綜合管廊工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與設(shè)計(jì)防控措施探討

崔毅

北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司 100082

引言

城市地下綜合管廊是指在城市道路下建造一個(gè)市政共用隧道，將電力、通信、供水、燃?xì)獾榷喾N市政管線集中于一體的構(gòu)筑物，設(shè)有專門(mén)的檢修口、吊裝口和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，施工統(tǒng)一規(guī)劃、設(shè)計(jì)、建設(shè)和管理，做到地下空間綜合利用和資源共享［1］。

19世紀(jì)初，世界上第一條真正意義上的城市綜合管廊誕生于法國(guó)巴黎。而后，英國(guó)、德國(guó)、美國(guó)、俄羅斯，日本等發(fā)達(dá)國(guó)家也開(kāi)始大規(guī)模興建城市綜合管廊［2］。

國(guó)內(nèi)第一條城市綜合管廊建設(shè)于1958年天安門(mén)廣場(chǎng)下部，全長(zhǎng)約1km［2］。自此之后，國(guó)內(nèi)許多城市開(kāi)建城市綜合管廊，已建成的地區(qū)包含上海、天津、廣州等。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，全國(guó)建設(shè)里程約800km［2］。

地下綜合管廊系統(tǒng)解決了城市交通擁堵問(wèn)題，極大方便了電力電信、燃?xì)鉄崃?、給排水等市政基礎(chǔ)設(shè)施的維護(hù)和檢修。同時(shí)地下綜合管廊系統(tǒng)還具有一定的防震減災(zāi)作用。

在國(guó)外，由于城市發(fā)展較成熟，對(duì)綜合管廊工程研究較早，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)建設(shè)相對(duì)完善，現(xiàn)代化程度較高。在安全風(fēng)險(xiǎn)研究評(píng)價(jià)方面，大概可分為三個(gè)層面：分別是規(guī)劃層面、設(shè)計(jì)層面和運(yùn)維管理層面。

近年來(lái)，我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，城市綜合實(shí)力不斷增強(qiáng)，城市地下空間不斷被開(kāi)發(fā)利用，綜合管廊的重要性越來(lái)越被大眾認(rèn)識(shí)。針對(duì)于綜合管廊工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及安全保障研究，大致可分為規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)制定與研究、安全評(píng)價(jià)技術(shù)方法研究、管廊安全特性研究。

本文主要針對(duì)管廊工程的設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行研究，提出工程設(shè)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)管控措施，提高對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)預(yù)判能力，創(chuàng)新以項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)源為前提的項(xiàng)目管理模式，以此降低設(shè)計(jì)及施工風(fēng)險(xiǎn)。

1 城市綜合管廊安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

1.1 辨識(shí)內(nèi)容

綜合管廊內(nèi)容納了水、電、氣、電力、電信、燃?xì)獾裙┏鞘羞\(yùn)轉(zhuǎn)的“生命線”，綜合管廊的安全運(yùn)行是城市安全運(yùn)行的保障。確保綜合管廊安全運(yùn)行，首先要認(rèn)真分析各類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)因素，找到風(fēng)險(xiǎn)源，并相應(yīng)制定預(yù)防管控措施；影響綜合管廊安全運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)因素存在于綜合管廊全壽命周期范圍內(nèi)。

1.2 綜合管廊系統(tǒng)構(gòu)成

城市綜合管廊主要的組成部分包含管廊本體結(jié)構(gòu)、內(nèi)部管線、附屬設(shè)施、標(biāo)志標(biāo)識(shí)、監(jiān)控設(shè)備等以及與之相關(guān)的外部道路結(jié)構(gòu)、環(huán)境因素、人為因素等內(nèi)容，如圖1所示。

1.3 管廊風(fēng)險(xiǎn)因素構(gòu)成及特點(diǎn)

