地铁工程建设质量安全监理

目 录第一章 地铁工程概述2第一节 地铁基本知识2（一）地铁的组成2（二）地铁的特点4（三）地铁的常用施工方法5第二节 地铁发展概况10（一）国内地铁发展概况10（二）国外地铁发展概况13第三章 地铁工程地质与环境条件14第一节 地铁工程地质条件14（一）地质勘察报告的编制程序14（二）地质勘察报告的主要内容15（三）不同工法的勘察要求16（四）监理关注要点18第二节 地铁工程环境条件21（一）隧道邻近建筑物21（二）隧道临近既有地铁运营线21（三）地铁沿线地下管线22第四章 地铁工程监控量测25第一节 监控量测的项目和方法25（一）明挖法基坑监控量测26（二）暗挖法监控量测27（三）盾构法监控量测30（四）监控量测信息流程及其反馈31第二节 监控量测监理要点34（一）监测方案的审查34（二）监测过程的监控35（三）监测数据的判定36第五章 地铁工程应急管理38第一节 地铁工程常见险情38（一）基坑工程39（二）区间隧道40（三）旁通道42第二节 施工险情应急预案审核43（一）应急预案审查43（二）应急预案的落实情况45第三节 施工险情应急处理程序46（一）险情信息报告47（二）应急处理响应程序47第一章 地铁工程概述第一节 地铁基本知识地铁是在城市中修建的快速、大运量用电力牵引的轨道交通。线路通常设在地下隧道内，也有的在城市中心以外地区从地下转到地面或高架桥上。国际隧道协会将地铁定义为轴重较重、单方向输送能力在3万人次/h以上的城市轨道交通系统。地铁具有运量大、速度快、污染小、能耗低、占地省的特点，是缓解现代城市人多、车多带来的交通拥挤、交通环境污染严重两大难题的必由之路，但其也具有投资规模大、建设周期长、投资回报慢、赢利水平低等缺点，是一个城市有史以来最大的公益性基础设施，同时也是现代化城市的象征。 （一）地铁的组成地铁主要由土建和设备两大部分构成。其中土建部分又分为车站、区间隧道、轨道、路基以及车辆段和综合基地的土建工程等；设备部分包括建筑设备和轨道交通系统设备安装。建筑设备是指建筑电气、暖卫、通风、电梯和自动扶梯、消防系统、人防系统、防灾报警（FAS）系统、设备监控（BAS）系统工程。轨道交通系统设备是指通信系统、信号系统、供电系统、电力监控（SCADA）、屏蔽门/安全门系统、自动售检票系统、旅客信息系统系统。另外还有车辆系统、控制中心。1.土建部分地铁车站由车站主体（站台，站厅，生产、生活用房），出入口及通道(是乘客进行地面和地下换乘的必经之路)，通风道及地面通风亭(一般布置在车站的两头端部)等三大部分组成。车站主体是列车在线路上的停车点，其作用是供乘客集散、候车、换车及上、下车。它又是地铁运营设备设置的中心和办理运营业务的地方。出入口及通道是供乘客进、出车站的口部建筑设施。通风道及地面通风亭的作用是保证地下车站具有一个舒适的地下环境。区间隧道是连接两个地下车站之间的建筑物,包括行车隧道、渡线、折返线、地下存车线、联络线以及其他附属建筑物。按施工方法不同,可以归纳为明挖法、矿山法（钻爆法、新奥法）、浅埋暗挖法、盾构法和特殊方法等类型。轨道是指路基面或结构面以上的线路部分，是由钢轨、轨枕、连接零件、道床、道岔和其他附属设备等组成的构筑物。根据环境保护对地铁沿线不同地段的减振、降噪要求，轨道应采用相应的减振轨道结构，并具有良好的绝缘性。路基是指按照线路位置和一定技术要求修筑的带状构筑物，一般位于地下隧道通往地面车辆段或停车场的线路上，包括路堤、路堑和附属结构。路基工程作为土工结构物，必须具有足够的强度、稳定性和耐久性。车辆段是指具有配属车辆，以及承担车辆的运用管理、整备保养、检查工作和承担较高级别的车辆检修任务的基本生产单位。综合基地是为保证轨道交通正常运营而设立的综合维修中心、物资总库、培训中心和必要的生活设施场所。车辆段及综合基地的土建工程包括路基工程、道路及广场工程、房屋工程等。2.设备部分建筑设备安装与一般房屋建筑工程类似，但需要考虑地铁工程的特点，如给排水系统需要与城市市政管网相衔接等。这里主要介绍轨道交通系统设备。通信系统：主要分为专用通信和公务通信两大类。为满足城市地铁安全、高效运营的需要，地铁建立有安全可靠的、独立的、能传送语言、文字、数据、图像等信息的综合业务数字网。其中包括传输交换、专业电话、无线通信、电视监视、遥控遥测、有线广播、列车广播、时钟、自动电话、直通电话会议、办公管理自动化和集中监测等子系统。信号系统：城市地铁信号系统一般采用列车自动控制系统(ATC),主要由列车自动监控子系统(ATS)、列车自动防护子系统(ATP)和列车自动运行子系统(ATO)组成。ATC系统是负责调整和监督轨道交通列车运行，以保证系统安全高效的自动控制系统。其设备应技术先进、性能可靠、操作简便、维修方便,并具有成熟的运用经验,系统必须保证每日24h连续工作。ATS子系统由控制中心、车站和车辆段ATS设备组成；ATP子系统是保证列车运行安全的系统；ATO子系统是自动控制列车运行的设备,应确保工作状态正确。供电系统：由两大部分组成，一部分为外部电源，即城市电网；一部分为地铁内部供电系统，即通常所说的供电系统，包括三部分，即变电所、牵引供电系统和变配电系统。主变电所由城市电网的变电站引入110KV独立电源,主变电站内设主变压器,城市地铁内部由35KV电压组成一个独立的供电网络,该网络向沿线各牵引降压混合变电所和车站降压变电所以两路电源供电。牵引供电系统包括牵引变电所与牵引网。一般由35KV供电线路组成独立供电网络,该供电网络以双回路馈电电缆向所有混合变电所及降压变电所供电。