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本文是一篇论文，论文名为“2006-2021年地铁施工诱发道路塌陷事故统计分析与研究”，作者分别为施烨辉、高兴、沈宇鹏。
本文处于技术探讨、分享的目的，并未获得作者的授权。
如果作者觉得不妥，请联系我们删除。
2006-2021年
地铁施工诱发道路塌陷事故
统计分析与研究
目前，我国地铁建设至今不足60年，建设经验不足、施工环境复杂，导致我国地铁施工诱发道路塌陷事故时有发生。
2004年7月，北京地铁五号线崇文门05标段施工时，施工扰动导致地下空洞形成水囊，使距地面约11.5ｍ处发生坍塌。
2007年2月，南京地铁隧道施工导致汉中路地面塌陷，造成天然气管爆燃危及附近大厦。
2008年11月，杭州地铁湘湖站施工过程中发生坍塌事故，造成风情大道塌陷近百米。
2018年2月，广东省佛山地铁某施工区因突发透水引发塌陷，造成１１人死亡。
已有部分学者对地铁施工事故进行统计，通常基于时间跨度来分析发生事故的地点、事故类型、伤亡人数、施工工法，并得出统计规律。
1999-2008年共126个地铁施工安全事故案例，从不同视角分析事故发生的特点和规律；
2003-2011年地铁隧道施工事故89起，从事故发生时间、事故类型、事故发生的工程位置统计事故特征，认为应组织建立全国的工程事故数据库；李凤伟等整理搜集
2003-2010年北上广深等大城市在内118起地铁施工事故，提出死亡（受伤）比率概念，能够反映一个城市的安全管理水平，并且从统计数据来看，地铁施工事故类型具有区域性分布规律；李皓燃等调查2002-2016年3月期间的地铁施工事故246起，给出8个方面的统计分析结果；
王勇等通过网络检索、文献查阅等方式，对2003-2017年地铁施工事故进行搜集，共搜集到322起事故，并以福州6号线某工区地铁建设为例给出建议。
为了研究塌陷事故发生的特点和规律，通过网络调查法，收集2006-2011年我国地铁施工诱发道路塌陷事故88起，对比分析事故发生的特征，提出6种技术或管理方面的建议和措施，对于事故分析统计和施工安全管理具有重要意义。
事故数据来源
本研究主要关注地铁施工过程中，由施工扰动引发的路面塌陷事故的统计分析。需要注意的是，地铁工程本身的施工事故、地铁运营事故以及其他类型的地铁施工事故并不在本研究统计范围内。
在事故数据收集方面，主要采用网络调查法，以政府官方事故通报为主要数据来源，辅以地方新闻媒体网站以获取事故的详细信息。在进行网络调查时，采用控制变量法，确保在搜索过程中关键词和检索方法的一致性，以保障数据收集的准确性和有效性。
事故信息数据的处理主要采用EXCEL软件汇总事故案例，从事故发生的年份、月份、城市、施工工法、塌陷地点、塌陷深度、塌陷面积、塌陷体积等因素进行整理分析。
经统计，在2006-2021年这15年中，由地铁施工引发的路面塌陷事故有88起，其中全部信息详尽的有35起，约占40%。通过分析近15年典型案例，如杭州地铁施工导致风情大道塌陷事故和佛山地铁施工诱发透水塌陷事故，得出地铁施工诱发道路塌陷事故的发生规律，以期为制定相关标准规范提供指导。
事故数据统计与分析
发生年份
为探究地铁施工造成的路面塌陷事故年份分布的普遍规律，将２００６—２０２１年中塌陷事故按照事故发生年份进行统计，总数为８８起，其中有明确发生年份的事故共８８起，塌陷事故统计分析如图１所示。
图1塌陷事故统计分析（按年份）
由图１可以看出如下特点。
（１）随着年份的增加，地铁施工造成的路面塌陷事故每年都有发生，并且呈总体增加的趋势，这说明随着国内地铁建设规模变大，地铁施工安全管理的压力随之增大。