1.內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)因素

綜合管廊內(nèi)部風(fēng)險(xiǎn)因素主要研究管廊基本構(gòu)件系統(tǒng)自發(fā)性產(chǎn)生的安全事故。

2.外部風(fēng)險(xiǎn)因素

綜合管廊外部風(fēng)險(xiǎn)因素以管廊整體為研究對(duì)象，同時(shí)管廊在運(yùn)維維護(hù)過(guò)程中系統(tǒng)產(chǎn)生的安全方面的變化和影響也包括在內(nèi)。

2 綜合管廊主要風(fēng)險(xiǎn)源及等級(jí)劃分

2.1 綜合管廊安全風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別

1.管廊本體因素

城市綜合管廊屬于地下構(gòu)筑物，在使用年限內(nèi)，會(huì)因?yàn)樽陨碓虍a(chǎn)生災(zāi)害事故，影響整體的使用安全性能。因此在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)充分考慮管廊型式、斷面合理性、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等相關(guān)因素。

2.廊內(nèi)管線因素

城市綜合管廊主要納入的管線類(lèi)型有供水管道、排水管道、燃?xì)夤艿?、電力電信管道、熱力管道，不同管道因其本身材料以及?nèi)容物性質(zhì)不同，所具有的安全風(fēng)險(xiǎn)事故隱患及其影響因素也有較大差異，見(jiàn)表1。

表1 管廊管線材質(zhì)及安全事故風(fēng)險(xiǎn)因素匯總Tab.1 Summary of pipeline material and safety accident risk factors of pipeline gallery

廊內(nèi)管線風(fēng)險(xiǎn)主要由設(shè)計(jì)因素和材料質(zhì)量因素造成，對(duì)于不同類(lèi)型的管線，應(yīng)進(jìn)行具體因素分析，如圖2所示。

3.環(huán)境因素

圖2 管廊管線本身安全影響因素分類(lèi)Fig.2 Safety influence factors of utility tunnel

城市綜合管廊內(nèi)屬于密封的環(huán)境，有各種有毒、有害氣體，發(fā)生氣體泄漏會(huì)危害工作人員生命，同時(shí)管廊內(nèi)溫度、濕度等環(huán)境因素影響也是不可忽略的。根據(jù)綜合管廊的系統(tǒng)特性，可將環(huán)境因素分為內(nèi)部環(huán)境因素和外部環(huán)境因素。溫度、濕度、壓力影響均屬內(nèi)部因素；地質(zhì)、環(huán)評(píng)、災(zāi)害均屬外部環(huán)境因素。

4.人的因素

人的因素主要指以人為行為主體，所開(kāi)展的活動(dòng)對(duì)管廊系統(tǒng)可能產(chǎn)生的安全性影響，將其分為人為損害因素和人為誤操作因素。

2.2 綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分及接受標(biāo)準(zhǔn)

1.風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率大小，擬將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率分為五級(jí)［3］，見(jiàn)表2。

表2 風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率分級(jí)Tab.2 Risk occurrence probability grading

2.風(fēng)險(xiǎn)事故損失等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

綜合管廊工程中，一旦發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)會(huì)對(duì)工程本身、周邊環(huán)境、人員等造成損失與傷害，考慮損失的不同程度，建立風(fēng)險(xiǎn)損失的等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，見(jiàn)表3。

表3 風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)Tab.3 Risk loss grade standard

3.風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則

不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)需采用不同風(fēng)險(xiǎn)管理措施，建立不同的風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則［4］，見(jiàn)表4。

表4 風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則等級(jí)Tab.4 Hierarchy of risk acceptance criteria

3 綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)防控與應(yīng)急管理

綜合管廊的風(fēng)險(xiǎn)防控是通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施有效的控制和處理，達(dá)到最大的安全目標(biāo)。

3.1 綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)防控措施

1.投融資階段風(fēng)險(xiǎn)防控

綜合管廊是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，要考慮近遠(yuǎn)期規(guī)劃的緊密結(jié)合。由于納入管廊的管線分屬不同部門(mén)，因此需要強(qiáng)有力的管理機(jī)構(gòu)進(jìn)行協(xié)調(diào)和管理。

