地铁车站施工风险控制赵艳帅

2020-03-02 23:29:28 来源：范文大全收藏下载本文

郑州交通职业学院

毕业论文

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摘要

随着经济的发展和城市人口的不断增加，地铁已经成为人们解决城市交通问题的一个重要途径。但近些年相继发生的地下工程事故则引起了人们对地下工程施工质量风险的高度重视，尤其是地铁车站，作为地铁工程中技术复杂、投资最为昂贵的一环，对它的施工风险研究就显得更为重要了。

通过本文对地铁车站施工风险管理的研究，我们能够加强施工过程中对风险因素的评估、预测、防范和控制，减少风险的发生率，从而达到减少损失、降低成本、提高收益的目的。

关键字：地铁车站施工风险风险分析和评估

ABSTRACT With the development of economy and city population continues to increase, the subway has become an important way to solve city traffic problems.But the underground engineering accidents in recent years have occurred caused people to pay great attention to the quality of construction risk of underground engineering, especially the subway station, subway engineering technology as one of the most complex, investment ring expensive, the study of the construction risk is becoming more and more important.Through the study of the management of the construction risk of subway station, we can strengthen the construction proce evaluation, risk factors for the prediction, prevention and control, reduce the incidence of risks, to reduce loes, reduce costs, improve the purpose of income

Keywords: The construction of subway station ，risk，risk analysis and aement

前言

城市是人类居住、工作、教育和娱乐的集散地，是各种政治、经济，社会和文化活动的中心，快速的城市化进程是城市交通面临着严峻的形势和挑战，大城市道路阻塞，交通秩序混乱，交通事故频繁，交通环境污染等状况日益突出。公交客运量的供求矛盾、服务质量低于居民出行多层次需求的矛盾以及城市交通与城市资源环境的矛盾等严重阻碍城市的发展，传统的低运量公共汽车、自行车等主要交通方式已无法适应现代城市强大的客运需求，需要寻求大运量的交通方式。城市轨道交通以其低污染、低能耗、高效率的运输方式成为大城市走出交通困境的重点战略，并成为许多大城市解决交通问题的首要选择。

1地铁车站的型式及施工方法

我国早期地铁车站型式主要以北京地铁

一、二期工程为代表。车站浅埋明挖，车站型式主要为单层三跨岛式车站，局部为两层(上层为站厅)，设备管理用房处于地下。20世纪70年代天津地铁1号线全线采用浅埋明挖型式，车站为单层多跨框架结构，隧道为明挖双跨矩形框架结构，设备管理用房设于地面。20世纪80年代上海地铁开始修建，车站型式以双层三跨岛式为主，地下一层为站厅层，二层为站台层，覆土1m～3m，明挖法施工。随着城市道路交通量急剧增加，有些地段不允许中断交通，1986年后，北京出现了暗挖法施工区问及车站。当然，地铁线路穿过密集房屋区时，为了保证房屋安全，区间、车站埋深必然加大，采用全暗挖法施工也是必然。随着科技的进步，成功经验的积累，车站型式也呈多元化趋势，根据环境条件的不同，明暗结合车站型式采用越来越多。 1．1车站的型式

地铁车站按其所处位置不同分为地下车站、地面车站、高架车站几种型式。地下车站按其施工方法的不同又分为明(盖)挖车站、暗挖车站、明暗结合车站等型式。

1．1．1明(盖)挖车站

这种型式的车站应用最多，根据埋深的不同分为单层明挖车站、一层半明挖车站、双层明(盖)挖车站以及三层以上明(盖)挖车站。选择以上车站型式的基本前提条件是：在车站施工期间，采取一定措施后，对地面交通、地下管线、地上、地下建构筑物的影响，都必须在允许范围之内。 1．1．2全暗挖车站

当车站结构顶板覆土较厚时，仍采用瞻陀法施工，工程造价就不一定合理，或者是路面交通繁忙，不允许中断交通进行明挖施工，此时可考虑采用暗挖法施工车站。全暗挖车站一般为双层，根据站台宽度的大小分为双柱三连拱、单柱双连拱型式，北京地铁采用此种型式较多。 1．1．3明暗挖结合式车站