（２）在地质环境等不可控因素下，即使施工技术、
管理水平在不断升级，事故发生的总数仍然居高不下。市区内的地铁线路通常需要穿越复杂的地质和土壤条件。如果城市规划中早期确定地铁线路，并且在建设过程中遇到不稳定的地层或水文条件，施工过程中可能引发道路塌陷事故。
（３）２０１５年和２０１９年为近１５年来发生事故最多的两年，分别为８次和１２次，在其随后的一年里，也就是２０１６年和２０２０年事故发生的数量明显下降，说明事故发生次数多时，引起施工人员、施工单位的重视，并有所改进；但是在２０１６年和２０２０年之后的年份，事故发生数量又开始上升，说明施工单位对施工安全性的重视又有所松懈，安全意识会逐渐随时间减弱。
地铁施工引发道路塌陷事故通常发生在大规模基础设施建设项目进行时，这些项目通常在城市建设计划中提前确定。具体发生的年份和月份受到城市建设计划和经济发展需要的影响。
发生月份
对塌陷事故按事故发生月份进行统计，与季节、降雨、温度等气候条件之间存在的联系，且在季节因素影响下的人类活动也会影响事故的发生。本次事故统计总数为88起，其中有明确事故发生月份的事故共88起，塌陷事故统计分析如图２所示。
图２塌陷事故统计分析（按月份）
由图２可以看出，事故发生数量与月份有一定联系。
（１）近１５年中，１月、２月事故发生数量比较少，因为我国传统节假日春节通常在此时间段，工地放假，施工的时间较少，因此事故发生数量也会较少。
（２）３月份事故发生数量较１月、２月事故发生数量有明显上升，这是因为从假期恢复正常施工时，各类监管和安全意识不到位，恢复施工组织正常秩序需要
一定的时间，施工人员尚未完全投入工作当中，这样导致路面塌陷事故数量陡然上升，需格外注意。
（３）在３月份恢复施工之后，４月、５月、６月逐渐进入正常的施工组织阶段，事故发生数量明显下降。
（４）７月和８月份事故发生数量又开始上升，这与夏日的天气有关，在夏季施工中应当注意防暑降温，以避免连日高温造成...不适；同时由于气候原因，夏季经常发生流域性致洪暴雨［１０］，降水量大不易排出，渗入地表以下后，对于土质较差的地区（如兰州、西安等华北地区及西北地区），容易造成水土流失，形成地下空洞。地下空洞属于常见的不良地质体，在自然状态下处于相对稳定状态，地铁开挖邻近时地层对其进行扰动，使得空洞内壁不稳定土体剥落，导致邻近空洞连通形成更大断面，同时导致上覆土层厚度变薄。当空洞上覆土层中的拱结构破坏而无法形成新的拱结构时，根据普氏理论，地层结构将发生失稳破坏，进而导致路面塌陷事故［１１］。
季节性的降雨、洪涝、干旱等气候变化可能对地下水位造成影响。在雨季或者洪涝时期，地下水位上升会增加土壤的饱和度，导致土壤变得不稳定，从而增加道路塌陷的风险。同时，在施工过程中，降雨会对施工现场造成影响，影响施工质量和进度。不同地区的地质条件和土壤特性不同，会对地下水位、土层稳定性等产生影响［１２］。如在地质条件复杂的地区存在多种类型的土层，需要施工方在挖掘时采取相应的支护措施，否则容易引发塌陷事故。施工时间的选择也会影响事故的发生。如果施工时间选择在交通流量较大的时段，施工振动和负荷会增加周围土壤的不稳定性。同时，夜间施工会由于能见度不足，增加施工难度，也会影响施工质量，进而导致事故发生。
（５）９月事故发生较少，但１０～１２月进入冬季，随着气温降低，事故数量又逐月上升，所以也需要格外重视冬季施工的安全性，在北方地区施工也要关注季冻区、冻土区对施工安全的影响。同时也存在年末抢工期的情况，建设进度过快，易使施工人员疲劳，增加事故发生的风险。
发生城市
截至２０２２年，我国已有５１个城市开通城市轨道交通线路，对近１５年中事故发生数量按城市进行统计。按发生事故数量排列，前１０名城市如图３所示。