2.規(guī)劃階段風(fēng)險(xiǎn)防控

綜合管廊工程，涉及給排水、電力、通信、道路、燃?xì)獾葘I(yè)。因此，綜合管廊的規(guī)劃與建設(shè)必然要做好各個(gè)市政專業(yè)部門(mén)的協(xié)調(diào)［5］。

規(guī)劃要結(jié)合現(xiàn)狀統(tǒng)一規(guī)劃，分步實(shí)施，應(yīng)重視近期建設(shè)規(guī)劃，并且適應(yīng)城鎮(zhèn)遠(yuǎn)景發(fā)展的需求。

3.設(shè)計(jì)階段風(fēng)險(xiǎn)防控

（1）管廊總體設(shè)計(jì)

管廊總體設(shè)計(jì)防控措施主要包括：管廊設(shè)計(jì)條件要與上位規(guī)劃一致；管廊附屬構(gòu)筑物覆土及出地面孔口位置要合適；管廊分支節(jié)點(diǎn)處管道安裝空間應(yīng)滿足設(shè)計(jì)及使用要求；管廊出地面設(shè)施要與周邊景觀協(xié)調(diào)；管廊要考慮澇水影響等因素。

（2）管廊建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

綜合管廊的結(jié)構(gòu)形式包括鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)兩種主要形式，根據(jù)目前的建設(shè)情況來(lái)看，城市綜合管廊多以鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)為主。不同廊體結(jié)構(gòu)在耐久性、耐沖擊性、防火性等多方面存在較大差異。綜合管廊結(jié)構(gòu)上的作用，按性質(zhì)可分為永久作用和可變作用。在進(jìn)行綜合管廊防水設(shè)計(jì)時(shí)，嚴(yán)格按照《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015）、《地下工程防水技術(shù)規(guī)范》（GB 50108—2008）標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，防水設(shè)計(jì)等級(jí)應(yīng)不低于二級(jí)。綜合管廊結(jié)構(gòu)在縱向應(yīng)設(shè)置變形縫，變形縫的最大間距應(yīng)為30m，同時(shí)在結(jié)構(gòu)剛度突變部位及地基土層突變處也應(yīng)設(shè)置變形縫。

（3）管廊電氣設(shè)計(jì)

1）變配電系統(tǒng)：根據(jù)綜合管廊各相鄰配電單元負(fù)荷類(lèi)型、容量、數(shù)量、受電位置基本相同，且具有沿線分布比較均勻的特點(diǎn)，并結(jié)合0.4kV電壓等級(jí)最大允許的電壓降，滿足對(duì)電能質(zhì)量的要求，并合理選擇變配電所內(nèi)的電氣設(shè)備。

2）照明系統(tǒng)：綜合管廊內(nèi)設(shè)一般照明、非消防應(yīng)急照明和消防應(yīng)急照明，其中非消防應(yīng)急照明兼做一般照明。

3）接地系統(tǒng)：綜合管廊為地下構(gòu)筑物，無(wú)需設(shè)置防直接雷擊措施，配電系統(tǒng)中設(shè)置避雷器、浪涌保護(hù)器等防雷電感應(yīng)過(guò)電壓保護(hù)裝置。地面以上建（構(gòu)）筑物按規(guī)范要求設(shè)置防直擊雷保護(hù)。

4）監(jiān)控中心和統(tǒng)一管理信息平臺(tái)系統(tǒng)［6］：中心設(shè)備包括統(tǒng)一管理信息平臺(tái)、環(huán)境與設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)中心設(shè)備、安全防范系統(tǒng)中心設(shè)備、通信系統(tǒng)中心設(shè)備、電力監(jiān)控系統(tǒng)中心設(shè)備、火災(zāi)自動(dòng)報(bào)警系統(tǒng)中心設(shè)備、可燃?xì)怏w探測(cè)報(bào)警系統(tǒng)中心設(shè)備、超細(xì)干粉滅火系統(tǒng)中心設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)中心設(shè)備、其他輔助設(shè)備等。

（4）管廊通風(fēng)消防設(shè)計(jì)