牵引网系统由接触网和回流网组成，接触网为正极，回流线为负极，并分别通过上网电缆和回流电缆与牵引变电所连接，电压等级与馈电方式是牵引网供电制式中的关键。 接触网(或三轨)主要应满足城市地铁电气条件、线路条件、气候条件、悬挂类型、限界要求等运行条件,并保证机车的正常取流。直流1500V采用架空接触网、直流750V有采用架空接触网的，也有采用接触轨的。国际地铁直流牵引供电系统规定电压在直流1500V及以上的接触网宜采用架空接触网型式。北京地铁采取三轨供电方式。变配电系统包括降压变电所与动力照明配电系统，主要是供应全线运营用电、各系统用电、办公和照明用电等。电力监控(SCADA)系统：采用微机远动装置，主机对主变电所、牵引降压变电所、混合变电所、车站降压变电所等实行集中监视、控制和测量,其具备遥控功能、遥信功能、遥测功能、遥调功能。包括主站（电力监控中心）、及传输通道。主站应设在控制中心大楼内。子站（执行端）设在各变电所，通道与通信合用光缆传输。屏蔽门/安全门系统：安装于地铁沿线车站站台边缘，用以提高运营安全系数、改善乘客候车环境、节约运营成本的一套机电一体化的机电设备系统。屏蔽门系统作为站台公共区与轨道列车之间的可控通道，其功能是列车进站时配合列车车门动作打开或关闭滑动门，为乘客提供上下列车的通道。（二）地铁的特点地铁建设规模大，投资高、周期较长、技术复杂，对质量的要求高，是土建及机电设备复杂的综合性系统工程，其具有如下特点:1.工程风险大。地铁工程技术复杂，环境复杂，包括地下水文地质环境、地下管网环境、地下建筑物环境、地面交通环境、周边的环境等等，施工难度大，需要进行风险控制和管理。2.控制标准严。区间隧道采用浅埋暗挖法和盾构法修建，大部分在城市干道下或构筑物下修建，且穿越河流、铁路及多种地下管线等，因而确保地面不发生过量沉降和坍塌，确保建筑物、道路、铁路、河流及地下管线等安全，沉降控制标准严。3.防水标准高。地铁工程结构防水涉及工程使用寿命及运营安全，地铁工程交付运营后，一旦发生渗漏水，后果十分严重，不仅腐蚀钢轨扣件危及行车安全，降低结构物使用寿命，而且破坏了站容、站貌，站台积水还会摔伤乘客。因此，必须加强工程防水设计与施工管理，严把材料质量关，施工工艺关，检查验收关。4.协调内容多。地铁涉及专业多，项目多，环节多，接口多，对于土建工程施工阶段要与设备安装等环节密切配合，预埋好各种管线及预埋件，预留好孔洞，组织协调难度大。（三）地铁的常用施工方法地下工程基本作业包括降水、开挖、支护、防水和衬砌等技术。降水技术是确保地下工程在无水情况下作业施工所采取的技术措施。实施降水施工必须按当地建委要求的规程或文件严格控制实施。支护技术是为了地下工程开挖的安全，一般分为临时支护和永久支护两类；形式上有木支撑、钢支撑、格栅支撑、锚杆、喷射混凝土和它们的组合等。衬砌技术有现浇混凝土和预制混凝土两类。根据开挖方式的不同，地下工程可以分为不同的施工方法。开挖方法的选择主要考虑因素应根据施工范围内的工程地质和水文地质勘探资料、埋置深度、结构形状和规模、使用功能、工期要求、周围环境及交通等情况进行技术、经济综合比较后确定。目前，我国地铁工程使用的施工方法主要包括明挖法和暗挖法。暗挖法中包括传统矿山法（钻爆法）、新奥法、浅埋暗挖法、盾构法和沉管法等。见图1.1.1。地铁的施工方法明挖法暗挖法明挖顺作盖挖顺作盖挖逆作盖挖半逆作浅埋暗挖顶管法盾构法全断面法台阶法CD法或CRD法侧壁导坑法其他分部开挖敞开式气压式土压平衡泥水平衡顶管法顶管法 图1.1.1 地铁的常用施工方法（1）明挖法是指由地面挖开的基坑中修筑隧道的方法。主要施工工序为拆除和恢复道路、土石方开挖和运输、降水、钢筋混凝土结构制作、结构防水、地基加固和监测等。包括敞口开挖法、盖挖顺作法、盖挖逆作法、盖挖半逆作法。围护结构采用的手段包括地下连续墙、人工挖孔桩、钻孔灌注桩、SMW工法桩、工字钢桩、加木背板和钢板桩围堰等。由于明挖方式存在占用场地大，较长时间的隔断地面交通，挖方量及填方量大等不利因素，故采用半明挖方式，即盖挖法。盖挖顺作法：明挖法的一种，在地面修筑维持地面交通的临时路面及其支撑后，自上而下分层开挖土方至坑底设计标高，再自下而上分层修筑结构。盖挖逆作法：明挖法的一种，开挖地面修筑结构顶板及其竖向支撑后，在顶板的下面自上而下分层开挖土方分层修筑结构。盖挖半逆作法：类似逆作法，其区别仅在于车站顶板完成及恢复路面后，向下挖土至设计标高后先建筑底板，再依次向上逐层建筑侧墙、楼板，在半逆筑做法施工中，一般都必须设置横撑并施加预应力。明挖法具有施工作业面多，速度快，工期短，易于保证工程质量和工程造价低等优点。明挖法一般用于车站施工，车站结构施工对地下构筑物、地下管线及地面交通影响不明显，具备明挖施工场地条件的车站，宜采用明挖顺作法施工；盖挖法适用于松散的地质条件下及隧道处于地下水位以上时，当隧道处于地下水位线以下时，需附加施工排水设施。地面交通需要尽快恢复时，宜采用盖挖顺作法、盖挖逆作法或盖挖半逆作法施工。盖挖法的缺点是盖板上不允许留过多的竖井，故后继开挖的土方，需要采取水平运输，工期较长，作业空间小，和基坑开挖、支挡开挖相比费用高。（2）传统矿山法（钻爆法）、新奥法和浅埋暗挖法传统矿山法是指用钻眼爆破的方法，修筑隧道的暗挖施工方法。新奥法的基本思想是充分利用围岩的自承能力和开挖面的空间约束作用，采用锚杆和喷射混凝土为主要支护手段，及时对围岩进行加固，约束围岩的松弛和变形，并通过围岩和支护的测量、监控来指导工程的设计施工。浅埋暗挖法即松散地层的新奥法施工，是针对埋置深度较浅、松散不稳定的上层和软弱破碎岩层施工而提出来的，具有灵活多变、适用复杂多变的地层及隧道断面结构、设备简单、不干扰交通及周边环境的特点，目前已成功应用于北京、广州、南京和深圳等已建成或在建地铁工程。