風(fēng)險管控視域下開展大標(biāo)段地鐵安全施工技術(shù)研究

摘要：簡要介紹了某城市軌道交通1號線二期大標(biāo)段工程概況，對該地鐵工程施工進(jìn)行了危險源辨識和風(fēng)險評價，并以此為依據(jù)從隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、導(dǎo)洞和隧道施工、深基坑降水和排水施工等3個方面闡述了危險源控制措施，出色完成了該地鐵工程施工任務(wù)，實現(xiàn)了安全施工預(yù)期目標(biāo)，驗證了風(fēng)險管控視域下開展大標(biāo)段地鐵安全施工技術(shù)具有可行性和實用價值。

關(guān)鍵詞：風(fēng)險管控；危險源；辨識；風(fēng)險系數(shù)

0" "引言

由于城市交通的快速發(fā)展，地面交通模式已經(jīng)不能適應(yīng)通行需求，很多城市都將交通網(wǎng)絡(luò)轉(zhuǎn)向了地下，由此引發(fā)了一場城市地下軌道交通建設(shè)熱潮[1]。地下軌道交通具有快捷、高效的特點，在運行過程中得到了人們的普遍好評。為了加快城市智慧交通建設(shè)，持續(xù)緩解城市地面交通擁擠狀況，讓地鐵建設(shè)發(fā)揮出應(yīng)有作用，已經(jīng)成為城市交通健康發(fā)展的重要保證[2]。

相對于其他工程，地鐵工程工期較長，操作復(fù)雜，受自然條件影響較大，容易發(fā)生安全事故。在地鐵工程施工過程中發(fā)生的安全事故，其原因具有多樣性和復(fù)雜性，但是沒有開展安全風(fēng)險評估和采取控制措施，是發(fā)生安全事故的主要原因之一[3]?；诖?，本文結(jié)合地鐵工程施工實例，闡述了在風(fēng)險管控視域下開展對大標(biāo)段地鐵工程安全施工技術(shù)的研究。

1" "工程概況

某城市軌道交通1號線二期大標(biāo)段工程，全長為11.25km，全線共設(shè)置10座車站。施工區(qū)域內(nèi)軟土層分布厚度超過30m，埋深超過35m。

通過查閱該工程設(shè)計圖紙和地質(zhì)勘探可知，該區(qū)域內(nèi)存在兩種較為特殊的地層結(jié)構(gòu)，第一層為土黃、灰白色中粗砂、含卵礫石粗砂、礫砂，局部夾少量黏性土、含淤質(zhì)黏性土，揭露層厚度為0.85～10.9m；第二層為土黃色黏土、花斑黏土，土質(zhì)較均勻，少量含砂礫，黏性好，揭露層厚為0.8～9.9m。由于這兩種土層的存在，進(jìn)一步增加了該工程的施工難度，同時施工安全無法得到有效保障。

2" "危險源辨識

2.1" "危險源辨識內(nèi)容

對設(shè)計圖紙和施工現(xiàn)場實際情況進(jìn)行分析，認(rèn)為該大標(biāo)段地鐵工程施工危害因素較多，需要在風(fēng)險管控視域下開展安全施工作業(yè)。為此建立了施工現(xiàn)場安全管理體系，從安全組織、施工管理、施工作業(yè)、施工環(huán)境等方面，對危險源開展了全方位、全過程辨識。

安全組織危險源辨識方面，包括安全規(guī)章制度、安全管理機(jī)構(gòu)、安全生產(chǎn)投入、安全專項方案等方面；施工管理危險源辨識方面，包括施工用電、機(jī)械作業(yè)、防水作業(yè)、材料使用、交通運輸?shù)确矫?；施工作業(yè)危險源辨識方面，包括基礎(chǔ)施工、支護(hù)施工、樁體施工、基坑施工、盾構(gòu)施工、襯砌施工、鋼筋加工、高處作業(yè)、降水施工、管線施工等方面；施工環(huán)境危險源辨識方面，包括防凍、防暑、防洪、防塵等方面。

以上辨識內(nèi)容，實質(zhì)上包括施工人員、施工機(jī)械、施工材料、施工方法、施工環(huán)境等5個方面的施工要素。在列出具體的危險源之后，從中識別出主要危害因素，分析其危害原因、可能導(dǎo)致的事故，評價出危害級別，制定出控制措施，并對風(fēng)險進(jìn)行管控。

