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土木工程概论结课论文
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浅谈杭州地铁开发中的土木工程问题
陆亚云/经济管理学院/09工商3班/D09500314
摘要：杭州市是长三角重要的中心城市之一，经济总量位居全国省会城市前列。经济的发展推动着人口和就业的持续攀升，道路交通已经不堪重负，并严重制约了杭州旅游业和其他产业的发展。为了加快城市的发展，打造国际大都市，杭州走过层层阻碍和国家禁令终于通过国家审核开始着手地铁的建造工程，2008年开始了地铁的全面建设阶段。杭州地铁规划总共有8条路线，2008年杭州地铁在建工程有地铁一号线、地铁二号线一期。然而杭州的地铁之路却是困难重重，土质问题、施工问题、结构问题、建筑材料问题、施工安全问题此起彼伏。本文通过对杭州地铁建设中存在的问题进行挖掘加以分析，试图对杭州的建设工作提出一些好的建议也可以给另外一些中小城市的发展提供一些借鉴。关键词：杭州地铁；困难问题；城市发展
1、杭州地铁整体发展情况
杭州市是长三角重要的中心城市之一，经济总量位居全国省会城市前列。经济的发展推动着人口和就业的持续攀升，道路交通已经不堪重负，并严重制约了杭州旅游业和其他产业的发展。因而地铁建设势在必行。2005年6月1日，国务院审批通过了杭州市城市快速轨道交通建设规划。历时二十多年的地铁立项终于取得圆满成功。2007年3月28日，杭州地铁一期工程正式动工。
杭州地铁规划总共有8条路线，2008年杭州地铁在建工程有地铁一号线、地铁二号线一期。杭州地铁一期工程由号线、地铁二号线和地铁4号线部分线路组成，总长68.79公里，总投资349.36亿元。杭州地铁2号线萧山段于2008年9月底正式动工开建。地铁2号线一期工程起于萧山区蜀山街道的章潘桥村，经萧山、江干、下城、拱墅、西湖五个行政区至文二路与丰潭路交叉口的丰潭路站，线路全长30.5千米，总投资约105亿元，计划在2012年建成通车。2010年将建成包括1号线和2号线累计长度达到82公里；至2020年将建成包括1号线、2号线、3号线、4号线和5号线，累计171公里。
地铁是杭州城建史上投资规模最大、建设周期最长、涉及面最广的城市基础设施工程，新世纪地铁的大规模建设必将推动杭州城市发展真正迈入“钱塘江时代”，使“大都市、新天堂”由理想成为现实。
2002年至2008年，杭州市累计实现交通基础设施建设投资485亿元，2009年杭州交通要确保实现年度建设投资100亿元，力争120亿元，力争目标接近2007、2008两年全市交通建设投资之和，2009年-2015年，杭州市计划实现交通建设投资约950亿元，年均投资约135亿元。其中，2009-2012年计划投资560
亿元。这些规划都将为杭州地铁建设提供大好良机。
2、塌陷事件带来的思考
2008年11月15日下午14：30左右，浙江省杭州市风情大道地铁一号线施工现场发生坍塌事故，八车道的风情大道塌下去100多米长，塌陷深度20米左右，边上的河水倒灌向塌陷的地铁坑道内。最后造成21人死亡，数十人受伤的严重后果。这是中国地铁建设史上伤亡最严重的一次事故。这引起了我们的深思，地铁建还是不建呢？答案是肯定的。可是，这巨大的灾难原因何在？
2.1自然因素
修建地铁“最危险的就是支撑开挖阶段，如果支撑不牢，‘应力效应’会使基坑周边的土塌陷下来，如果遇上沙质土等土质较差的地方，就会引起基坑周边地面的塌方。”