浅埋暗挖法大多应用于第四纪软弱地层中的地下工程，设计思想可以概括为“管超前、严注浆、短进尺、强支护、早封闭、勤量测、速反馈”。初期支护必须从上向下施工，二次模筑衬砌必须通过变位量测，当结构基本稳定时，才能施工，而且必须从下向上进行施工，决不允许先拱后墙施工。（3）盾构法盾构法施工是以盾构机为隧道掘进设备，以盾构机的盾壳作支护，用前端刀盘切削土体，由千斤顶顶推盾构机前进，以开挖面上拼装预制好的管片作衬砌，从而形成隧道的施工方法。盾构法施工的内容包括盾构的始发和到达、盾构的掘进、衬砌、压浆和防水等。盾构机主要有五部分组成：壳体、排土系统、推土系统、衬砌拼装系统和辅助注浆系统。盾构机的壳体由切口环、支撑环和盾尾三部分组成，并与外壳钢板连成一体；排土系统主要是由切削土体的刀盘、泥土仓、螺旋出土器组成、皮带传送机、泥浆运输电瓶车等部分组成。盾构法施工具有施工速度快、洞体质量比较稳定、对周围建筑物影响较小等特点。（4）沉管法在水底预先挖好沟槽，把陆地上特殊场地预制的适当长度的管段浮运到沉放现场，顺序地沉放到沟槽中并进行连接，然后回填覆盖成的隧道。主要用于跨越江、河、湖、海的隧道施工。（5）辅助工法目前采用的辅助工法主要有：1）降水（和回灌）。有井管降水、真空降水、电渗降水等，北京及北方地区多采用基坑外地面深井降水和回灌，也有采用洞内轻型井点降水；上海及南方地区则多采用基坑内井管降水，也有采用真空或电渗降水。2）注浆。在浅埋暗挖法施工中，当围岩的自稳能力在12h以内，甚至没有自稳能力时，为了稳定工作面，确保安全施工，需要进行注浆加固地层，以防坍陷沉或结构止水。注浆方式主要有软土分层注浆、小导管注浆、TSS管注浆、帷幕注浆等，注浆材料有普通水泥、超细水泥、水泥水玻璃、改性水玻璃、化学浆等。3）高压旋喷或搅拌加固。高压旋喷注浆法将带有特殊喷嘴的注浆管插入土层的预定深度后，以20MPa左右的高压喷射流强力冲击，破坏土体，使浆液与土搅拌混合，经过凝结固化后，便使土中形成固结体。高压旋喷主要用于地层加固，适用于有水软弱地层，对于砂类土、流塑粘性土、黄土和淤泥等常规注浆难以堵水加固的地层等。如采用浅埋暗挖法或矿山法施工的隧道局部特别软弱的地层或有重要建、构筑物需要特殊保护时采用，盾构法隧道的始发和到达端头常用高压旋喷或搅拌加固，联络通道也常用此法加固地层。近年来也开发了隧道内施作的水平旋喷或搅拌加固技术。4）钢管棚。用于暗挖隧道的超前加固，布置于隧道的拱部周边，常用的规格主要有：42mm直径、46m长，108/159mm、2040m，前者采用风镐顶进，后者则用钻机施作。近几年来也有采用300600mm直径的钢管棚，采用定向钻或夯锤施作。管棚一般都要进行注浆，以获得更好的地层加固效果。 5）锚索或土钉。预应力锚索主要用于基坑维护结构的稳定，以便提供较大的基坑内作业空间。 6）冷冻法。它是利用人工制冷技术，在地下开挖体周围需加固的含水软弱地层中钻孔铺管，安装冻结器，然后利用压缩机提供冷气，通过低温盐水在冻结器中循环，带走地层热量，使地层中的水结冰，将天然岩土变为冻土，形成完整性好、强度高、不透水的临时加固体，从而达到加固地层、隔绝地下水与地下工程联系的目的。主要用于止水和加固地层，多用在盾构隧道出发、到达端头、联络通道和区间隧道局部具流塑或流沙地层的止水与加固，即可用于各类不稳定土层，又可用于含水丰富的裂隙岩层，在涌水量较大的流沙层中，更能显示出冻结法的优越性。冻结法可采用的类型有三种，即水平、垂直和倾斜。浅埋隧道多采用水平冻结为主，工作竖井或盾构出入口的施工，可采用垂直或倾斜冻结。不同的施工方法的使用具有不同的条件，应综合分析各种施工方法对地质条件的适应性、对周边环境的影响，以及综合分析其安全性、经济性和工期要求等。不同的施工方法工程风险是不同的。一般说来，对于明挖法施工，主要有基坑支撑失稳、断桩、管涌等工程风险；对于暗挖法施工，主要有洞内塌方、地面沉陷、涌水等工程风险；对于盾构法施工，主要有盾构机故障停机、换刀、俯仰、蛇形、泥水压力过大导致地面隆起等工程风险。几种主要施工方法各有优缺点，见下表1.1。表1.1.1 地铁主要施工方法的特点比较对比指标明（盖）挖法盾构法浅埋暗挖法地质各种地层均可各种地层均可有水地层需做特殊处理场所占用道路面积较多占用道路面积较少不占用街道路面断面变化适应不同断面适应性差适应于不同断面埋置深度浅需要一定深度浅埋防水施工较容易容易较难地表下沉小较小较大施工噪声大小小交通影响很大除竖井外，不影响不影响地面拆迁大小小水处理降水、疏干堵、降结合堵、降或堵、排结合进度受拆迁干扰大，总工期较短前期工程复杂，总工期一般开工快，总工期偏慢第二节 地铁发展概况（一）国内地铁发展概况（1）地铁发展历史及现状只有发展地铁才能解决城市交通拥挤状况，这是有目共睹的。北京的道路和私家车数量全国第一，但北京的道路拥堵日益严重也是全国闻名的，所以北京规划了全国最长的城轨交通网，长达1000公里；上海采取了限制私人小汽车发展的方式，转而大力发展轨道交通，规划城轨交通网络800公里，预计到2010年，共建成约400多公里的城轨交通；国内其他城市如广州、天津、南京、重庆等都已作了城市轨道交通线网规划。从公共资源的公平性角度看，城轨交通最能体现各阶层市民公平占有社会资源，体现社会公平。小轿车方便、舒适、快捷，但费用高，普通市民消费不起，若选择廉价的地面公交，则时间上耗费加大，只有城轨交通，能满足各阶层市民的需求，舒适、快捷，体现了使用社会资源的平等性。