2.2" "危害因素的耦合

在各種危害因素的共同作用下，地鐵施工現(xiàn)場安全管理體系呈現(xiàn)出一種動態(tài)的、相互依存、互相影響、互相制約、相互作用的耦合特征。在多個危害因素的耦合過程中，其相互作用可由下列公式表示：

（1）

式（1）中：T（a，b，c，d）表示4種危害因素的耦合；H、I、J、K分別表示4種類型的危害來源；Ph，i，j，k表示風(fēng)險發(fā)生可能性的量化數(shù)值。

通過上述公式計算得出的T值越大，說明多個危害因素的耦合程度越高，施工現(xiàn)場安全管理體系存在的風(fēng)險就越高，反之同理。

3" "風(fēng)險評價

3.1" "量化風(fēng)險系數(shù)

為了控制危害因素、實現(xiàn)安全施工目標(biāo)，對危害因素的風(fēng)險概率進(jìn)行評估，在此基礎(chǔ)上對風(fēng)險系數(shù)進(jìn)行進(jìn)行量化。該地鐵施工潛在風(fēng)險系數(shù)的表達(dá)式為：

R=PC" " " " " " " " " " （2）

式（2）中：R表示地鐵施工潛在風(fēng)險系數(shù)值，P表示施工中發(fā)生的風(fēng)險概率；C表示風(fēng)險發(fā)生后造成損失的嚴(yán)重程度。為使P值的選擇更為準(zhǔn)確，設(shè)置了P值評估表，如表1所示。

3.2" "劃分危害級別

為了控制危害因素、實現(xiàn)安全施工目標(biāo)，按照計算得出的潛在風(fēng)險系數(shù)值，對地鐵施工潛在風(fēng)險系數(shù)進(jìn)行危害級別劃分。該地鐵工程施工風(fēng)險危害級別劃分如表2所示。

4" "施工項目危險源控制措施

在完成地鐵施工危險源辨識、風(fēng)險評估，并評價出危害級別后，須先針對具體施工項目制定出控制措施，再開展相應(yīng)施工作業(yè)?，F(xiàn)以該地鐵工程的隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計、導(dǎo)洞和隧道施工，以及深基坑降水和排水施工為例，落實危險源控制措施，開展相關(guān)活動。

4.1" "隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計

4.1.1" "隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)力學(xué)參數(shù)

在進(jìn)行隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計之前，計算其支護(hù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)參數(shù)即等效彈性模量。支護(hù)結(jié)構(gòu)等效彈性模量計算公式如下：

（3）

式（3）中：E表示支護(hù)結(jié)構(gòu)等效彈性模量；E0表示支撐體系彈性模量；S表示支護(hù)面積；S0表示混凝土材料面積；Eg表示支撐體系中鋼筋結(jié)構(gòu)的彈性模量；Sg表示鋼筋材料的面積。

4.1.2" "隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計思路

根據(jù)式（2）計算出的支護(hù)結(jié)構(gòu)等效彈性模量，并參考施工現(xiàn)場具體地質(zhì)和地面建筑等情況，完成地鐵隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計。

在設(shè)計隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)之前，必須對其周邊鄰近建筑進(jìn)行全面檢查。對隧道周圍建筑物、地面及地下管線等制定保護(hù)方案。并考慮在隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)施工期間的綜合監(jiān)測工作，做好監(jiān)測點的布設(shè)、初始數(shù)據(jù)的測試和檢測儀器的調(diào)試等各項工作。

為了保證大標(biāo)段地鐵隧道工程支護(hù)結(jié)構(gòu)的堅固性能，對隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)造成的影響進(jìn)行全面考慮，并根據(jù)隧道的截面尺寸，對其支護(hù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計[4]。在設(shè)計地鐵隧道支護(hù)結(jié)構(gòu)時，本文提出了二次襯砌與初期支護(hù)緊密結(jié)合的新的設(shè)計思路。

4.2" "導(dǎo)洞和隧道施工

4.2.1" "危險源辨識

在大標(biāo)段地鐵施工中，設(shè)置導(dǎo)洞給建立中間隔板和側(cè)墻提供了便利條件，并為后續(xù)隧道施工提供了支撐條件。導(dǎo)洞礦可以承擔(dān)隧道施工期間由于圍巖擾動而產(chǎn)生的環(huán)境荷載，可以減輕環(huán)境因素對隧道施工的影響。由于地下洞室上方存在兩大關(guān)鍵建筑物，如果施工方法不合理，將直接威脅到地面建筑物和地下洞室的安全。