由图３可知，北京、深圳、南京、广东等是塌陷事故高发城市，同时也是地铁建设规模较大的城市，说明在大规模的地铁施工建设背景下，需要严格把关施工质量，做好施工前的地质勘探等工作。
图３塌陷事故统计分析（按城市）
大型城市通常人口密度高，交通压力大，需要发展地铁等大规模交通基础设施，以满足人们的出行需求。在城市人口密集的区域，地下空间开发利用压力大，在施工中会遇到更多挑战，增加事故发生的可能性。地铁施工作为大规模的地下工程，需要深入挖掘地下空间，但在有限的地下空间中，合理布局、施工技术和管理水平对事故的防范至关重要。
如果施工过程中未能很好地控制地下空间的稳定性，就极易引发塌陷事故。大城市的政府管理与监管面临复杂多样的挑战，包括规划、施工质量监管、环保等。政府管理与监管的不到位也会导致施工过程中规范和安全措施缺失，从而增加事故发生的风险。
近１５年来，北京发生塌陷事故的频次最高，这与北京地质条件密切相关。北京地貌由洪、冲积扇及冲、洪积平原联合组成，多见山麓台地、洼地，地质条件较为复杂。部分地铁施工区段水文与工程地质条件差，被地铁施工扰动时易发生管涌、流沙，从而引起地面沉降和水平变形，导致道路坍塌事故发生。
深圳、杭州、大连、青岛等作为沿海城市，地质环境复杂，地勘难度大，地下渗水压力大，当地下工程穿越不良地质体时，在施工当中容易出现突水、突泥，增加施工风险。故针对沿海城市地铁线路的建设，需要进行详细评估，在施工中及时进行风险辨识，保障施工安全。
大城市通常更容易发生地铁施工引发的道路塌陷事故，因为这些城市的地下基础设施较为复杂，土壤条件和地质特点也更加多样化。大多数大城市都有历史城区，其中埋藏着老旧的基础设施，包括水电、排水管道等。这些老旧基础设施因年代久远，施工时需要特别小心。在施工过程中，如果挖掘地下空间导致周围土壤不稳定，则极易引发道路塌陷事故。
施工工法
地铁项目施工中，常见工法主要有明挖法、盾构法、浅埋暗挖法、矿山法、盖挖法，为方便统计，将浅埋暗挖法、矿山法、盖挖法三者统一归为暗挖法［１５－１６］。在８８起事故中，有具体施工工法记录的事故共有８１起，统计结果如图４所示。
图４塌陷事故统计分析（按工法）
由图４可知，盾构法造成的路面塌陷事故数量最多。究其原因，首先因为采用盾构法施工的总数较多，线路较长、规模也较大，地铁区间施工通常采用盾构法，故在盾构法施工中应格外加强技术和管理方面的投入，以控制事故发生。
施工中挖掘深度直接影响周围土壤的稳定性。普氏压力拱理论能解释隧道开挖直接导致道路塌陷的原因，隧道开挖时一般分步进行，小开挖断面在无支护条件下也能形成稳定的压力拱；随着开挖断面增大，压力拱不断经历破坏形成的过程，直到上覆土层厚度不足无法形成下一级稳定压力拱时，若不及时支护或支护强度不足，将造成上覆土层失稳破坏，进而导致地面坍塌。所以在挖掘较深的地下空间时，需要采取适当的支护措施，如钢支撑、深基坑支护等。
支护结构的设计和施工质量直接影响周边土壤的稳定性，对于避免塌陷事故至关重要。不同的地质条件和土层特性需要选择不同类型的施工机械和设备［１７］。选用合适的挖掘设备可以提高施工效率，同时减小对周围土壤的扰动。另外，在施工过程中，可以采用注浆技术对周围土体进行固结，提高土壤的稳定性［１８］。此外，对于较为松散的土壤，可以考虑进行土体改良，增加土壤的承载能力，以减少地下空间施工对土壤的影响。施工过程中的实时监测和预警系统非常关键［１９－２０］，通过使用各种地下水位、地下应力、位移等监测技术，可以及时发现土壤变化和潜在风险，提前采取应对措施，避免事故发生。严格的施工质量管理制度和培训体系对于防范事故至关重要。
２.５工程位置
地铁施工导致路面坍塌事故的发生与施工工程位置有密切联系，在统计事故中能够明确塌陷地点工程位置的事故共有８３起，统计结果如图５所示。