我国城市轨道交通的发展经过了三十多年的历史，并经历了一段曲折，其真正发展是从上世纪八十年代开始的，以北京、上海、广州等大城市为例，其发展情况及现状介绍如下：我国建成的第一条地铁是北京地铁一号线一期工程，从北京站到苹果园站，全长23.6Km，于1965年7月1日开工，1969年10月1日建成通车。到2007年，北京地铁已开通的线路包括1号线、2号线、13号线、八通线和5号线，运营线路总里程142公里，共有93座运营车站。其中，1号线全长31.04公里，23座运营车站；2号线全长23.61公里，18座运营车站；13号线全长40.85公里，16座运营车站；八通线全长18.9公里，13座运营车站；5号线全长27.6公里，23座运营车站。2008年7月19日，北京地铁10号线一期、奥运支线（北京地铁8号线一期）和机场线三条轨道新线正式通车。至此北京轨道交通运营里程达到200公里，运营线路达到8条，北京轨道交通的网络效应已经初步显现。目前，上海地铁运营线路包括一、二、三、四、八、九号线，运营线路总长186公里，共123座车站，形成了网络运营格局。 轨道交通一号线南段1993年5月建成通车，一号线全线1995年4月试运营，南、北、北延伸段分别于1997年7月、2004年12月和2007年12月开通试运营。一号线总长增至37公里，共设28座车站，是一条纵贯上海南北走向的交通大动脉。 轨道交通二号线一期工程2000年6月建成试运营，西延伸2006年12月30日开通，全长约24公里，共设17座车站，是一条横贯上海市区连接浦江两岸的东西向线路。 轨道交通三号线2000年12月建成试运营，北延伸2006年12月18日开通，全长约40公里，共设29座车站，是一条环绕中心城区以高架为主的线路。 轨道交通四号线2005年12月试运营，2007年12月29日实现“”字形环通运营，全长34公里，共17座车站（不含共线段车站），与轨道交通三号线接轨成环。 轨道交通八号线一期工程2007年12月29日建成试运营，全长22公里，共20座车站，八号线在人民广场与一、二号线形成大型换乘枢纽，并在西藏南路站与四号线立体“十字”交叉换乘。 轨道交通九号线一期工程2007年12月29日建成试运营，全长29公里，共设12座车站，是上海轨道交通网络中重要的市域级骨干线路。开通初期，在桂林路站与三号线宜山路站之间设立公交驳接，实现一票换乘。 到2010年上海“世博会”举办之际，上海的轨道交通运营里程将达到400公里，客流占公共交通客运总量的40%左右。2012年，将计划建成由13条线组成、运营里程超过500公里的轨道交通基本网络，运营规模将在世界各大城市中居于前列。北京、上海轨道交通路网规划见下图1.2.1 。图1.2.1 北京、上海轨道交通路网图广州是1989年9月开始筹建地铁一号线。广州地铁已建成开通四条线路，总里程116公里，运营日均客运量超100万人次。在建线路包括广州市轨道交通四号线、五号线、六号线、二/八号线延长线、三号线北延段，珠江新城旅客自动输送系统，珠江三角洲城际快速轨道交通广佛线等。目前，我国城市轨道交通按建设与运营情况大致可分为以下三组：发展组(已有地铁，正在扩建)：如北京、天津、上海、广州、深圳、南京、长春、大连、台北、重庆、香港等；新建组（已经开工建设，但尚未有运营线路）：如成都、武汉、哈尔滨、郑州、杭州、宁波、西安等；筹建组（等待国家批准立项，准备开工建设）：鞍山、佛山、乌鲁木齐、苏州、兰州、昆明等，这些城市也都基本完成了市区地铁轨道交通的路网规划、客流预测、可行性报告、总体方案，有的还进行了初步设计。（2）地铁发展前景根据国外的经验，大中城市尤其是特大城市的交通结构应向快速、大容量、立体化的方向发展。它们是以地铁与轻轨等快速轨道交通为主，公共汽车为辅，多种交通方式组成一个比较完整的城市公共交通体系。如华盛顿的轨道交通在全市公交中的比重为99.5%，东京为83.5%，巴黎为70.5%。我国城市交通的技术政策规定：大城市和特大城市公共交通的发展方向应是实现电气化和立体化，在特大城市的客运交通要以快速轨道交通为主，公共汽车和无轨电车、出租汽车为辅，组成一个完整的客运交通运输网。地铁在我国将有巨大的市场和广阔的前景。我国50万100万人口的大中城市44座，100万以上的大城市35座，要解决超大城市和特大城市的交通问题，城市轨道交通是一个非常可行的方案。我国所有大城市和部分中等城市都规划有城市的快速轨道交通。以北京、上海为例，北京轨道交通将以每年40公里的速度增长，到2010年要建成300 km，2012年420 km，2015年561 km，在今后的20至30年内，北京市轨道交通建设的年投资额约为100亿元，到2020年，北京轨道交通的总里程将超过1000公里。上海拟建地铁11条，长384公里，轻轨线路10条，长约186公里，每年平均要建设15-20公里，需要投入资金100亿元，而完成总体规划则需要投入3000多亿元。预计到2015年，我国将拥有1700公里的城市轨道交通线路。1995年到2008年间，我国建设有轨道交通的城市，从2个增加到10个，运营里程从43公里增加到730公里。根据北京、上海等15个城市建设规划统计，预计到2015年，我国运营轨道交通线路将达到60多条，线路总长1700公里，建设投资规模将达到6000亿元，筹建轨道交通的城市近40个，目前，北京、上海、广州等15个城市，部分建设已经完成过半，现有轨道已经基本构成了轨道交通网络骨架。（二）国外地铁发展概况1863年，英国伦敦建成世界上第一条地铁线路，当时采用的是蒸汽机车。直到1890年，伦敦才建成电力牵引的地下铁路，设有8个车站，全长6.5km。经过一个世纪的不断发展，目前，伦敦地铁的总长度达到400多km，车站300多个。 