12月1日早上,繁忙的广州大道正迎来又一个看起来再正常不过的早晨。因为是周末,令人懊恼的早高峰要在下一个明天才会出现,已经连续努力工作多日的人们,刚好可以趁着此机会出行游玩。然而,突然发生的路面塌陷摧毁了这种美好的设想。因为塌陷,路面出现了一个直径约5m的大洞,路过的市民刚好拍到了这一过程。在随后不到12小时内,塌陷洞口不断发展,并最终扩大至约初始面积的2倍。目前,应急救援仍然在紧张地进行当中。
塌陷洞口逐步扩大
在大家关心救援情况的同时,相信在心底仍有一个问题以待解答:
地陷发生的原因是什么?
为了解开这个疑惑,本文尝试着对收集而来多方面的资料进行整理分析,推测出最有可能的事故真相。注:本文资料均从网上收集整理而成。
01“飞站”沙河
从现场拍摄的视频和照片来看,地面塌陷发生在广州大道北与禺东西路交界处。
事故发生地点,红框内为地陷范围
这从地图实时路况中也可以侧面证实,因为发生了地陷,区域出现大面积的交通封闭。
大面积的交通封闭
值得注意的是,地陷区域不远处为地铁6号线的隧道穿越。
距离地陷区域不远处的地铁6号线
实际上,这片区域存在着一个特殊的6号线站点:沙河站。
6号线沙河站
这是一个“飞站”。早在十余年前,沙河站点的位置就已经进入了规划。但因为车站所在区域是服装批发市场核心地带,拆迁问题显得十分棘手。
由于地面的拆迁问题一直悬而未决,沙河站仅建好了地下暗挖的月台层,地面站厅一直无法施工。六号线开通至今,一度“无限期飞站”,从沙河顶开往的列车直接过站,直到天平架才停下。
当年的新闻报道
建好的沙河站月台层,左右线轨距约为25m
右侧即为多年前建好的沙河站月台,一直在等待启用
地陷让这个尘封的地铁站又再次被人记起。
02 11号线的PBA工法
除地铁6号线外,已经在建的11号线也有沙河这个站点。也就是说,沙河站完工后将会是6号线、11号线的换乘站。
11号线的线路规划图
与6号线的命运不同,2019年4月沙河站终于解决了困扰多年的拆迁问题,迎来了车站建设的曙光。
沙河站今年4月完成征地工作
2019年10月,11号线沙河站明挖站厅第一幅地连墙顺利浇筑完成。
沙河站第一幅地连墙顺利完成
由于已经扫除了地面的障碍条件,沙河站可以名正言顺地展开建设。其中站厅层(粗红线范围)采用明挖方案,与已建成的6号线沙河站月台层连接;11号线月台层(黄虚线范围)则仍然采用暗挖方案建设。
沙河地铁站的平面布置方案
11号线沙河站的月台层设置在了先烈东路和禺东西路的正下方。为了最大程度减小施工对交通的影响,以及地层的变形,月台层的开挖将采用工序较复杂的洞桩法(Pile Beam Arch,PBA工法)进行施工。
洞桩法典型断面
(1)在道路附近场地施工方形工作竖井
在沙河站项目中,以广州大道为分界线,共设置了一东一西2座工作竖井,分别为1号竖井及2号竖井。
工作竖井
(2)施工横通道
横通道的作用是开辟月台层的工作空间,工程机械及工程师可以通过横通道到达月台层位置,进行挖掘。
刚开始施工不久的横通道
施工完成的横通道,横通道两侧均已开始了月台层空间的挖掘
(3)小导洞挖掘
横通道完成后,即可以开始站宽约25m的月台层两侧小导洞挖掘。从收集的资料图片来看,沙河站使用的应该是比较先进的4导洞PBA工法,仅需在空间的上部施工4个先行小导洞。
横通道两侧分别为PBA工法的4个先行导洞
导洞的衬砌施工
(4)在导洞内施工中桩及边桩
导洞内桩成孔施工
(5)在导洞内施工桩顶纵梁
桩顶纵梁
(6)中跨、边跨扣拱的施工
在完成这一步之后,相当于给地下空间搭了一个棚子。接下来,就是在棚子下面分层挖掘,原理类似于盖挖法。
施工完成后的中跨扣拱
(7)分层开挖洞内土体,并施工地下主体结构
主体结构完成后
装修完成后
在了解整个月台层的施工工序后,我们可以发现地陷区域正好位于1号竖井横通道的末端。
塌陷区域位于横通道末端
03 事故原因研究分析
为了了解地陷与11号线施工之间的关系,我们需要知道现时施工的进度。特别是1号竖井横通道的施工情况。
在2018年7月,地陷发生前约1年,有市民拍摄到了1号竖井工地的现场施工照片。
2018年7月的1号竖井施工场地
从现场情况及工程设备来判断,当时应该仍在进行竖井的施工,横通道尚未开始掘进。工地内的工程简介也一定程度上印证了这点。根据年度计划,到2018年年底,1号横通道仅需完成掘进15m。
沙河站工程简介