1）通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則：綜合管廊的通風(fēng)系統(tǒng)主要為保證綜合管廊內(nèi)部空氣的質(zhì)量，通風(fēng)系統(tǒng)應(yīng)能提供足夠的新風(fēng)以確保維修人員的安全，保證管廊內(nèi)工藝管線運(yùn)行安全，以及保證火災(zāi)后能及時(shí)排除有害煙氣。

2）通風(fēng)分區(qū)的劃分：結(jié)合目前全國(guó)已實(shí)施綜合管廊的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，目前綜合管廊通風(fēng)分區(qū)長(zhǎng)度一般是按照200m、400m和600m等幾種劃分方式考慮。

3）通風(fēng)系統(tǒng)控制要求：為確保綜合管廊平時(shí)正常運(yùn)行及火災(zāi)后的排風(fēng)，需對(duì)管廊內(nèi)空氣品質(zhì)、通風(fēng)系統(tǒng)運(yùn)行工況進(jìn)行監(jiān)控。采用現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)和監(jiān)控中心控制的兩級(jí)控制。

4）滅火器實(shí)施：根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015），綜合管廊內(nèi)應(yīng)在沿線、人員出入口、逃生口等處設(shè)置滅火器材。

5）自動(dòng)滅火系統(tǒng)：根據(jù)《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》（GB 50838—2015），干線綜合管廊中容納電力電纜的艙室，以及支線綜合管廊中容納6根及以上電纜管廊的艙室應(yīng)設(shè)置自動(dòng)滅火系統(tǒng)。

4.施工階段風(fēng)險(xiǎn)防控

（1）管廊基坑開(kāi)挖與支護(hù)

基坑應(yīng)采用“分段、分層、間隔、平衡開(kāi)挖”，并應(yīng)“先撐后挖”?；娱_(kāi)挖分段可根據(jù)開(kāi)挖條件、環(huán)境影響和結(jié)構(gòu)分縫位置等綜合分析，一次開(kāi)挖暴露的維護(hù)邊長(zhǎng)不超50m。基坑開(kāi)挖到設(shè)計(jì)標(biāo)高后應(yīng)及時(shí)澆筑素混凝土墊層，坑底無(wú)墊層暴露時(shí)間不應(yīng)大于24h。

（2）監(jiān)控與監(jiān)測(cè)

監(jiān)測(cè)主要內(nèi)容應(yīng)包括維護(hù)結(jié)構(gòu)頂水平位移和沉降、裂縫、土體傾斜、坑外地表沉降，臨近建（構(gòu)）筑物、管線的位移、沉降、裂縫等，坑內(nèi)、外水位變化，支撐軸力等。監(jiān)測(cè)單位應(yīng)按監(jiān)測(cè)方案實(shí)施監(jiān)測(cè)。

（3）設(shè)備安裝施工要求

管廊內(nèi)設(shè)備安裝施工要求主要包括：地下管廊電氣系統(tǒng)工程的設(shè)備安裝施工要求；通風(fēng)設(shè)備施工安裝要求；消防設(shè)施施工安裝要求。

5.運(yùn)維階段風(fēng)險(xiǎn)防控

（1）運(yùn)維管理概念

綜合管廊運(yùn)維管理是對(duì)綜合管廊全生命周期運(yùn)維過(guò)程的計(jì)劃、組織、實(shí)施和控制，是與綜合管廊服務(wù)創(chuàng)造密切相關(guān)的各項(xiàng)管理工作的總稱。

（2）運(yùn)維管理目標(biāo)

綜合管廊處于城市地下，因此，其主體結(jié)構(gòu)不可避免會(huì)與地上、地下其他建（構(gòu)）筑物發(fā)生關(guān)系，管廊周邊的建設(shè)工程也有可能危害管廊主體結(jié)構(gòu)。因此，盡可能防止和降低環(huán)境因素對(duì)運(yùn)行期間的影響是綜合管廊安全防護(hù)的管理目標(biāo)。