很多车站受环境条件制约，无法采用明(盖)挖车站型式，如果采用全暗挖型式车站，不但工期长，造价高，而且施工难度大、风险高。明暗结合型式车站能够因地制宣，机动灵活的进行组合，适应各种各样的环境，并且克服了全暗挖车站的高风险、高投资、工期长的弊端，因此越来越多的被采用。根据近年来的工程实践，明暗结合型式车站大致分为以下几种类型：站台暗挖，站厅、设备管理区明挖车站；半边明半边暗车站；两端明挖，中间暗挖车站；中间明挖，两(单)端暗挖车站。

1．2地铁车站的施工方法

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1．2．1明挖法与盖挖法明挖法是各国地下铁道施工的首选方法，在地面交通和环境允许的地方通常采用明挖法施工，明挖法具有施工作业面多、速度快、工期短、易保证工程质量和工程造价低等优点，但因对城市生活干扰大，应用受到各种因素的限制，尤其是当地面交通和环境不允许时，只能采用盖挖法或新奥法。

盖挖法是利用围护结构和支撑体系，在较繁忙交通路段利用结构顶板或临时结构设施维持路面交通，在其下进行车站施工工法。按结构施工的顺序分盖挖逆作法和盖挖顺作法两种。盖挖逆作法一般都是对交通作短暂封锁，一年左右，将结构顶板施工结束，恢复道路交通，利用竖井作出入口进行内部暗挖逆筑。盖挖顺作法一般是利用临时性设施(如钢结构)作辅助措施维持道路通行，在夜间将道路封锁，掀开盖板进行基坑土方开挖或结构施工。 1．2．2盾构综合法修建地铁车站

国外已经采用了配合盾构法修建地铁车站的旖工方法，这种旌工方法可一次采用盾构法将区间隧道和过站隧道贯通，再在盾构隧道的基础上扩挖而形成地铁车站；或直接利用大直径盾构机或连体盾构机修建地铁车站。配合盾构法修建地铁车站的优点是可充分有效地利用盾构设备，达到进一步提高地铁工程的建设质量、缩短建设周期，从总体上较大幅度地降低工程造价的目的，从而使得盾构法在城市地铁工程中得到了大规模的采用：同时不影响地面交通和中断地下生命线(上下水道、电线和电话线管道以及天然气管道等等)，且施工安全、机械化程度高。

2 地铁车站施工风险源识别

对于地铁地下车站而言，工程事故的发生是与两部分紧密相关的。一是基坑工程事故，二是地铁车站结构工程事故。实践表明，地铁车站工程事故的发生很多与基坑工程问题有关，而且基坑工程事故一旦发生，补救非常困难，可以说基坑工程包含的风险源就是整个地铁车站建筑工程的危险源f2外，故而对基坑工程风险源的研究就显得尤为重要，而结构工程风险源的研究也是必不可少的。 2．1地铁车站基坑工程的风险源

所谓地铁车站基坑工程的风险源即是导致基坑工程事故的种种因素。地铁车站基坑工程的风险本质上是客观存在的，这是由于基坑的部分土体在挖土过程中或挖除后，或在填土过程中或填土后，基坑周边土坡、坑底受力状况改变，并由于多种原因(风险源)使其及其中引入的人工构筑物(支护体系)等的受力状态(土压力、水流压力、外加荷载、自然因素)超过其承受范围而引起基坑工程本身的破坏，以及对周围环境的不良影响。基坑工程风险是有多方面原因导致的，通过对“基坑工程事故实例”中160余起基坑工程事故的分析，可以将造成事故的主要原因归纳为5个方面，即建设单位管理的问题、基坑工程勘察的问题、基坑工程设计的问题、基坑工程施工的问题和基坑工程监理的问题等，五种因素所导致的基坑工程事故

