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隧道坍塌事故反思
2011年4月20日凌晨4:05時(shí),監(jiān)理管段內(nèi)的×××隧道出口洞內(nèi)發(fā)生坍塌事故,造成×名作業(yè)人員不幸被埋在坍塌體內(nèi)。
事故發(fā)生后,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師及時(shí)組織施工單位進(jìn)行搶險(xiǎn)救援,立即啟動(dòng)了應(yīng)急救援預(yù)案,并向監(jiān)理站作了匯報(bào)。
監(jiān)理站在第一時(shí)間趕到了現(xiàn)場(chǎng),一方面同施工單位一起組織搶險(xiǎn)救援,一方面按照國(guó)家有關(guān)安全生產(chǎn)事故上報(bào)程序逐級(jí)上報(bào)。鐵道部、國(guó)家安監(jiān)總局應(yīng)急救援中心、地方政府、地方安監(jiān)局及各參建單位黨政工主要領(lǐng)導(dǎo)均在最短時(shí)間內(nèi)趕到了現(xiàn)場(chǎng),迅速組建了“4.20”坍塌事故搶險(xiǎn)救援指揮部,并立即開展搶險(xiǎn)救援工作。
一、設(shè)計(jì)、施工情況
(一)工程簡(jiǎn)介
×××隧道位于新建XX鐵路第二雙線站前工程LXS-XX標(biāo)段內(nèi)。隧道設(shè)計(jì)出口里程樁號(hào)DK349+312,洞口軌面高程3300.9623,明暗洞交界里程DK349+281,明洞長(zhǎng)度31m。為雙線Ⅰ級(jí)電氣化鐵路隧道,位于直線上。
(二)設(shè)計(jì)情況
×××隧道出口洞口里程為DK349+312,DK349+312—DK349+281為明洞段,DK349+281—DK349+210為Ⅴ級(jí)圍巖,DK349+210—DK349 +060為Ⅳ級(jí)圍巖,DK349+060—
DK348+860段為Ⅲa級(jí)圍巖。在DK348+940將穿越一背斜。本段地層主要為第四系全新統(tǒng)坡積碎石土、下伏基巖為石炭系灰?guī)r、礫巖、頁(yè)巖及泥盆系砂巖。
(三)地質(zhì)構(gòu)造
本隧道位于×××褶皺系構(gòu)造單元及其邊緣部位,××褶皺系為北西向展布,沿線涉及次級(jí)構(gòu)造單元為:×××中間隆起帶、×××優(yōu)地槽帶,各構(gòu)造單元多以深大斷裂分界。隧道通過區(qū)無斷層構(gòu)造發(fā)育,但褶皺構(gòu)造十分發(fā)育,石灰系灰?guī)r、頁(yè)巖、砂巖等巖層產(chǎn)狀沿線路變化頻繁,發(fā)育多處次級(jí)小褶皺,巖體節(jié)理裂隙發(fā)育。
(四)水文地質(zhì)
隧道區(qū)地下水的形成受地形地貌、巖性構(gòu)造、植被、降水量等多方面因素的控制和影響,特別在構(gòu)造作用下,斷層破碎帶、節(jié)理密集帶、巖性接觸帶,為地下水的儲(chǔ)存運(yùn)移創(chuàng)造了良好條件,地下水主要為第四系孔隙潛水,基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水,與隧道關(guān)系密切的為基巖裂隙水和構(gòu)造裂隙水。
(五)超前地質(zhì)預(yù)報(bào)情況
2 0 1 0 年1 1 月8 日, 第三方地質(zhì)超前預(yù)報(bào)單位對(duì)DK349+180—DK349+060地段按照設(shè)計(jì)要求進(jìn)行了TSP超前地質(zhì)預(yù)報(bào);DK349+035—DK349 +060地段未進(jìn)行地質(zhì)素描。
(六)施工情況
×××隧道出口于2014年7月28日開工,洞口里程DK349+312,開挖完成277米,二襯完成201米,仰拱完成218米;目前掌子面開挖里程為DK349+035,下臺(tái)階左DK349+075,右DK349+070,仰拱里程DK349+094,二襯里程DK349+110.8。