杭州的地质较为复杂，其地下水含量丰富，绝大多数土层皆为软土，地铁基坑开挖、地铁盾构推进等工程作业如同在蛋糕里打洞，施工风险极大。并且杭州整体上属冲积型平原，地质条件极其复杂。塌陷地靠近钱塘江，地下水非常丰富，水位偏高，土质以沙层粉土为主。这种土遇水后就像牙膏一样，而要从地面向下挖19米深，打个比方，这就像把一幢7层楼放到地下。挖这么深，两侧的围护墙会承受很大的压力，而流沙地质则容易导致基坑坍塌。另一方面，杭州处于东南沿海多雨地带，2008年十月份杭州出现的一次罕见的持续性降雨过程，更使得地底沙土地流动性进一步加大。一是土质特殊，二是罕见降雨这两种“先天”原因在此次塌陷事件中有很大原因。
2.2人为因素
如果说地质条件是工程的“先天条件”，而据媒体披露，发生事故的杭州地铁工程还存在诸多“后天”施工与管理的问题。
2.2.1施工问题：以一号线为例
一号线工程位于九堡东站~下沙西站区间、月雅河与民房西侧空地上，为一中间风井，场地开阔，南侧是规划九沙大道。地势平坦，地貌单一，属冲积平原地貌类型。中间风井主体结构平面尺寸为地下四层双跨结构，采用明挖顺作法施工。中间风井基坑支撑采用钢筋混凝土加钢支撑体系，共设八道支撑。杭州在建地铁工程必须遵循的三点原则。
一、基坑的开挖分层、分段进行，开挖时间不宜过长，每次分层开挖控制在3米，分段开挖保证在15—20米；
二、基坑必须先支撑后开挖，并把握好支撑的细节，基坑的变形要求在受控的状态；
三、注意在雨天环境下基坑的及时排水，在完工后，要立即加固混凝土，确保基坑不变形。
挖基坑——四面浇注混凝土连续墙——每挖3到5米的土层，以钢管支撑，形成重叠的钢管支撑层——挖到基坑底部，要作土质硬化，铺钢筋、打底板——地铁站点建筑，由下往上搭建——钢支撑逐层撤走——混凝土浇好后28天，结构基本稳定。
这次事故，就发生在基坑底部打底板阶段，这也是地铁建设中最难、最危险的阶段之一。施工人员为什么没有足够时间逃生？
简单地讲，地铁建设一般有两种方法，一种是直接挖开地面，在里面施工，这种办法对交通影响很大；一种是挖开地面，施工人员进入地下施工后，回填地面土层，这种办法对交通影响较小。地铁湘湖段，采用的就是回填地面土层方法。
这次事故发生过程可简单概括为：地面裂开塌陷——两边土层向基坑内挤压——钢支撑受力过大，发生断裂——西侧连续墙倒塌——地下自来水管断裂，附近河流发生渗水——基坑内迅速积水，继续变形位移。这一切，都发生在几分钟之内，基坑最深处有16米，坑底的施工人员，没有足够的逃生时间。紧接着，地铁1号线的全部30个站点，地铁2号线已开工的2个站点，已全部停工，进行大规模安全检查。
基坑呈长方形，坑内所有的钢支撑全部断裂，形成犬牙交错的平面。坑底的土层，在两侧的挤压下，向上抬高，坑深已不足16米。西侧的连续墙已经坍塌，形成一个斜坡，土层的巨大压力，将基坑挤压变形。东侧的连续墙下沉了9米，勉强支撑。地质结构发生变化，导致东侧的三幢民居成为危房，必须拆除。南侧连续墙，出现裂纹。一旦东、南两侧的连续墙倒塌，将直接威胁到坑内救援人员的安全。
在这起事故背后，在尽快缩短工期的要求下，这些必须遵守的原则几乎全部遭到了破坏。在编号为010107—SJ的湘湖站施工设计书中，塌陷的该段工程在设计图中被分成了38段施工段。每段由8米、9米到7.8米不等。负责保管图纸并按图纸设计指挥民工工作的钢筋组带班张光明认为，如此松软的土质，挖得太深太快，恰是事故发生的原因之一。塌陷主要集中在3-22到3-28段间，这也是死人最多的地方，多名打杂的农民工和两名中铁施工员，均于此处被埋。这一路段约有30米左右，由于施工仓促，尚未来得及打好“底板”。“上有马路，东有小河，两边挤过来。底板又没做。焊接的钢支撑只能支撑上面力量，根本挡不住。”“事故段工程的坍塌是从最南端开始，南端还没有做完底板工程，所以率先崩溃。一般地下工程都是遵循先两边后中间的原则进行施工，然而现在的施工单位普遍为节约人力和时间成本进行分段施工，很难做到两侧同时完成正好衔接上。这些种种施工中的问题最终带来了这场灾难的发生。