2．1．1建设单位管理问题

建设单位(即业主)存在的问题有以下几方面： ①无计划盲目建设，无设计胡乱施工。工程建设无组织、无计划地进行，工地铁车站施工风险源识别工程质量得不到任何保证。②任意发包建设工程，造成一些无资质的设计或施工单位(甚至个体户)承包基坑工程。③发包基坑工程设计或施工任务书时无限度地压价，无限度地压缩工期，造成时问十分仓促，使得设计中存在不少问题。一些方面考虑不周，各个专业之间协调不够，甚至出现设计安全度偏低、专业之间相互打架的现象；施工则往往租制滥造，偷工减料，给工程留下了隐患。④不按规定报建，不办理施工许可证，不办理质量安全监督手续，造成基坑工程质量监督失控。 2．1．2基坑勘察问题

场地勘察资料是基坑工程设计计算的关键依据。勘察工作的失误，势必给基坑工程潜伏事故隐患。基坑工程勘察方面的问题主要表现在以下几个方面：①没有认真、仔细地对场地进行实地勘察，而是侥幸地套用附近建筑物以往的勘察资料来指导本工程设计施工，造成勘察资料提供的土层构成、厚度以及土体的物理力学性质指标与实际情况出入较大，导致土压力计算严重失真，支护结构安全度不足。②勘察资料不详细，只给出工程桩所涉及持力层范围内土的强度指标，却忽略了持力层以上土层的常规实验和现场十字板测试，而持力层以上土层正是支护结构的位置所在。勘察资料所提供的数据不全面，使设计人员失去依据。③勘察单位忽视专门水文地质勘察工作，以常规勘察对待基坑工程勘察。 2．1．3基坑施工问题

主要表现在；无施工资质或越级承包基坑工程；施工质量差；没有严格遵守施工规程；不重视信息施工等

3 地铁车站施工风险的防范与对策

3．1地铁车站基坑工程风险的防范与对策

基坑工程的成功至少须具备三个条件：正确的支护方案、先进的支护设计和一支训练有素的施工队伍。这三点也正是基坑工程事故预防与处理的主要内容。 3．1．1基坑工程的优化设计

基坑工程是一门系统工程，它既要解决复杂的工程技术问题、土体的强度与稳定问题、支护结构变形问题以及周围土体的变形问题等，又要达到较高的经济效益，需要运用多种技术。同时，基坑工程又是一门风险工程，事故发生率比较高，其中有的是过分追求较低的工程造价而忽视了技术的可靠性，也有的是某一项技术措施失效，还有的是各种技术措施不协调等。另外，由于基坑的几何尺寸、水文地质和周围环境的差异，不同的基坑工程需要采用不同的设计方案，而每一种方案都有其特点，有的造价低，有的工期短，有的安全度高。这些方案需要进行全面的、量化的比较，找出一个真正优秀的方案。因此，基坑工程需要优化设计。基坑工程的优化设计按其阶段不同，可分为方案优化设计和施工图优化设计。方案优化设计是根据工程所需要达到的目标，对多种基坑开挖与支护方案进行比选，从中优选出一个或几个相对优越的方案。然后，再对优选的方案进行细部优化，即施工图优化。 3.1．2信息化施工

基坑工程事故的调查表明任何一起基坑工程事故无一例外地与监测不力或险情预报不准确相关。基坑工程的环境监测既是检验设计正确性和发展理论的重要手段，又是及时指导正确施工、避免事故发生的必要措施。基坑工程的监测技术是指基坑在开挖施工过程中，用科学仪器、设备和手段对支护结构、周边环境(如土体、建筑物、道路、地下设施等)的位移、倾斜、沉降、应力、开裂、基底隆起以及地下水位的动态变化、土层孔隙水压力变化等进行综合监测。然后，根据前一段丌挖期间监测到的岩士变位等各种行为表现，及时捕捉大量的岩土信息，及时比较勘察、设计所预期的性状与监测结果的差别，对原设计成果进行评价并判断施工方案的合理性。通过反分析方法计算和修正岩土力学参数，预测下～段工程实践可能出现的新行为、新动态，为施工期间进行设计优化和合理组织施工提供可靠的信息，对后续的开挖方案与开挖步骤提出建议，对施工过程中可能出现的险情进行及时的预报，当有异常情况时立即采取必要的工程措施，将问题抑制地铁车站施工风险的防范与对策在萌芽状态，以确保工程安全。 3．2地铁车站结构工程风险的防范与对策 3．2．1车站纵向变形(内力)及混凝土的开裂防治