實(shí)際施工揭露地質(zhì)情況:DK349+281—DK349+251為淺埋地段,面向掌子面方向右高左低,存在偏壓,且左側(cè)冰凍嚴(yán)重,以至后期變形較大,在DK349+281—DK349+260段初期支護(hù)已侵限,計(jì)劃2011年5月份采取換拱處理。
2011年3月29日,DK349+055掌子面出露灰?guī)r、泥質(zhì)砂巖及頁(yè)巖,并分布一小向斜,巖層破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,節(jié)理面充填方解石脈,巖層走向與洞身方向基本一致,傾角在掌子面線路左側(cè)幾乎直立,右側(cè)70°。建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)后將DK349+060—DK349 +040段圍巖變更為Ⅲb-2,即拱部180°范圍內(nèi)采用格柵鋼架1.2m/榀支護(hù),但現(xiàn)場(chǎng)未出《變更紀(jì)要》,施工單位仍按原設(shè)計(jì)Ⅲa級(jí)圍巖支護(hù)參數(shù)開挖施工,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師要求施工單位技術(shù)管理人員,嚴(yán)格按設(shè)計(jì)口頭變更指令實(shí)施,而施工單位以未接到《變更通知》為由,仍然繼續(xù)按原設(shè)計(jì)施工。2011年4月1日監(jiān)理工程師在口頭要求未落實(shí)的情況下,下發(fā)了監(jiān)理工程師通知單要求嚴(yán)格按《設(shè)計(jì)變更》施作。
2011年4月4日開挖至DK349+035時(shí),DK349+055—DK349+035段面向掌子面左側(cè)拱頂發(fā)生片幫小坍方,塌方前掌子面開挖里程為DK349+035,下臺(tái)階左DK349+075,下臺(tái)階右DK349+070,仰拱里程DK349+094,二襯里程DK349+110.8。建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位現(xiàn)場(chǎng)勘察后,決定對(duì)DK349+055—DK349+035塌方段調(diào)整支護(hù)參數(shù),采用Ⅰ20按0.6-0.8m/榀支護(hù),噴射砼厚度為28cm,坍腔注漿填實(shí),襯砌按照Ⅳa施工。實(shí)際施工時(shí)因現(xiàn)場(chǎng)無Ⅰ20工字鋼,就采用了Ⅰ22工字鋼代替Ⅰ20進(jìn)行支護(hù),間距控制在60-70cm,F(xiàn)場(chǎng)未出《變更紀(jì)要》。
2011年4月5日開始, DK349+060—DK349 +050段每循環(huán)按照1-2榀進(jìn)行立設(shè)鋼拱架、噴射砼施工作業(yè),并對(duì)空腔頂部支立鋼支撐。2011年4月14日,在DK349+052預(yù)埋注漿孔處進(jìn)行拱部空腔注漿,但注漿未對(duì)空腔注滿、未填密實(shí),拱部仍然存在空洞。
2011年4月14日至4月20日, DK349+050—DK349+038地段,每循環(huán)按照2-3榀進(jìn)行立設(shè)鋼拱架、噴射砼施工作業(yè),預(yù)埋注漿孔1處。
二、事故發(fā)生經(jīng)過
2011年4月19日14:00—23:10時(shí),DK349+038—DK349+041地段支立Ⅰ22鋼拱架,并開始噴射混凝土作業(yè)。噴漿班共計(jì)14人,其中噴漿作業(yè)人員12人,領(lǐng)工員及工班長(zhǎng)各一人位于最后一板臺(tái)車處,其中一人中途出洞領(lǐng)料,一人在洞內(nèi)值守;到4月20日凌晨3:50時(shí)左右,DK349+037—DK349+050段上部突然坍塌,其下作業(yè)工人無時(shí)間撤離,瞬間作業(yè)人員×人被埋于坍體內(nèi),塌方量在370方左右,并不時(shí)有掉塊現(xiàn)象。塌方形態(tài)為松散堆積體,自DK349+035向洞外坡至DK349+050附近;DK349+050—DK349+035段面向掌子面左側(cè)及拱頂以上出現(xiàn)高8-10m左右的塌腔,面向掌子面右側(cè)DK349+050—DK349+040約13榀鋼架在拱腰鋼架連接處被整齊切斷。塌體成分以灰?guī)r為主,少量泥灰?guī)r及頁(yè)巖。坍方段洞頂埋深為90-100m。