国外地铁发展历程如下：1863-1899年，美国、英国、法国、匈牙利、奥地利等5个国家的7座城市相继修建了地铁。1900-1924年，欧洲和美洲又有9座城市修建了地铁，包括柏林、马德里、费城等。 1925-1949年，由于第二次世界大战的影响，城市轨道建设速度放慢。莫斯科第一条地铁于1935年建成通车。 1950-1974年，欧洲、亚洲、美洲有30余座城市地铁相继通车。 1975-2000年，世界进入和平发展时期，又有30余座城市地铁相继通车，其中亚洲有20余座城市开通了地铁。1999年统计资料显示，世界上已经有115座城市建成了地下铁道，线路总长度超过了7000km。 以巴黎、纽约等为例：巴黎是快速轨道交通最发达的国家之一，巴黎共建设了15条地铁，线路总长达到192 km，其中14 km为高架线路，其余均采用地下线路。车站总数为360个，换乘站55个，日客运量为450万人次，每日运营时间20小时。纽约是世界上第2个建设城市快速轨道交通的城市，有地铁21条，线路总长370 km，其中60%为地下线路。纽约地铁是24小时运营的地铁。经过100多年国际城建实践，地铁已成为国际现代化大都市标志性象征，是城市市场化进步和社会公益性发展的重要内容。目前，全世界已有100多个20万以上人口的城市相继建设了以轨道交通为骨干、以公路交通为基础、同时发展其它交通方式的立体化交通网络。纽约、伦敦、巴黎、东京、柏林、莫斯科、汉城等都在上世纪建成了与城市人口和环境发展相匹配的城市轨道交通网络。第三章 地铁工程地质与环境条件地铁工程施工高风险性的原因包括地质条件和周边环境条件复杂,各种建构筑物、地下管线多,且对施工变形控制要求高；北京、天津、上海、南京、武汉、广州、深圳等地铁，或完全穿过第四系土、泥层，或部分穿过第四系层，部分进入岩层及其分化带，不同城市、同一城市的不同区域工程地质与水文地质复杂程度不同,不确定因素多。第一节 地铁工程地质条件对于监理人员，地铁工程地质资料的获得主要来源于地质勘察报告，它是工程地质勘察的最终成果，是地铁工程设计、施工的重要依据，报告反映了工程地质条件和岩土工程特点。作为监理人员，需要了解地质勘察报告的编制程序，熟悉报告的主要内容，同时必须高度重视工程地质的重要性。 （一）地质勘察报告的编制程序地质勘察报告是在保证外业和实验资料准确可靠的基础上,采用文字报告和有关图表按合理的程序编制。主要内容通过现场编录、原位测试和试验资料等相互印证。地基岩土分层是一个重要环节,要根据岩土地质时代、土的成因类型、岩土性质、状态、岩石风化程度和物理力学性质合理划分。岩土的工程力学性质是根据原位测试和试验资料的数理统计值综合判定。报告要充分搜集利用相关的工程地质资料,做到内容齐全,论据充足,重点突出,正确评价建筑场地条件、地基岩土条件和特殊问题,为工程设计和施工提供合理适用的建议。地铁的勘察兼有铁路和公路隧道、城市高层建筑、地基深基坑、地下水勘察的特点。地铁工程勘察工作量大，勘察质量要求高，应该根据地形地质复杂程度、工程类型、建筑物规模和特点、地层结构、岩土特性、场地条件，结合不同的勘测阶段，在地质调绘的基础上，以最佳的组合方式，应用遥感、物探、钻探、原位测试、土工试验等多种地质勘探方法，通过综合分析和相互验证，取得真实、准确的工程地质资料，满足地铁建设需要。一项勘察任务在完成现场放点、测量、钻探、取样、原位测试、现场地质编录和实验室测试等前期工作的基础上,即转入资料整理工作,并着手编写勘察报告。岩土工程勘察报告编写工作应遵循一定的程序。通常的编制程序是:(1)外业和实验资料的汇集、检查和统计。此项工作应于外业结束后即进行。首先应检查各项资料是否齐全,特别是实验资料是否出全,同时编制测量成果表、勘察工作量统计表和勘探点(钻孔)平面位置图。(2)对照原位测试和土工试验资料,校正现场地质编录。(3)编绘钻孔工程地质综合柱状图。(4)划分岩土地质层,编制分层统计表,进行数理统计。地基岩土的分层恰当与否,直接关系到评价的正确性和准确性。因此,此项工作应该按地质年代、成因类型、岩性、状态、风化程度、物理力学特征来综合考虑,正确地划分每一个单元的岩土层。然后编制分层统计表,包括各岩土层的分布状态和埋藏条件统计表,以及原位测试和实验测试的物理力学统计表等。最后,进行分层试验资料的数理统计,查算分层承载力。(5)编绘工程地质剖面图和其它专门图件。(6)编写文字报告。在较大的勘察场地或地质地貌条件比较复杂的场地,一般应分区进行勘察评价。需要说明的是，地质勘察报告是十分重要的参考依据，但不能完全迷信勘察成果。因为勘察报告的编制依据是野外勘察数据，由于钻孔、物探等地质勘探方法及精度存在局限性，隧道开挖过程中会出现地质状况可能与报告不符的情况，监理人员应高度重视工程地质情况的复杂性。（二）地质勘察报告的主要内容勘察报告内容应符合规范要求，并应包括正文和附件两部分。正文部分有总述、工程概况，勘察目的、任务，勘察方法及完成工作量，依据的规范标准，工程地质、水文条件，岩土特征及参数，场地地震效应等，最后对地基作出一个综合的评价，对设计、施工等给出结论和建议。附件部分包括勘探点(钻孔)平面图、剖面图、钻孔柱状图、土工试验成果表、物理力学指标统计表、分层土工试验报告表、勘探点测量成果表和勘察工作量表等。正文应根据工程规模、地质条件及对勘察工作要求编写，具体包括下列内容：1）拟建工程概述。2）勘察目的、任务和要求。3）勘察工作量及工作方法。4）区域地质概况。5）勘察场地的地形、地貌、水文、气象概况。6）场地环境，包括拟保留的和拟拆除的各种地面工程、地下工程、道路、管线等。