(1)产生纵向变形及内力的原因分析

车站纵向内力及相应的横向裂缝产生的主要原因是混凝士的干缩、温差及纵向不均匀沉降。①混凝土干缩：混凝土在结硬过程中，除了水化热产生的温度应力外，更主要的是由于多种(约束)因素会产生干缩拉应力。根据国内外经验，在车站结构开始运用后3年左右，干缩应力仍然是一个使混凝土开裂的因素，干缩应力约为温度降低5℃的温度应力。②温度影响：运营阶段地下车站外周的地层温度基本是不变的，约为15℃。而车站结构内面温度则每年随季节的变化而变化，每年季节性温差约为20℃。若车站在夏季施工，气温较运营阶段车站结构内面的最高温度高，则车站结构内面每年季节性温差为20℃士5℃，此种温差引起的温度应力一般是车站内部结构纵向内力的主要组成部分。⑧纵向不均匀沉降：目前对纵向不均匀沉降所引起的车站结构的纵向变形和内力，还没有理想的计算方法，其中最难于准确计算的问题是，软弱地基土在深地铁车站施工风险的防范与对策基坑施工中由于各种因素所引起的回弹和再压缩量。因此，只能根据类同工程的实测资料，采用类比的方法进行近似计算。

(2)混凝土开裂防治的结构措施

由混凝土干缩、温差引起的结构纵向拉应力以及不均匀沉降引起的结构弯曲拉应力，都需要设霄横向缝给予释放从而防止缝之l’日J的混凝土丌裂。根据使用要求，特别是要防止车站顶板混凝土的开裂渗漏，同时也不允许车站底板的挠曲和剪切变形超过一定限度而影响正常运行。可采用“诱导缝”构造以替代一般的施工缝。

结束语纵观国内外近些年来的地下工程事故，由施工引起的占约42％，而地铁车站作为地下工程中技术复杂，投资昂贵的一种工程项目，其事故发生率和危害性则更大，故而对地铁车站的旖工风险管理研究是必要的。作为在一般地铁车站施工方法中占主要地位的明(盖)挖法施工，对其的施工风险研究就显得更具有广泛的意义。

参考文献【1】于持翰，杜谟远，隧道施工【M】，北京，人民交通出版社。1992 【2】李围，何川，地铁车站施J：方法综述【J】，西部探矿j=程，2004(7)：109～112 【7】郭仲伟，风险分析与决策【M1’机械J二业出版社，北京，1986 【3】余志锋，大型建筑工程项目风险管理和工程保险的研究，同济大学硕士学位论，1993 【4】中国建筑学会建筑统筹管理研究会，中国网络计划技术大全，北京：地震出版社，1993

致谢

时光匆匆流逝，转眼便是大学毕业时节，春梦秋云，聚散真容易。离校日期已日趋临近，毕业论文的的完成也随之进入了尾声。从开始进入课题到论文的顺利完成，一直都离不开老师、同事给我热情的帮助，在这里请接受我诚挚的谢意!

感谢我的指导老师，对该论文从选题，构思到最后定稿的各个环节给予细心指引与教导,使我得以最终完成毕业论文。刘老师严谨的治学态度、一丝不苟的作风、精益求精的工作态度以及侮人不倦的师者风范一直是我工作、学习中的榜样；您循循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。这片论文的每个细节和每个数据，都离不开您的细心指导。

感谢我实习单位的同事们，从学校走进这个陌生的社会，是你们用兄弟般的感情照顾着我。在工地上，你们不辞辛苦给我作指导，教我很多知识和经验；工长们逗我开心，在生活上给我无微不至的关怀和照顾，在这里我真心的向你们说声：“您辛苦了！谢谢您多日来的指导。

这三年中还得到众多老师、同学的关心支持和帮助。在此，谨向老师们致以衷心的感谢和崇高的敬意！

最后，我要向百忙之中抽时间对我论文进行审阅，评议和参与本人论文答辩的各位老师表示感谢！