三、事故原因分析
1、自然原因—冰雪融化的影響:×××地區(qū)海拔3000-4100米,廣泛分布多年凍土和季節(jié)性凍土,凍土深度1-3米,每年4-6月為凍土的冰雪融化期。位于該區(qū)域的×××隧道洞頂?shù)乇順?biāo)高3300-3700米,地表凍土4月初開始融化。塌方段洞頂埋深95-100米,作業(yè)段為泥灰?guī)r、泥巖及碳質(zhì)頁(yè)巖,地質(zhì)條件較差,且分布一小褶皺,巖層破碎,節(jié)理裂隙發(fā)育,裂隙中冰塊解凍后對(duì)裂隙起到了潤(rùn)滑的作用,使巖體間摩擦阻力減小,導(dǎo)致圍巖穩(wěn)定性變差,這是導(dǎo)致塌方事故的外在誘因。
2、地質(zhì)條件不良的原因:×××隧道位于×××區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造帶內(nèi)石炭系灰?guī)r夾頁(yè)巖地層中,由于多期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)擠壓作用強(qiáng)烈,洞身發(fā)育多條向斜、背斜相間組成的復(fù)式褶皺。3月29日開挖揭示掌子面DK349+058分布一小向斜,應(yīng)為勘察設(shè)計(jì)中大背斜的一條次生小構(gòu)造,DK349+050—DK349 +037正好位于該構(gòu)造內(nèi),巖層傾角陡峻,70—80度,局部呈直立狀,巖層節(jié)理裂隙發(fā)育,可見明顯的層間錯(cuò)動(dòng)及潮濕狀態(tài)的軟弱頁(yè)巖破碎帶的存在,導(dǎo)致層間結(jié)合力極差,使塊狀結(jié)構(gòu)的巖層的自穩(wěn)能力降低,是導(dǎo)致這次塌方事故的主要原因。
3、施工本身的原因:2011年4月4日曾發(fā)生過一次片幫小塌方,后設(shè)計(jì)部門到現(xiàn)場(chǎng)對(duì)塌方段擬定了處理措施,施工過程中支護(hù)措施符合處理措施要求,但初支背后空洞處理不及時(shí),DK349+060—DK349 +050段初支背后及時(shí)進(jìn)行了壓漿,但DK349+050—DK349+037段共13米未及時(shí)對(duì)初支背后空洞進(jìn)行壓漿,導(dǎo)致應(yīng)力集中,瞬間垮塌并沖擊已施工支護(hù)鋼架,支護(hù)鋼架承受不住巨大壓力而垮塌,造成塌方及人員傷亡事故。
1)、施工單位對(duì)現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的變更指令,沒有認(rèn)真落實(shí);對(duì)監(jiān)理通知單沒有認(rèn)真執(zhí)行,隨意施工。
2)、架子隊(duì)九大員配備不足,難以實(shí)現(xiàn)技術(shù)員、安全員、質(zhì)檢員跟班作業(yè)。
3)、注漿管預(yù)留間距過大,注漿不到位,拱頂空洞未注滿,造成拱頂坍塌體沖擊荷載對(duì)結(jié)構(gòu)破壞,鋼架受力體系未充分發(fā)揮作用。
4)、施工單位監(jiān)控量測(cè)工作存在“重資料、輕分析”現(xiàn)象,流于形式,不能有效指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。
5)、DK349+035—DK349 +055地段塌方處理時(shí)間過長(zhǎng),錯(cuò)過了塌方段有效的處理時(shí)間。
6)、 施工單位管理體系存在問題,資源配置與生產(chǎn)規(guī)模不匹配,現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)管理力量簿弱,施工組織管理控制方面難度很大,工序之間未形成有效工作鏈,民工隊(duì)伍極不穩(wěn)定,更換極為頻繁。