图５塌陷事故统计分析（按工程位置）
由图５可知，按照统计结果，根据地铁施工特点，把塌陷事故发生的地点分为３类：地铁站周边路面、地铁联络通道上方路面、隧道区间上方路面，这３类地点囊括地铁的几个主要组成结构。分析结论如下。
（１）在这３类地点中，地铁隧道区间上方路面发生塌陷事故的数量占比最大，达到56.63％，即超过1/2的地铁施工造成的路面塌陷事故都发生在地铁隧道区间的建设过程当中，这与地铁隧道建设长度较长、工程量大有关。
（２）对于区间工程来说，盾构法为主要施工工法，说明盾构法施工时，需要进行更多安全性评估，以保证盾构机工作时上方路面的安全性；施工时，可以采用探地雷达等无损探测方法，提前找出路面隐患，以减少施工过程中路面塌陷事故的发生。
塌陷深度
对于不同地铁项目，施工工法、施工深度都不相同，为探究地铁施工造成的路面塌陷事故塌陷深度的普遍规律，统计６７起可观察到塌陷深度的事故，塌陷深度统计分为０～２，２～４，４～６，６～８，１０ｍ以上６个等级，统计结果如图６所示。
（１）引发道路塌陷的病原深度集中在０～６ｍ的范围内，其中塌陷深度为０～２ｍ的事故占２２.４％，２～４ｍ占３２.８％，４～６ｍ占２６.９％，发生的塌陷事故在０～６ｍ范围内总共占比８２.１％。路面以下０～６ｍ是管网密集分布的深度范围，也是塌陷病源的集中区域，绝大多数引起城市道路塌陷的空洞均与地下管线相关。这是由于我国城市给排水管线部分存在渗漏问题，水渗入管线周围已经被扰动过的地层时易形成流沙。地下管线渗漏问题不易排查发现，久之管线周围会形成水囊或空洞。地铁施工开挖到管线附近时，本来已经渗漏的管壁会在附加拉应力作用下出现更大裂缝，或者施工扰动使管段接头扭转过大，加剧管线渗漏破坏引发涌水。在管线断裂处与开挖隧道间形成涌水通道，水流裹挟土颗粒流入隧道掏空地层，导致地层结构失稳破坏进而造成道路塌陷。
图６塌陷事故统计分析（按塌陷深度）
（２）塌陷发生时，空洞顶板的厚度已经很小。若塌陷深度为５ｍ，则其下方至少有５ｍ的泥土流失，此时塌陷前洞顶厚度仅剩余道路自身的结构层。
（３）地表以下１５ｍ范围内，可以选择中心频率在
１００ＭＨｚ以上的探地雷达进行探测，在５ｍ以内，可以使用中心频率４００ＭＨｚ以上的探地雷达。实际使用中，大多数探地雷达的频率都能够满足要求，并且频率越高，探测精度越高，探测越准确［２１］。且探地雷达是无损探测，不会破坏路面结构，能够保证路面完整性，在探测疑似存在土层松动、地下空洞后，可以有针对性地进行修复。
塌陷面积
对不同事故的塌陷影响面积进行统计，有助于了解塌陷事故影响范围的分布规律，在统计中，能够估算出塌陷面积的事故共７９起。塌陷事故统计分析见图７。
由图７可知，塌陷事故面积有如下特点。
（１）根据统计结果显示，该类塌陷事故总体塌陷面积主要集中在２０～５０ｍ２和１００～５００ｍ２，分别占
２７.８５％和２０.２５％，５０ｍ２以下的塌陷事故共有５１起，占６４.６％。
（２）塌陷面积１００ｍ２以上的事故占２５.３％，且有
４起事故影响范围在５００ｍ２以上，这些事故通常引发周边房屋沉降，造成巨大经济损失，应尽量避免此类事故的发生。
２.８不同位置下的平均塌陷深度与面积
对同时查明塌陷位置和塌陷深度、面积的事故进行综合分析，结果如图８所示。
图７塌陷事故统计分析（按塌陷面积）
图８不同事故发生位置下平均塌陷深度、面积
在塌陷位置查明的事故中，同时给出塌陷深度的事故共６６起，同时给出塌陷面积的事故共７８起，两者数据清晰的事故共６５起，对其数据进行分析可得如下结论。