7）勘察场地的地质构造及地层的年代、成因、产状、性质及分布。8）岩土的物理力学性质、围岩分类、岩土设计参数。9）地下水的类型、赋存、补给、径流、排泄条件、水位及其变化，地层的透水和隔水性质。10）不良地质现象及其发展趋势，特殊地质条件分析评价。11）进行岩土工程分析评价，并提出相应的建议。勘察报告的附近包括下列内容：1）勘察任务书。2）勘察大纲。3）勘探点平面布置图。4）综合工程地质图。5）岩土物理力学性质综合统计表。6）工程地质纵剖面图、工程地质横剖面图。7）工程地质柱状图。8）原位测试成果图表。9）各种室内试验图表。10）其他图表。（三）不同工法的勘察要求 需要注意的是，对于不同的工法，勘察的要求有所不同：1.明挖法勘察要求明挖法的岩土工程勘察应提供比选采用放坡开挖、支护开挖及盖挖设计、施工方法所需要的场地环境条件、工程地质、水文地质、不良地质及特殊地质等资料以及岩土工程设计参数。勘探取样、原位测试及室内试验条件应与设计方案、施工工艺及运营时期的现场实际应力状态、地下水动态变化等相适应。应提出埋设隧道适宜地层、埋设深度及其平面位置的建议。2.暗挖法勘察要求隧道的地质勘察，应查明水文地质条件及其有关参数，分析评价可能产生的后果，提出建议。在复杂含水地层中，应加密勘探点，查明地层中有无古河道或使开挖面产生突发性涌水及坍塌的含水透镜体，并提供地质剖面。隧道的勘察，应提供比选采用矿山法或盾构法施工所需地层稳定性的特征指标及有关参数。钻孔取样和进行土工试验的方法，应与施工过程岩土的实际应力状态相接近。应对隧道施工引发的环境问题进行监测。隧道的勘察，宜结合施工监测，采用反分析或其它有效方法，对隧道通过地段地层的物理、力学指标、围岩稳定性作出合理评价。 矿山法施工隧道勘察，应为解决下列工程问题提供勘察资料：选定隧道轴线位置；确定洞口位置或明、暗挖施工的分界点；开挖方案及辅助施工方法的比选；衬砌类型及设计；开挖设别的选型及设计；施工组织设计；不良地质条件下施工和运营中的工程问题预测；环境保护。具体包括：1）查明表层填土的组成、性质及厚度。2）分析隧道通过土层的性状密实度及自稳性。3）分析上层滞水及各含水层的分布、补给及对成洞的影响，产生流沙及隆起的可能性。4）提供降水、管棚支护、小导管注浆等辅助工法所需的有关勘察资料。5）查明使开挖面产生突发性涌水及坍塌的含水透镜体。盾构法施工隧道的勘察，应为解决下列工程问题提供勘察资料：选定隧道轴线位置；.确定隧道在陆地及江、河、湖、海大水体下的最小覆盖层厚度及其纵断面；盾构类型及盾构正面支撑、开挖；盾构施工方法及连通道等附属建筑的施工方法；衬砌结构及竖井等地下结构的设计；不良地质条件下施工阶段和运营中的工程问题预测；辅助施工方法；环境保护。盾构法施工的隧道勘察应查明地形、地下水、地层组成、岩土层的物理力学性质、缺氧情况及有害气体等。具体包括：1）地下水包括水位、水质分析、渗透系数、流向、空隙水压力等。2）地层组成包括地层分类、地层构造、地层中充水洞穴透镜体及障碍物等。3）应查明以下复杂地层：灵敏度高的软土层；透水性强的松散砂土层；高塑性的粘性土层；含有承压水的砂土层；含漂石或卵石的地层；开挖面的软、硬地层。4）物理性质包括比重、含水量、重力密度、孔隙比、颗粒分析与颗分曲线、液限塑限、灵敏度、波速。5）力学性质包括无侧限抗压强度、粘聚力、内摩擦角、压缩模量、压缩系数、静止侧压力系数、基床系数、标贯击数等。6）缺氧及有害气体应查明土的化学组成、有害气体的成分、压力、含量。（四）监理关注要点监理人员需要熟悉地质勘察报告中的主要内容，对勘察报告中给出的“结论和建议”认真理解和消化，除此之外，重点关注以下几个内容：（1）不良地质现象监理人员需要注意工程中不良地质的类型及特点，对施工可能造成的影响及危害，以及为针对不良地质情况需要采取的措施和手段，如对砂卵石地层，需要掌握卵石最大粒径及其级配情况等。（2）地层情况、参数及工程特点基岩情况包括基岩埋深及起伏，风化层(带)的埋深及厚度；基岩中的断层破碎带位置、范围及现状，特别是搞清断层上盘岩体情况。第四系层情况、层的埋深、厚度及沿地铁的分布范围，1m以上厚的砂层、作为透镜体状的砂层应探明分布范围及厚度；在要考虑桩基或建筑物基础承载的地段要探明持力层的厚度、埋深、分布、承载力。需要关注土层的分布及其厚度、参数情况。熟悉岩土主要物理力学指标，包括天然密度、内摩擦角、粘聚力、基床系数、土的承载力特征值、渗透系数、静止土压力系数等。施工所处地层不同，地层参数不同，会影响到施工参数的选取，如超前预支护在般地层、过渡地层和富水含砂地层的支护形式和支护参数不同，小导管粗细、长度及是否采用小管棚施工都与掌子面及前方土体性质及对地层塑性变形的要求有关。（3）地下水类型及位置。许多工程由于对地下水认识不够或处理不当而引发事故。处理好水可称谓是地下建筑安全施工要素之一。监理人员需要认真分析地下水位的类型、位置及特点，结合工程情况，监督施工单位采取妥善措施处理好地下水。降水施工要注意做好工程监测，另外，应特别加强雨天和雨后监测，以及对各种危及施工安全的水害来源进行仔细观察，发现问题分析原因并及时采取有效措施予以解决。重点查明如下内容：1)第四系砂层中的地下水的含水情况；2)基岩强风化层中的含水情况。3)岩溶水及其连通情况；4)地下水与地面水间水力联系概况。5)岩溶发育情况:地铁在通过岩溶发育区时，应查明岩溶发育区范围，含水情况及岩溶水的连通情况，与地面水的联系，重点地区（如区间隧道通过处或底下不深处应探明较大岩溶的位置）。 （4）超前地质预报 对于位于地下各种复杂的水文地质、工程地质岩体中的地铁工程，为了摸清和预知周围的水文地质和工程地质条件，隧道施工期地质超前预报显示出越来越重要的作用。