如果参照2号横通道的施工时间,那目前1号横通道存在两种可能性:
1、横通道尚未完成掘进;
2、横通道已完成,在施工暗挖主隧道。
如果地陷确实是工程施工所引起,从地陷区域与横通道的空间位置来看,似乎情况1的可能性更加大。我们现在对应平面图来进行简单的分析。
假设暗挖主隧道的掌子面发生了塌方引起地陷,那么地陷更可能是发生在1号横通道的西侧,而不是南侧。
主隧道掌子面坍塌诱导的地陷模式
假设是暗挖主隧道的拱顶发生了塌方,那么地陷则更可能是发生在塌方面的正上方。
主隧道拱顶坍塌诱导的地陷模式
如果是横通道的拱顶发生了塌方,同理,地陷更可能是发生在比实际情况更偏上一点的位置。
横通道拱顶坍塌诱导的地陷模式
综合施工计划及地陷模式来看,更倾向于是1号横通道的掌子面发生了坍塌。
如果翻看地铁6号线的建设资料,可以发现1号横通道所在地确实是一个地层高风险位置。
10年前6号线建设时,区间盾构的始发井正位于如今1号竖井的场地。
6号线沙河区间的盾构始发井
盾构机从始发井出发,穿过沙河站后,沿着先烈东路,直至沙河顶站(原水荫路站)吊出。
盾构始发井与隧道的关系
在盾构始发井位置处,即今天的1号竖井处,6号线的隧道埋深约26m,坐落在高强度的微风化岩层之上。
地铁6号线沙河站区间沿途的地质情况
规划的11号线被设置在下方穿越6号线,埋深更大,达到了约37m。按道理而言,随着地层深度的增加,11号线将遭遇比6号线更优良的岩层条件,造成的塌方风险应该更小。
然而,它们在穿越广州大道高架桥之前,首先要穿过一条广东省的骨干性断裂带:瘦狗岭断裂带。
6号线盾构在广州大道北遭遇断裂带
瘦狗岭断裂带是控制广州地区地质构造框架的一条骨干性断裂带,分布在广州市的中北部,横穿广州市中部,西起白云山南麓的马鞍山,经瘦狗岭、吉山东至横沙新村被文冲断裂带右旋错移至庙头村,主要走向和广园快速路基本重合。
广东省三大骨干性断裂带
瘦狗岭断裂带的裂隙发育,岩性变化大,岩石强度差别大,稳定性差,易坍塌。虽然11号线所在的岩层可能优于6号线,但穿越断裂带时,暗挖法的风险要高于盾构法。
从6号线盾构穿越的地质情况来看,断裂带的倾角大于80°,几乎接近于直立,在隧道通过后,断裂带的压力几乎可以全部施加在隧道衬砌之上。
不仅于此,在断裂带上伏的不是粘性土,而是具有一定厚度的富水砂层。这暗示着断裂带也可能是富水状态。如果隧道在穿越断裂带时,发生了涌水破坏,上伏的砂层也会在压力下塌落,从而造成地面大面积的塌方。
断裂带上伏富水砂层
04 初步推测
1. 地陷可能由11号线暗挖法施工引起。
2. 从地陷位置与施工情况来看,有可能是1号横通道的掌子面塌方所导致。
3. 地陷所在位置的断裂带倾角大,且与上伏富水砂层有可能连通。如果是此区域发生塌方或涌水,将不可避免导致地面出现大面积塌陷。
广州地铁集团建设总部总经理孙成伟在会上作了通报
1日,11号线沙河站在施工过程中发生地面塌陷,给人民群众生产生活造成损失和影响,在此我们深表歉意。目前,我们正在全力对被困人员实施救援。现在我向大家通报事件的有关情况:
1、事件的基本情况
12月1日上午9时28分,在广州大道北与禺东西路交界处地面出现塌陷。途经该区域的1辆清污车和1部电动单车掉落其中,共有3人被困,各方正全力组织救援。事发路段为11号线沙河站施工区域。目前,事件原因我们正组织专家进行调查分析。
2、事件发生后采取的主要措施及方案
现场立即成立应急救援指挥部,以救援为第一要务,千方百计搜救失联人员,千方百计确保不再发生次生灾害,及时疏散周边人员。我们采取的措施主要是:
(1)迅速组织相关专家制定救援方案,组织救援人员多次进入现场,组织开展施救,但由于现场多次发生塌陷,范围不断扩大,导致施救行动多次受阻,且危及塌陷区周边安全。我们根据专家组意见,现场马上加固边坡防止再次塌方,形成安全的救援平台,以便全面开展救援。
(2)对塌陷周边实行交通管制并进行警戒,封锁道路,禁止车辆通行,疏导交通和人员。
(3)立即组织对河道和附近路面等既有设施情况进行巡查,开展周边建(构)筑物监测,及时掌握附近路面情况。目前,广州大道北高架桥和周边房屋监测结果正常。
(3)立即通知附近所有管线的产权单位,配合救援,关停周边自来水、燃气等管线。
3、事件对周边的影响情况
(1)隧道内施工人员已全部安全撤离,无伤亡和失踪。
(2)事件未对正在运营的地铁线路造成影响。