4.2.2" "導(dǎo)洞施工

在危險源辨識的基礎(chǔ)上，落實危險源控制措施、選擇適宜的施工方法非常必要。在認(rèn)真分析研究后，選擇了階梯法進(jìn)行導(dǎo)洞施工。施工過程按照由高到低的順序施工，即先完成上臺階的開挖和初期支護(hù)，再完成下臺階的開挖和初期支護(hù)。為了確保初期支護(hù)有足夠的時間和空間，并能形成一個穩(wěn)固的支撐系統(tǒng)，上、下兩個臺階的間隔為15m，不設(shè)臨時橫撐。

4.2.3" "隧道施工

根據(jù)危險源辨識、隧道斷面尺寸和地質(zhì)情況，對隧道采取分段施工方式。同時采用現(xiàn)場實測方法，對圍巖位移、縱隔和支護(hù)應(yīng)力等參數(shù)，與設(shè)計參數(shù)進(jìn)行比較。當(dāng)發(fā)現(xiàn)有不正常的數(shù)據(jù)時，應(yīng)立即停止施工，重新安排施工計劃。在隧道施工過程中，始終落實危害因素管控措施，實時管控危害因素動向，確保施工安全。

4.3" "深基坑降水和排水施工

4.3.1" "深基坑周邊降水

該大標(biāo)段地鐵工程有的施工地段地下水豐富，對地鐵深基坑施工構(gòu)成危害因素，須在深基坑施工之前制定出危害因素控制措施后，按照控制措施進(jìn)行施工。

采取井點降水措施，即在深基坑地面周邊設(shè)置若干井點，通過真空抽水設(shè)備將地下水不停地抽到地面，以此降低地下水位，起到良好的固結(jié)土體效果[5]。此外根據(jù)降水需求，還可在深基坑地面附近設(shè)置若干集水井，在集水井下面安裝潛水泵抽出地下水，亦可達(dá)到降水目的。

4.3.2" "深基坑內(nèi)部排水

在深基坑地面上設(shè)置縱、橫兩個方向的排水管道、排水池和沉淀池，用來收集和引流深基坑內(nèi)部的地表水[6]。在深基坑底部設(shè)置排水溝和集水池，并在集水池中安裝抽水泵，用來收集和排出深基坑內(nèi)部滲入的水流。深基坑底部排出的水流經(jīng)地面上設(shè)置的排水池和排水管道，經(jīng)沉淀池沉淀、凈化處理后，排放到城市污水管網(wǎng)中。

5" "施工風(fēng)險控制效果

經(jīng)過風(fēng)險源辨識、危害級別劃分、制定和落實風(fēng)險控制措施，完成了該大標(biāo)段地鐵工程施工任務(wù)，實現(xiàn)了事故為零的安全目標(biāo)。根據(jù)該地鐵工程施工過程，對5種施工要素進(jìn)行風(fēng)險控制的良好表現(xiàn)和具體數(shù)據(jù)，對該地鐵工程施工過程的實際風(fēng)險系數(shù)值進(jìn)行分析計算，并劃分出各自的實際危害級別。地鐵施工實際風(fēng)險系數(shù)值和危害級別評價結(jié)果如表3所示。

由表3中評價結(jié)果可知，5種施工要素的實際風(fēng)險系數(shù)值均不超過10，危害級別均為IV（即基本忽略級），也就是經(jīng)過風(fēng)險源辨識、危害級別劃分、制定和落實風(fēng)險控制措施，基本上消除了危險源分析時存在的重大危害級別。

由此得出結(jié)論：結(jié)合具體工程實例闡述的“風(fēng)險管控視域下開展大標(biāo)段地鐵安全施工技術(shù)”可保障施工人員的生命安全，可實現(xiàn)地鐵工程的施工安全和施工質(zhì)量目標(biāo)，可提高地鐵工程的社會效益和施工單位的經(jīng)濟(jì)效益。

6" "結(jié)束語

本文將施工安全性提升作為首要目標(biāo)，緊密結(jié)合地鐵工程實例開展了風(fēng)險管控視域下開展大標(biāo)段地鐵安全施工技術(shù)研究。

該地鐵工程完工后，根據(jù)其在施工過程中對5種施工要素進(jìn)行風(fēng)險控制的具體數(shù)據(jù)進(jìn)行了實際風(fēng)險系數(shù)和危害級別的評價，評價結(jié)果表明該安全施工技術(shù)達(dá)到了預(yù)期的施工安全和施工質(zhì)量目標(biāo)。

今后，還將針對多條地鐵工程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險問題，作進(jìn)一步研究，以便完善地鐵工程風(fēng)險管理對策和安全施工技術(shù)。

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