（１）在３项统计中，在联络通道施工时，如果联络通道上方路面出现塌陷事故，其影响深度和范围明显大于其他两者。地铁上下行隧道间，通常需要设置联络通道以满足消防、集排水和连接双隧道的需求，这些通道通常横向设置在一定间隔距离。如在富水砂层地
质条件下，挖掘联络通道存在较大风险，若前期地层加固未满足施工要求，挖掘过程中极易出现漏水和涌水现象，所以在施工前，需要注意关键工序、技术控制要点和施工控制措施，以降低安全风险［２２］。
（２）结合各类事故发生数量分析，隧道区间通常采用盾构法施工，导致施工上方路面塌陷事故数量较多，由于盾构隧道埋深较深、机械化程度高，施工对于上方土体扰动的影响小，难以传递到顶层路面，虽然事故数量发生比较多，但相对来说造成的影响更小。
综上所述，地铁施工引发道路塌陷事故的发生规律是一个综合性的问题，需要考虑地质条件、施工工艺、施工质量、城市规划等多个因素的综合影响。为了预防和减少此类事故发生，需要在规划、设计、施工等各个阶段加强监管和管理，确保施工过程的安全和稳定。
建议
３.１重视排水工作
从每年的情况来看，７、８月发生事故的情况明显多于其他月份，主要归因于季节气候因素的影响。夏季雨水较多，雨水渗入地层后易产生地下空洞，而空洞被扰动后易发生坍塌事故。建议施工组织单位重视夏季排水工作，增加恶劣天气前后的巡查管理，及时排除隐患，并对极端天气做好应急预案，减少塌陷事故发生。
３.２加强人员安全知识培训
春节假期前后地铁事故发生频率较高，因为人员在放假前及复工复产后易出现散漫怠工情况，所以施工单位应在节前增加开展安全培训工作，增强人员风险管理意识和自我保护意识。此外施工单位应强化安全监管工作，制定完善的安全培训考核制度，使用科学作息制度，从主观上降低事故发生的可能性。
３.３构建地铁事故案例库
统计结果显示，地铁建设规模越大，发生的事故数量越多，可以通过建立事故数据库，对地铁施工事故进行持续统计，有机结合综合分析法和定量分析法深入研究典型案例，整理易发生事故的应对措施，分析有效解决方案，结合当地地质特点不断完善事故数据库。
３.４探明老旧管线
通过设计图纸和现场调查的方式详细了解地铁施工区段的地下管线情况。必要时提前对旧管线进行受力分析和变形预测，评价其安全性能，对于存在风险的管线制定科学合理的加固措施，尽量减少开挖施工对老旧管线的扰动，以免发生涌水事故。
３.５积极开展地质勘察
良好的地质勘测和预报可以探明拟建工程地质情况，排查安全隐患。根据勘察报告对软弱地层补充勘探，对探明的地质不良体如空洞、砂层进行改良加固。
３.６加强政府部门监管
各地政府部门应因地制宜，针对新工法、新技术及时出台相关规范，统一地区安全建设标准。另外，政府部门应完善地铁施工事故统计制度，发挥政府执法部门在地铁施工过程中的把控作用，保证建设监理单位依法依规开展检查工作，施工单位及时上报施工进度，并预先制定突发事故处理预案。
结论
（１）采用网络调查法收集２００６—２０２１年我国地铁施工诱发道路塌陷事故数据资料，研究发现，
２０１５和２０１９年事故最多，分别为８次和１２次；２月事故发生数量较少，为４次。北京、深圳是塌陷事故高发的城市，均发生１０次事故。盾构法造成的路面塌陷事故数量最多，占总数的４４％。
（２）地铁隧道区间上方路面发生塌陷事故的数量占比最大，占总数的５６.６３％。塌陷面积５０ｍ２以下的塌陷事故总共有５１起，占比为６４.６％。在６７起可观察到塌陷深度的事故中，深度在０～６ｍ范围内的事故占比高达８２.１％；塌陷事故经常由管线渗漏和不良地质引起。
（３）提出６种技术管理建议措施。包括重视排水工作、加强人员安全知识培训、构建地铁事故案例库、探明老旧管线、开展地质勘察、政府部门加强监管。
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