地铁建设工程事故统计分析

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摘要：通过对上海轨道交通运营事故和几类典型工程事故如盾构推进事故、基坑事故、矿山隧道事故和临时结构工程事故的统计和分析，针对工程的安全问题提出借鉴和事故预防对策，使轨道交通工程更加安全可靠。研究表明，上海地铁工程事故发生次数较多，主要以基坑事故为主，表现为渗流破坏和坑内滑坡，根据工程建造的必要环节，确定了造成基坑工程事故的原因大多为施工因素。研究成果将为上海轨道交通的远期规划和国内其他城市的轨道工程安全建设提供基础参考数据。

关键词：上海轨道交通；安全；工程事故；统计分析

1引言

我国的城市轨道交通正处于高速发展的阶段，地铁作为现代城市的交通命脉，其安全性扮演了一个及其重要的角色［1］。由于地铁工程建设过程的不确定性和特殊性，其建设过程中发生的工程事故和重大运营事故从未完全停止过［2－3］。在城市轨道交通的建设过程中，掌握的建设技术不纯熟，熟练的专业人员的缺乏，地铁施工经验的不足，施工管理制度的不完善，加上城市的高密度布局等，扩大施工环境的复杂程度，建设事故发生率居高不下［4］。2009年12月22日，上海轨道交通1号线发生了一起严重的工程事故。当时1号线发生电力方面的故障，造成两辆地铁列车相撞，导致1号线整条线路在运营高峰时段瘫痪近4h，约有50万名市民的行程受到影响，也因此造成了巨大的经济损失。这是数十年来，上海第一次发生这样严重的地铁事故。这些事故在对城市地铁运营安全建设发出提醒的同时也提出了质疑［5］。地铁建设是位于城市中心的线形建设，与一般工程相比，地铁建设所遇到的地质变化和工程环境复杂程度要高出许多，且地铁工程的技术条件要求较高，地铁工程建设的施工队伍不仅需要大量的专业人才，也需要专业工程师累积一定的施工经验［6］。当前，我国正处于经济快速发展的时期，城市人口在经济的刺激下增长迅速，相对发达的城市在高峰时段交通拥挤现象明显［7］。在发展的同时，难以避免地造成社会资源紧张的局面，加剧了工程项目带来的风险。在北上广及一些具备较完整地铁体系的城市中，没有发生过安全事故的城市数量几乎为零［8］。以上海为例，复杂的地质条件，较差的土壤情况等因素导致轨道交通系统出现了较多的安全事故，其中包括建设阶段的工程事故和运营阶段的运营事故［9］。对城市轨道交通事故案例进行统计并加以分析，可以给今后的地铁发展提供更加安全的保障。

2上海地铁建设工程事故统计

通过对上海地铁在建设过程中发生的工程事故统计分析得出：塌陷和坍塌是事故发生的主要类型。将这几种事故对周边环境的影响按破坏物不同分为以下四种形式：临时结构坍塌、路边坍塌、管线破坏、周边建（构）筑物倾斜、开裂等，除此之外的其他影响较小，各类影响因素占比参见图1。分析结果显示：上海轨道交通自建设以来的各类事故里，发生频率最高且结果往往非常恶劣的是基坑事故。在地铁基坑施工过程中，地质条件复杂，地下管线密集，地铁周边建筑物情况不明等原因，增大了基坑工程的不确定性和不稳定性，因此基坑事故的发生率相对较高［10］。渗流破坏、坑内滑坡、机械伤人是最易发生的三类事故，其各自占比如图2所示。

3上海地铁建设工程事故原因统计

从全国8个主要地铁建造城市车站基坑事故统计分析，发现最常发生的三类事故是：渗流破坏、支撑失稳、坑内滑坡。机械伤人的事故案例较少，但在上海基坑事故中发生数量偏多。从表1可以发现，上海发生基坑事故的次数远远多于其他城市，这跟上海土质疏松、固结度低等有关，渗流破坏不仅占上海基坑事故的主要部分，在其他城市也较易发生，可见渗流破坏是必须要重点关注和预防的。基坑中的围护结构缺陷也易导致基坑遭受到渗流破坏，这一类破坏形式具体可以分为内部结构衔接不够严实和缝隙处夹杂杂质两种主要形式，还伴有降水问题。将收集到的国内五十余起基坑类事故进行统计分析，结果如图3所示，可以看出坑内滑坡、支撑失稳和渗流这三种类型的事故占了绝大部分（88％），相关渗流破坏占到62％。从勘察、设计、施工对基坑事故的致因分别进行统计，结果如图4所示。由施工因素造成基坑事故次数高达80％以上，这跟我国工程事业快速发展也有图3基坑事故类型分布图一定联系，盲目追求施工速度，导致了施工质量的下降。为了更深入了解引起基坑破坏的原因，结合工程案例分别对渗流破坏、支撑失稳、坑内滑坡这三类最常见的事故类型进行剖析。3．1渗流破坏事故原因统计分析。渗流破坏是影响城市基坑稳定最多的一类形式，这类形式中围护结构缺陷占到76％，是导致基坑受到破坏的主要因素，具体表现在内部围护结构衔接不够严实和缝隙处夹杂杂质，其他影响因素及占比如图5所示。人为因素引发的渗流所占比例甚少，仅为4％，可见要想避免此类破坏，在施工中保障围护结构质量是关键，另外还要保证主要降排水设备的正常运作。3．2支撑失稳事故原因统计分析。这一类事故主要由支持结构支持力不足造成破坏。由图6可以看出，因为结构内部缺乏内固环境，在碰上外界冲力和压力就难以对维护结构产生支撑作用。根据调查显示，事故频发的一个重要因素是施工人员安全意识的问题，这部分难以在统计数据中表现出来，但这个因素往往占了超过一半的比例，必须引起足够重视。其次就是要避免设备和设备之间的摩擦和接触，因为涉及到大工程，往往设备和机器都是高重量的，一点点摩擦可能就可以产生很大的力，导致支撑失稳破坏，这也占了一定比例。3．3坑内滑坡事故原因统计分析。一般来说，雨季或者土体被水浸泡时，施工环境最容易使发生滑坡破坏（图7），比如降水措施如果没有做好（过半的比例）、坡度过大引起土体失衡等原因，都容易造成滑坡破坏。图7坑内滑坡事故原因统计图根据这三种基坑工程事故原因的统计分析，可以看出支撑失稳大多是内外受力差异过大造成的。渗流破坏是水通过内部结构缝隙对结构施加水压力造成破坏；同样地，坑内滑坡与渗流和维护结构的稳定性也密切相关。

4结论

（1）上海与其他城市一样，轨道交通基坑事故超过半数以上为渗流破坏。（2）预防基坑工程事故最重要的工作部分是保障施工因素的稳定和低风险，规范工作人员操作和施工流程非常重要。（3）在上海软土地区进行地铁车站基坑施工，要在充分了解地质条件下做好地下水的防排工作，同时做好基坑和周边环境的监测工作。

作者:曹权 龚姝华 李培刚 单位:上海应用技术大学