城市地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險預(yù)警探討

張 偉

(中鐵十六局集團(tuán)有限公司，北京 100018)

為進(jìn)一步滿足城市化發(fā)展下的交通需求，地鐵憑借其運(yùn)輸載客量大，能耗低，安全系數(shù)高，占地較少等優(yōu)點(diǎn)得到了迅速發(fā)展。在地鐵的建設(shè)中，盾構(gòu)法憑借其獨(dú)有的優(yōu)勢，在地鐵建設(shè)中得到了廣泛應(yīng)用。但是由于其技術(shù)特點(diǎn)復(fù)雜以及施工環(huán)境特殊等原因，地鐵施工過程中，存在較多不確定風(fēng)險因素，施工事故頻繁發(fā)生。

為了對盾構(gòu)法地鐵施工中的風(fēng)險因素進(jìn)行分析，減少施工過程中的事故，本文首先對城市地鐵盾構(gòu)施工技術(shù)進(jìn)行介紹。然后對城市地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險預(yù)警體系進(jìn)行探討，這對于提高施工過程中的安全系數(shù)，保證施工安全，具有重要的工程意義。

1 盾構(gòu)法地鐵施工原理與風(fēng)險分析

1.1 盾構(gòu)法地鐵施工原理

盾構(gòu)法在地鐵施工過程中，首先通過盾構(gòu)鋼殼剛性支護(hù)，前方刀盤在地下開挖掘進(jìn)，然后為了防止挖土面上出現(xiàn)坍塌，在盾構(gòu)機(jī)尾部進(jìn)行管片拼裝及注漿作業(yè)，最后使用千斤頂反向作用推進(jìn)。盾構(gòu)施工方法由穩(wěn)定開挖面，盾構(gòu)機(jī)挖掘以及襯砌三大部分組成。

1.2 盾構(gòu)法地鐵建設(shè)風(fēng)險特點(diǎn)分析

在采用盾構(gòu)法進(jìn)行地鐵建設(shè)時，由于其技術(shù)的復(fù)雜性以及其惡劣的施工環(huán)境，導(dǎo)致在施工過程中存在諸多風(fēng)險因素，從而引發(fā)施工安全事故。根據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)，盾構(gòu)法地鐵施工的風(fēng)險特點(diǎn)如下。

(1)在地鐵施工過程中，其工程地質(zhì)和水文地質(zhì)條件復(fù)雜多變，對工程地區(qū)地質(zhì)條件的變化情況有認(rèn)識不足的地方，因此導(dǎo)致在盾構(gòu)法地鐵工程建設(shè)中風(fēng)險的存在與發(fā)生具有客觀性。

(2)前期勘察資料的局限性以及地鐵設(shè)計計算理論的不完善性，導(dǎo)致施工中不可避免地遇到一些意外事故，這使得盾構(gòu)法地鐵工程建設(shè)中的風(fēng)險具有發(fā)生的必然性。

(3)前期試驗(yàn)數(shù)據(jù)量少與實(shí)測數(shù)據(jù)的離散性，地層力學(xué)特性分布不確定，使得盾構(gòu)法地鐵工程建設(shè)中的風(fēng)險具有預(yù)期的可變性。

(4)地鐵建設(shè)過程以及建成后的投運(yùn)過程中的擾動對地層與周圍環(huán)境都會造成直接影響。地鐵施工還不得不與外部的周圍環(huán)境發(fā)生關(guān)系，這使得盾構(gòu)法地鐵工程建設(shè)中風(fēng)險不但具有內(nèi)部因素的復(fù)雜性和多樣性，還具有外部環(huán)境的層次性和綜合性。

