生大小不等的附加应力与变形，严重时将导致建筑物和管线的破坏。
通过分析施工时可能对建筑物造成损害的主要因素，包括两方面。一是建筑物自身因素，即建筑物自身结构形式及损坏程度对外部破坏作用具有不同的要求。二是外部因素，包括：（1）隧道开挖及支护方案不当，致使地表发生沉降或隆起变形。（2）竖井开挖不当，会在一定程度上造成地下岩层发生侧向移动。（3）爆破震动的破坏作用。（4）公纪区间地下水含量丰富，地下水流失会造成建筑物的损坏。
因此，在施工中，制定了一系列的施工保护方案，来控制地表沉降、岩体侧向位移、爆破震动对建筑物的影响、对地表建筑物的扰动以及对地下水的处理。
对于地表沉降的控制，在施工中遵循“重勘测、防治水、预加固、强支护、分部挖、短进尺、弱爆破、少扰动、快封闭、勤量测、速反馈、控沉陷”的原则。根据不同地质、断面尺寸等实际情况，选择不同的施工方法及辅助工法，以满足对地表沉降的控制要求。三线大跨度隧道，采用双侧壁导坑分步开挖，先墙后拱法施工，拱部采用注浆大管棚超前支护；喇叭口、双线隧道分别采用中隔壁（CD或CRD）法及双侧壁导坑法施工，注浆小导管超前支护；单线隧道采取短台阶法施工，全风化砂岩及土层人工开挖，人工开挖不了的围岩，采用微差松动爆破人工找面，同时，初期支护紧跟开挖，及早封闭成环，确保围岩稳定，有效控制地表沉降。同时，为确保地表沉降控制在规定范围内，以保证地表建筑物的安全，还需对围岩变形进行模拟计算。计算采用弹塑性非线性有限元法进行（计算过程略），并采用ANSYSV5.5版有限元分析软件对计算结果进行分析，最大位移滿足要求。
对于岩体侧向位移的控制，通过采用合理的支护结构和确定合理的竖井开挖顺序以控制位移。1＃、2＃竖井采用格栅钢架喷锚支护，3＃竖井采用人工挖孔咬合桩围护结构，钢筋混凝土内支撑。此两种结构均为整体结构，可有效的防止建筑物地基岩体发生侧向位移而破坏建筑物的地基结构，并可在一定程度上起到防止地下水过度流失的作用。在确定竖井开挖顺序上，以2＃竖井为例，将竖井分成三个作业区，首先平行开挖两侧井区，而后开挖中间井区，开挖落差控制在1.5m~2.0m。每一作业层首先挖取竖井核心土，进尺为1.0m，边墙预留1.0m~1.5m。待核心土挖取完成后，边墙岩体进行跳跃式开挖，开挖长度以格栅钢架长度为准，井壁支护完成后再开挖相临边墙岩体，在每层井壁支护及中隔墙施工完成后，再进行下一循环的施工。
对隧道及地下工程引起环境危害的保护方法分为：积极保护法和工程保护法。积极保护法是在施工之前，根据不同的环境做好施工方案的比较，使得施工对周围环境的干扰最小；工程保护法是在施工过程中，根据对地面沉降和土层扰动的预测，采取不同的方法。盾构和沉管施工应尽量避开建筑群，以免刀盘切割建筑物的钢筋混凝土桩体；地下管线在土体中，随着施工扰动而变形。建筑物的工程保护方法有：地基拖换、主体加固、隔水墙、保护墙、土壤加固等，以减少建筑物的沉降。对地下公用设施管线的保护主要有：跟踪注浆地基加固或开挖暴露并悬吊保护等方法。
第二节 对天津地铁一号线施工方案的整体评价
天津地铁一号线公程是天津市的重点工程，由市政府投资兴建，铁道第三勘测设计院设计。施工方案是经过反复论证和在大量实地调查的基础上制订，方案充分考虑了各种风险因素，提出多种施工方案进行比较，最后根据实际情况和现有机具与技术力量确定施工方法，并准备了充分的防范应对措施。但也存在一些问题，如很多车站和区间隧道的施工方法选择明挖法，这在交通繁忙的天津市区必然会造成交通阻塞和市民出行不便，大量的土方施工会带来很多的尘土，加上天津多风的气候特点，结果是引起大气质量的下降给市民身体造成危害。再有由于天津多年来没有修建地铁，建筑单位缺乏这方面的经验，可以借鉴的资料也不多。这样在应对各种风险时就会增加难度。所以，在既有施工方案的基础上，还应考虑到种种可能发生的风险，并做好相应的准备工作。
结 束 语
随着我国经济的发展，人口数量的增长，城市地面空间正在缩小，交通拥挤的问题越来越突出。城市地下交通资源亟待开发，地铁以其快速、环保、安全的优点，正在成为现代化城市优先发展的交通工具。但由于地铁工程在施工中受多种条件影响，存在很多的风险因素。所以对这些风险进行分析就显得十分重要，所谓“知己知彼，百战百胜”。
我们现在所分析的各种风险，有的是因为自然条件的影响，也有很多是由于现在的施工技术还不成熟，施工机具还不够先进，施工人员素质不高而导致得人为因素影响。随着技术水平的提高和新技术、新机械的发明，地铁施工中的各种风险必将被一一克服。
参考文献
[1]张庆贺 朱合华 庄荣等，地铁与轻轨，北京：人民交通出版社，2002.3.
[2]李相然 岳同助，城市地下工程实用技术，北京：中国建材工业出版社，2000.7.
[3]天津地下铁道1号线工程可行性研究报告，天津：铁道第三勘测设计院设计，
[4]阎西康 戎 贤 丁克胜等，土木工程施工，北京：中国建材工业出版社，2000.3.
[5]夏明耀 曾进伦，地下工程设计施工手册，北京：中国建筑工业出版社，1999.
[6]崔玖江，隧道及地下工程防水存在主要问题及解决对策.施工技术，第28卷第4期，1999.4.
[7]于书翰 杜谟远，隧道施工，北京：人民交通出版社，1992.3.
[8]高渠清，隧道及地下工程论文选集，北京：中国铁道出版社，1996.
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。