在隧道开挖掘进过程中，提前发现隧道前方的地质变化，为施工提供较为准确的地质资料，及时调整施工工艺，减少和预防工程事故的发生非常重要。超前地质预报是在隧道开挖时，对掌子面前方的围岩与地层情况做出超前预报。1）隧道施工中地质预报具体内容。对照勘测阶段的地质资料，预报地质条件的变化情况及对施工的影响程度；可能出现坍方、滑动影响施工时，预报其部位、形式、规模、发展趋势，提出处理措施；隧道将要穿越不稳定岩层、断层，需施工单位改变施工方法或采取应急措施时的预报；预报可能出现突然涌水地点、涌水量大小、地下水的泥砂含量及对施工的影响；软岩出现内鼓、片帮掉块地段应急预报其对施工的影响程度；岩体突然开裂或原有裂缝逐渐加宽时，应预报其危害程度；在位移量测中发现围岩变形速率加快时，应预报其对隧道稳定和施工的影响程度；洞口可能出现滑坡、坠石，应及时预报；浅埋隧道地面出现下沉或裂缝时，应预报其对隧道稳定和施工的影响程度；预报由于施工不当，可能造成围岩失稳及其改进措施；隧道附近或穿过瓦斯地段的煤（岩）层中，预报瓦斯的影响范围等。2）根据地质素描预测开挖面前方围岩地质状况，以便考虑选择施工方案、调整施工措施。其内容包括：在洞内直观评价当前已暴露围岩的稳定状态，检验和修正初步的围岩分级；根据修正的围岩分级，检验初步设计的支护参数是否合理，如不合理应予修正；直观检验初期支护的实际工作状态；根据当前的围岩地质特征，推断前方一定范围地段的地质特征，进行地质预报，防范不良地质突然出现或产生地质突变；根据地质预报，并结合对已作初期支护的实际工作状态的评价，预先确定下一循环的支护参数和施工措施；配合量测工作进行测试位置选取和量测成果的分析，反馈应用于修改设计和指导施工。超前地质预报常用的物探方法有很多，分类不尽相同。根据客运专线铁路隧道工程施工技术指南（TZ214-2005），包括电法、电磁法、地震波法和声波法、红外线法等物探方法，不同方法使用范围不同。（5）各种地质因素的综合作用 工程中的各项风险因素往往相互作用，比如地面塌陷引起地下管线爆裂、地下基础的严重倾斜；地下管线爆裂、地下基础的严重倾斜更加剧了地面塌陷,如此往复应该注意避免此类风险的相互作用现象,并从源头上控制风险。监理单位应对工程中地质风险加以了解,对照审核施工方案、施工组织及安全措施；分析和评估各车站、区间施工中可能发生的安全风险；确定现场监测的对象、项目内容、范围以及监测频率,并实施监测；审查施工降水、地层注浆、临时工程设计和重要管线及建筑物的保护方案；参与施工中关键技术措施可行性和有效性的审定,并对相应的安全风险作出评价；综合分析监测数据和地质状况,对施工影响区内的环境安全状态作出及时、可靠的评估,及时进行预警和报警,从而提高地铁施工的安全管理水平,减少由地质风险导致的事故。第二节 地铁工程环境条件地铁工程环境条件包括地下管线环境、临近建筑物环境、地面交通环境、周边的环境等等，地铁工程的施工，一方面受到周围环境条件的约束，另一方面必然会对周围环境产生扰动或破坏，如果处理不当，会引发工程事故。地铁环境条件涉及的内容很多，在进行地铁施工时，一定要熟悉和掌握周围的环境条件。这里重点介绍隧道邻近建筑物、既有地铁运营线及地下管线的环境条件特点。（一）隧道邻近建筑物 由于受地形地质等条件等因素的限制，新建隧道与既有建筑物之间距离较近，新建隧道的施工，如果处置不当，会导致既有建筑物破坏。在隧道临近建筑物施工中，面临的主要问题是新建隧道施工对既有建筑物的影响问题，如何最大限度降低其影响，是隧道临近建筑物施工的核心问题。为控制工程风险，需要采取一定的管理手段和措施，包括如下内容：事先需要进行施工影响分析，进行工程风险评估。需要对既有建筑物进行现状调查，模拟施工过程，预测分析新建地铁施工对既有结构物（包括地中、地表结构物）会产生多大的影响，提出控制变形指标，给出同时给设计和施工提出合理化建议。事先制定具有针对性的施工对策，需要根据邻近建筑物施工影响范围，从既有建筑物侧、中间地层和新建隧道方面制定具体的应对措施。 在邻近建筑物工程物施工时，基于施工前的现状调查，影响分析预测数值，制定合理的观测、量测方案，并加强隧道施工中的观察和量测。 （二）隧道临近既有地铁运营线 临近既有地铁运营线包括下穿既有线、上穿既有线、平行既有线等多种类型。与临近一般建筑物不同的是，其施工可能会影响既有地铁线的安全运营。由于既有地铁运营线路的分隔作用，存在许多新建地铁穿越既有的地铁，这类工程数量是很大的，按照目前北京地铁远期规划，新建地铁与既有地铁形成的节点就达119个。新建地铁线路穿越于既有地铁结构和线路时，其施工阶段和使用阶段可能会对既有地铁产生不利的影响，会使地铁结构产生一定程度的变形，降低既有地铁的使用寿命。由于地铁的轨道结构为无砟轨道，对变形沉降要求高，如处理不当会使既有地铁结构和轨道线路产生的沉降超限，从而影响既有线的安全运营。在穿越既有地铁线路时工程风险一般都比较大，除施工前期采取现状调查和风险评估等手段外，还需要采取特殊的管理手段和措施，包括如下内容：采取各种措施严格控制既有地铁结构的轨道变形。从隧道与既有地铁线路、临近建筑物的相互关系、土体的加固、施工工法的选择等角度采取措施。对于既有地铁线路需要对轨道结构做防护设计，如安装防脱护轨、轨距拉杆等，如果预测变形值较大，既有地铁必须采取限速运营的措施。对于既有地铁线路采取自动化监测手段：在对既有线路进行监测时，传统监测技术在高密度的地铁行车区间无法实施，且不能满足工程大量数据采集、分析以及准确反馈的需要，需要采取远程自动化监测系统对既有线的结构沉降和变形实行24小时监控量测，为地铁运营和隧道施工提供必须的安全信息。