(5)由于地鐵工程施工周期長，參與人員多，在進(jìn)行工程管理時的關(guān)鍵是對工程參與各方的協(xié)調(diào)與管理。一旦管理出現(xiàn)混亂，就可能直接引發(fā)各類工程事故，造成重大的經(jīng)濟(jì)損失和惡劣的社會影響。同時，由于人為的疏忽和大意，也可能會導(dǎo)致在工程建設(shè)中發(fā)生一些突發(fā)性或偶然性事件，因而，工程施工風(fēng)險的發(fā)生具有很大的突發(fā)性與偶然性。

通過總結(jié)，盾構(gòu)法地鐵建設(shè)風(fēng)險具有如下特點(diǎn)，包括客觀性、必然性、可變性、復(fù)雜性、多樣性、層次性、綜合性、突發(fā)性以及偶然性。根據(jù)其風(fēng)險特點(diǎn)，按照技術(shù)風(fēng)險與非技術(shù)風(fēng)險對盾構(gòu)法施工風(fēng)險進(jìn)行劃分，其劃分結(jié)果如表1所示。

表1 城市地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險劃分表

2 盾構(gòu)施工風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)

2.1 預(yù)警系統(tǒng)基本原理

盾構(gòu)法城市地鐵的施工風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，是為了保證地鐵安全建設(shè)而專門設(shè)立的系統(tǒng)，其系統(tǒng)的基礎(chǔ)理論分別為風(fēng)險管理理論與預(yù)警理論。該系統(tǒng)首先對城市地鐵盾構(gòu)施工過程中的風(fēng)險進(jìn)行全面辨識，篩選出主要典型風(fēng)險。針對篩選出的典型風(fēng)險，選出能夠真實(shí)反映盾構(gòu)法地鐵施工過程中的風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)指標(biāo)體系。根據(jù)指標(biāo)體系，設(shè)定預(yù)警閾值，同時劃分預(yù)警等級，并采用監(jiān)測系統(tǒng)對各項(xiàng)預(yù)警指標(biāo)值進(jìn)行動態(tài)監(jiān)測以及利用智能計算法和測算，得到計算出的風(fēng)險量，從而對盾構(gòu)法城市地鐵施工風(fēng)險進(jìn)行評估，最后將評估結(jié)果以預(yù)警信息的形式發(fā)出。施工各部門根據(jù)預(yù)警信息，采取措施，保障安全施工。

2.2 預(yù)警系統(tǒng)基本流程

城市地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)具體運(yùn)作流程為，第一步，預(yù)警對象的確定與警情的明確。第二步，對警情產(chǎn)生原因進(jìn)行分析，并找到警源。第三步，設(shè)定預(yù)警指標(biāo)閾值，根據(jù)警源確定預(yù)警指標(biāo)。第四步，風(fēng)險分級，即劃分風(fēng)險等級的閾值。第五步，計算單項(xiàng)預(yù)警和綜合預(yù)警指標(biāo)。第六步，根據(jù)預(yù)警指標(biāo)計算風(fēng)險值，進(jìn)而將警級與預(yù)警信號發(fā)出。

2.3 風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)的目的

通過風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)，對盾構(gòu)法地鐵施工的風(fēng)險進(jìn)行辨識，以及對各種可能存在的風(fēng)險進(jìn)行分析，對其可能發(fā)生的概率和發(fā)生后的嚴(yán)重后果程度給予風(fēng)險評價。并根據(jù)風(fēng)險等級，決定是否采用降低風(fēng)險措施或避免風(fēng)險措施，對于重大風(fēng)險應(yīng)制定應(yīng)急救援預(yù)案。

3 結(jié) 論

本文從盾構(gòu)法的技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，對其施工風(fēng)險特性以及風(fēng)險因素進(jìn)行分析，同時對城市地鐵盾構(gòu)施工風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)的原理與工作流程進(jìn)行介紹。這對完善盾構(gòu)施工預(yù)警系統(tǒng)，減少施工過程中的事故，保證安全施工具有重要意義。同時完善風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)需要長期的工作與研究才能完成，應(yīng)在實(shí)際工程中加強(qiáng)對風(fēng)險評估系統(tǒng)的完善工作。