（3）管理責(zé)任劃分

依據(jù)《國(guó)務(wù)院辦公廳關(guān)于推進(jìn)城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見(jiàn)》（國(guó)辦發(fā)【2015】61號(hào)）規(guī)定，地下綜合管廊本體及附屬設(shè)施管理由地下綜合管廊建設(shè)運(yùn)維單位負(fù)責(zé)，入廊管線的設(shè)施維護(hù)及日常管理由各自管線單位負(fù)責(zé)。

（4）運(yùn)維管理模式

根據(jù)投融資模式和運(yùn)維承擔(dān)單位不同，綜合管廊運(yùn)維管理模式主要分為委托管理模式和自建自管模式。

3.2 應(yīng)急管理及應(yīng)急處置措施

1.應(yīng)急管理原則

《國(guó)家突發(fā)公共事件總體應(yīng)急預(yù)案》提出六項(xiàng)工作原則，即：以人為本，減少危害；居安思危，預(yù)防為主；統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)，分級(jí)負(fù)責(zé)；依法規(guī)范，加強(qiáng)管理；快速反應(yīng)，協(xié)同應(yīng)對(duì)；依靠科技，提高素質(zhì)。

2.應(yīng)急管理內(nèi)容［7］

（1）根據(jù)發(fā)生和可能發(fā)生的突發(fā)事件研究制定應(yīng)急預(yù)案；

（2）建立健全和完善應(yīng)急預(yù)案體系；

（3）建立健全和完善應(yīng)急管理機(jī)制；

（4）建立健全和完善應(yīng)急運(yùn)行機(jī)制；

（5）建立健全和完善應(yīng)急法制。

3.應(yīng)急處置措施

依據(jù)綜合管廊的主要功能和運(yùn)行特點(diǎn)，按照性質(zhì)、嚴(yán)重程度、可控性和影響范圍等因素，可將應(yīng)急突發(fā)事件分為專項(xiàng)應(yīng)急突發(fā)事件及一般應(yīng)急突發(fā)事件。專項(xiàng)應(yīng)急突發(fā)事件包括火災(zāi)、爆管等，需編制相應(yīng)的專項(xiàng)應(yīng)急預(yù)案。

在事故結(jié)束24h內(nèi)形成書(shū)面調(diào)查報(bào)告并上報(bào)；召開(kāi)事故分析會(huì)，總結(jié)教訓(xùn)，排查類(lèi)似隱患，制定和落實(shí)整改方案，整改完畢后及時(shí)匯報(bào)。

在管廊應(yīng)急處置中要堅(jiān)持以人為本的原則，把人身安全放在首要位置。同時(shí)，應(yīng)定期開(kāi)展有關(guān)員工應(yīng)急安全方面的培訓(xùn)，提高員工安全意識(shí)，確保自身安全。

4 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了城市綜合管廊的發(fā)展、現(xiàn)狀、特點(diǎn)，并以風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和評(píng)價(jià)為重點(diǎn)，針對(duì)城市地下綜合管廊安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)現(xiàn)狀進(jìn)行全面分析，并提出了管控措施和解決思路，為城市綜合管廊建設(shè)的良性發(fā)展提供了技術(shù)保障。

城市綜合管廊是組成結(jié)構(gòu)復(fù)雜、影響因素多變的綜合性系統(tǒng)，在風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和評(píng)價(jià)方面，目前仍存在較大局限性和不足。下一步對(duì)管廊風(fēng)險(xiǎn)源的辨識(shí)及評(píng)價(jià)應(yīng)著重從以下幾方面入手：

1.應(yīng)更深入地探究各類(lèi)事故的發(fā)生規(guī)律和特點(diǎn)。

2.優(yōu)化現(xiàn)有安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和評(píng)價(jià)體系，形成完整的城市綜合管廊風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及防控理論。

3.要注重管廊信息化、數(shù)據(jù)化、智慧化的發(fā)展方向，形成監(jiān)控、預(yù)警、云計(jì)算、大數(shù)據(jù)于一體的綜合性信息化系統(tǒng)。