4、監(jiān)理工作中,對(duì)于施工中的不規(guī)范行為,雖已口頭及書面督促施工單位整改,但對(duì)于未執(zhí)行整改的深層次原因沒有引起高度重視,其次對(duì)于初支背后未及時(shí)注漿回填沒有引起高度重視,現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)理工程師對(duì)隧道施工存在的安全隱患未能及時(shí)發(fā)現(xiàn),并采取果斷措施。
5、設(shè)計(jì)單位對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)發(fā)生的變更除在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行口頭變更指令外,對(duì)《變更紀(jì)要》下發(fā)不及時(shí);《變更紀(jì)要》未對(duì)分段注漿作明確要求,導(dǎo)致施工單位預(yù)留注漿孔間距過大。
四、應(yīng)吸取的經(jīng)驗(yàn)和教訓(xùn)
面對(duì)無可挽回的生命,我們心情十分沉重。面對(duì)血的教訓(xùn),使我充分認(rèn)識(shí)到安全生產(chǎn)工作不能有一絲一毫的疏忽、大意、懈怠,完善規(guī)章制度、管理嚴(yán)格、責(zé)任落實(shí)是防止事故的重要手段;及時(shí)排除隱患、制定并監(jiān)督落實(shí)整改措施是防止事故的根本方法;加強(qiáng)安全生產(chǎn)教育,提高作業(yè)人員安全生產(chǎn)意識(shí),是防止事故的得力措施;強(qiáng)化機(jī)構(gòu)安全生產(chǎn)工作的組織領(lǐng)導(dǎo)是防止事故的有力保證。只有不斷強(qiáng)化安全生產(chǎn)工作,不折不扣地貫徹落實(shí)《安全生產(chǎn)法》,不遺余力地抓實(shí)安全生產(chǎn)工作,企業(yè)才能遠(yuǎn)離安全事故、才能保證安全生產(chǎn)。
痛定思痛,認(rèn)識(shí)和責(zé)任是關(guān)鍵。我們應(yīng)該清醒地認(rèn)識(shí)到當(dāng)前安全生產(chǎn)形勢(shì)仍然十分嚴(yán)峻,特別是隧道圍巖發(fā)生變化時(shí),要及時(shí)進(jìn)行有針對(duì)性的支護(hù)措施,同時(shí)在日常施工監(jiān)理過程中要經(jīng)常督促施工單位加強(qiáng)應(yīng)變能力;要不斷加強(qiáng)監(jiān)理人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn)工作,提高監(jiān)理人員工作能力和責(zé)任心,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在問題能及時(shí)發(fā)現(xiàn),果斷遏制。必須層層落實(shí)安全生產(chǎn)責(zé)任制度,突出重點(diǎn)、從嚴(yán)監(jiān)管,做到警鐘長(zhǎng)鳴,長(zhǎng)抓不懈。
五、下一步監(jiān)理措施
1、加強(qiáng)監(jiān)理人員現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行力,對(duì)《變更指令》必須認(rèn)真落實(shí)到施工過程中,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)不嚴(yán)格執(zhí)行《變更指令》的行為必須停止作業(yè),及時(shí)向分站長(zhǎng)、總監(jiān)匯報(bào)。
2、加強(qiáng)監(jiān)理人員的業(yè)務(wù)培訓(xùn),提高工作能力和責(zé)任心,對(duì)現(xiàn)場(chǎng)存在問題能夠及時(shí)發(fā)現(xiàn)、果斷遏制,不合格監(jiān)理人員堅(jiān)決予以清退。監(jiān)理人員必須對(duì)每天監(jiān)控量測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,及時(shí)掌握圍巖穩(wěn)定情況。