2.2．2管理问题
值得注意的是发生事故的工程存在层层转包的迹象。不少工人是刚刚种完小麦来到城里打工的农民，他们在上岗前没有经过起码的技术培训。现场安全措施和应急预案也面临质疑。
前段时间有关部门发现事发现场地面确实出现小幅沉降，但他们没有引起足够的重视，以为是车流量过大引起的，没想到会突然塌陷。而且集团的大部分员工都是经过培训的，不过由于杭州地铁赶工期，部分员工存在流动，对于这一部分流动的员工的培训有所缺失。地铁在施工过程中，责任方有请专家来监测过几次，但专家来的次数不够密集。杭州市领导也指出，企业在安全管理方面还很欠缺。
根据有关文件，工程施工严禁违法分包。一位业内人士告诉记者，按规定，一个项目经理只能负责一个项目，但是现在一些大的施工单位，根本做不到。为了“发展”，面对拉开的战线，一个项目经理常常是满天飞，同时负责好几个项目。有的单位凭借牌子、资质中标后，因人手不够，在承建过程中，常常转包给一些技术条件不足，甚至根本不懂技术的建设单位或者个体户，管理又没跟上，给事故发生埋下隐患。这位业内人士说，说起来建设工程是有监理的，但是在实际操作中，监理单位所能发挥的监督作用很有限。“安全质量很大程度上就是靠施工单位的良心。”
地铁工程具有投资大、施工周期长、施工技术复杂、不可预见风险因素多等特点，属于高风险工程，因此对施工人员的技术要求以及安全监管具有特别高的要求。杭州地铁坍塌事故为人们敲响了警钟。所有的施工单位、业主单位、监理单位，一定要严格按照科学发展观的要求，以人为本，尊重科学，尊重技术，注重安全。绝不能唯利是图，漠视生命。你们的规划、图表、机器下面，那些已逝者在注视着你们。
3、相关思考及建议
坍塌发生并不一定意味着杭州不适合修建地铁，更不代表在杭州修建地铁就一定要付出血的代价。这次事故发生后，对周边群众的生活生产带来很大影响，浙江省投入了巨大的人力物力进行抢险施救，光是警力就达到上千名，付出了高额的社会和经济成本。如果把这些成本放在事先的预防上，完善措施，弥补漏洞，一定能避免事故的发生。我们要看到现代工程技术已经完全能够解决在流沙土质条件下的施工。很多比杭州地质条件更恶劣的城市，例如广州和深圳，依然能够建造地铁，也没有出过事故。从这次事故中我们更重要的是学会如何避免类似情况的发生，从中吸取经验：
（1）首先，每条线路车站、隧道的设计与施工都采用较安全可靠的方法。把质量放在第一位！
（2）其次，每项在建项目都有监理进行检查与督促。绝对要杜绝层层转包现象的再次发生。
（3）在管理上可以请第三方监测单位，核查各承建商所报的资料是否准确可靠。
（4）成立地质灾害防控小组，由地铁的老专家对安全生产及地质灾害进行把关，检查可能出现的地质灾害，提出处理措施。
参考文献：
【1】http://news.ifeng.com/mainland/200811/1117_17_880527.shtml凤凰网
【2】http://nf.nfdaily.cn/epaper/nfzm/content/20081127/ArticelA05002FM.htm南方周末报
【3】http://news.sohu.com/20081118/n260712610.shtml中国新闻网
【4】http://news.xinhuanet.com/newscenter/2008-11/18/content_10376105_1.htm新华网
【5】《土木工程概论》 丁大钧、蒋永生主编，中国建筑工业出版社出版第四章