（三）地铁沿线地下管线地铁工程的特点决定了其施工作业面经常与其它地下管线发生交叉，在施工过程中损坏供水、供电、供气、电讯管线的事故时有发生，造成不同程度的人员伤亡和经济损失。特别是老城区的地下管线十分密集，且缺乏统一规划，建设时代不同，不同材质、不同类型的管线其允许变形指标不同，还有地下管线图纸可能与实地不符，管线损坏事故发生的复杂性、突然性和灾难性也表现得更为突出。1.地下管线类型地铁沿线地下管线众多，是指上水、污水、中水、电力、燃气、热力、雨水、电信等城市基础设施地下管线。其中危险性较大的是雨、污水管、自来水管和煤气管等。地下管线按管材和工作状态一般可分为刚性管线和柔性管线。由于各种管线对沉降影响的敏感性和其允许变形因其材质、连接方式、接头构造、管节长度、外径、基础及埋深、内压、使用年限不同而有较大的差异，按照隧道施工对地下管线影响造成的损害严重性程度对管线分类如下：A、 混凝土重力流管（雨污水管）；B、 供水有压管（上水管、消防水管、中水管）；C、 燃气管、热力管；D、 各类电缆管。2.地下管线变形特点及控制指标1）地下管线变形特点隧道施工所引起的地层变形对管线的损害与建筑物基本类似，主要表现为地层倾斜损害、地层曲率损害、地层水平变形损害等形式。隧道开挖引起周围地层移动属空间问题，它包括沉降和水平位移，任一变位过大或不均，都将使管线挠曲变形而产生附加的变形及应力，若在允许范围内，则保持正常使用，否则管线破坏。地层移动对地下管道的影响可归纳为四方面：造成管道的横向弯曲；造成管道纵向破坏或引起弯曲的轴向压缩；造成接头脱开的轴向拉伸，当由于管表面有凸出物时，这种现象更明显；较大的轴向剪力使管道横向剪断。考虑各种因素，管道承受地层移动的影响程度主要取决于五个方面：管材的长度、厚度和挠曲度；管材接头的间距、位置；土体的变形对管道的影响程度；土的类型及覆土的厚度；管道所处的环境。一般说来，地下电缆线不易受到地层移动的影响而破坏、这是因为电缆的柔性较大，能够适应地表沉降所引起的变形。通长地下电缆损坏发生在接头上，较大的地层移动会使其内部的导体和外面的套管产生相对滑动，电缆芯束主要承受拉力，其接头有可能被完全拉开，使用的铝制套简也可能被拉断，从而使土中水渗入电缆中造成破坏，应引起注意。刚性管道在土体移动不大时可能正常使用，土体移动幅度超过一定界限时则将发生断裂破坏。对于柔性管道，受力后接头可产生近于自由转动的角度，接头转动的角度及管节中的应力小于允许值时，管道可正常使用，否则也将产生断裂或泄露，影响使用。2）地下管线控制指标地下管线控制指标主要指管线允许位移和倾斜率控制值，根据不同管线类型，可以对管线曲率、弯矩、最外侧纤维的挠度、接头转角、管线变形与地层变形之差等设置控制指标。地下管线的控制指标的确定主要受到功能、工作压力、材质、铺设方法及年代、埋置深度、管径、接口形式等因素影响。一般根据地下的影响因素调查分析，采用经验法、理论法、数值分析、工程类比等方法，结合地下管线与地铁的空间位置关系，确定其控制指标。3.管理关注要点 对于地下管线，监理人员需要注意如下内容：（1）要求施工前对施工场地周围临近地下管线的资料进行调查，完成必要的物探、坑探工作，对每一条地下管线都要清楚其使用功能、管道与隧道轴线相对位置、埋深、管道结构和断面尺寸、埋设年代、构造、材质、接头形式等。调查结果向有关管理、产权单位核实，将调查结果汇总后报监理备案。（2）熟悉管线调查的一般范围：1）车站：线路中线两侧各70米范围（含车站两端各外延50米范围）内（路口段各100米）且包括车站上方及相邻道路路宽范围内的管线。2）区间：线路中线两侧各50米范围内（路口段各100米）且包括区间上方及相邻道路路宽范围内的管线。（3）要求施工单位与地下管线权属单位建立快速联络机制，联络方式要落实到一线施工队伍，发现问题及时报告、迅速处置。（4）要求施工单位提前制定地下管线设施拆迁或加固措施方案，并报监理审批。采取一切必要的加固措施，妥善保护、支撑、吊架和维护地下各种管线及构筑物的安全，提出详细的施工方法，保护加固处理措施和工期要求。（5）加固措施应征得管理单位的认可。重要的管道加固邀请管理单位现场监护，拆除吊架前，确认管道下方支垫处理牢固，吊架拆除后用砌体将管道交叉下的空隙补齐、填实。并在管理单位监护下拆除吊架。（6）对于施工中暴露出来的现况各类管道应按照管理单位的要求和地下管线回填技术标准分别进行加固处理，以确保各类地下管线的安全。（7）降水区域有地下管线的，要求对井点降水应实行监测，并明确记录方式，必须采取明确保护措施。第四章 地铁工程监控量测地铁工程的监控量测包括施工单位和第三方监测单位的监控量测。这些数据是施工中重要的参考依据，同时，通过积累资料和经验，为今后的同类工程设计提供类比依据。施工方监测的目的是：通过监测了解施工中围岩与结构的受力变形情况，以便及时采取有效的措施控制围岩的稳定性，指导日常施工。通过监测了解工程施工对地下管线、周边建筑物等周围环境条件的影响程度，以便及时采取有效措施确保周边环境的安全。第三方监测的目的是：在土建施工过程中对周边环境和工程自身关键部位实施独立、公正的监测，基本掌握周边环境、围护结构体系和围岩的动态，验证施工方的检测数据，为业主、监理、设计、施工单位提供参考依据。为建设管理单位对地铁工程建设风险管理提供支持，通过现场安全检测、现场安全巡视和安全状态预警，较全面地掌握各工点的施工安全控制程度，为信息管理平台提供基础数据，对施工过程实施全面监控和控制管理。第三方监测作为独立的检测方，其监测数据和相关分析资料可成为处理风险事务和工程安