3、要求施工單位從管理體系上解決根本問題,加強(qiáng)技術(shù)管理人員的培訓(xùn)工作,切實(shí)加強(qiáng)架子隊(duì)管理,配齊架子隊(duì)管理人員,保證每作業(yè)班有技術(shù)員、安全員跟班作業(yè)。,
4、隧道開挖前,施工單位應(yīng)編制《專項(xiàng)安全施工組織方案》,《方案》應(yīng)涵蓋開挖、支護(hù)、襯砌、塌方處理等全過程的安全措施及管理的內(nèi)容,并經(jīng)專項(xiàng)審查后,方可實(shí)施。
5、軟弱圍巖施工應(yīng)嚴(yán)格控制工序,上臺(tái)階每循環(huán)開挖支護(hù)進(jìn)尺V級(jí)不得大于1榀鋼架間距,IV級(jí)不得大于2榀鋼架間距。IV、V級(jí)圍巖邊墻每循環(huán)開挖支護(hù)進(jìn)尺不得大于2榀鋼架。
6、硬質(zhì)巖石的坍塌具有突然性,施工掌子面應(yīng)有專門地質(zhì)人員進(jìn)行洞內(nèi)地質(zhì)素描工作,及時(shí)發(fā)現(xiàn)節(jié)理、裂隙、軟弱夾層及不利結(jié)構(gòu)面等易導(dǎo)致坍塌的不良地質(zhì),以便及時(shí)采取措施,防止突發(fā)的安全事故。
7、開挖后應(yīng)首先進(jìn)行初噴,并及時(shí)復(fù)噴混凝土至設(shè)計(jì)厚度,強(qiáng)度滿足設(shè)計(jì)要求。噴混凝土終凝后3h內(nèi)不得進(jìn)行爆破作業(yè)。
8、鋼架應(yīng)在初噴后及時(shí)架設(shè),并按設(shè)計(jì)的間距平順安裝、做好鎖腳,鋼架間距應(yīng)不大于設(shè)計(jì)要求。鋼架背后不得存在空洞,超挖部分應(yīng)采用同級(jí)混凝土回填密實(shí),以保證初期支護(hù)能夠有效承擔(dān)荷載。
9、仰拱開挖前必須完成鋼架鎖腳錨桿,每循環(huán)開挖進(jìn)尺IV、V級(jí)石質(zhì)圍巖不得大于3米,土質(zhì)不得大于1.5m;黃土隧道仰拱墻腳、拱腳等隅角處應(yīng)預(yù)留60—70cm人工開挖,嚴(yán)禁超挖。IV、V級(jí)圍巖仰拱距掌子面不得大于35米。
10、二次襯砌及時(shí)施做,二次襯砌距掌子面的距離:IV級(jí)圍巖不得大于90m,V級(jí)圍巖不得大于70m。塌方、大變形等特殊地段應(yīng)盡快施做。
11、監(jiān)控量測(cè)是保證隧道施工安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié),監(jiān)督施工單位必須將監(jiān)控量測(cè)納入施工工序;施工中應(yīng)及時(shí)布設(shè)測(cè)點(diǎn),要建立最大日變形量和累計(jì)變形風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制;要及時(shí)觀測(cè)數(shù)據(jù)、及時(shí)分析數(shù)據(jù)、及時(shí)反饋結(jié)果、及時(shí)采取措施。當(dāng)拱頂下沉、水平收斂速率達(dá)5mm/d或位移累計(jì)達(dá)100mm時(shí),應(yīng)暫停掘進(jìn),并及時(shí)分析原因,采取措施。
12、監(jiān)督施工單位應(yīng)將超前地質(zhì)預(yù)報(bào)工作納入工序管理,嚴(yán)格按《超前地質(zhì)預(yù)報(bào)方案》和《實(shí)施細(xì)則》實(shí)施,超前地質(zhì)預(yù)報(bào)顯示地質(zhì)條件異常時(shí),應(yīng)及時(shí)報(bào)告監(jiān)理、設(shè)計(jì)、建設(shè)單位。建設(shè)、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、施工單位應(yīng)迅速研究提出處理方案。
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