我国地铁工程建设安全风险控制及管理研究

龙源期刊网我国地铁工程建设安全风险控制及管理研究作者：刘奎良来源：《科技信息·中旬刊》2018年第03期摘要：自1965年我国首条地铁在北京开工建设以来，短短50余年间，我国地铁工程建设发展之快速、规模之宏大，在全球范围内亦属罕见。因地铁工程具有施工周期长、周边环境复杂、不可预见因素多等特点，安全事故频繁发生于施工现场，施工安全问题越来越突出。例如，上海地铁4号线管涌、北京地铁10号线工地地面坍塌、广州地铁4号线塌方、南京地铁2号线滑坡等。地铁工程建设事故一旦发生，往往是特、重大事故，不仅要承担巨大的经济损失，还将带来严重的不良社会影响。地铁工程作为一项高风险建设工程，亟需对其施工过程中的安全风险控制及管理进行深入研究。国外方面，美国、欧洲等正积极开展安全风险管理在地下工程中的应用研究；自2004年以来，国际隧道协会每年年会的主题均围绕安全、费用与风险展开；风险管理的应用更是与项目管理日趋结合。国内方面，安全风险管理的研究与实践起步都比较晚，目前相关研究主要集中在风险分析和评估方面，对于建设过程中的安全风险控制及管理缺乏深入研究。关键词：地铁工程建设；安全风险；控制及管理引言现阶段，我国的城市化进程不断加快，大量的人口涌入城市中。地铁作为城市交通系统的重要组成部分，以其便捷、准时率高等优势能够满足人们越来越高的交通需求，并占据了重要地位。最近几年，由于国家积极开展城市化建设工作，此时地铁的发展速度在无形之中提升，如今已有超过四十个的城市获取了建造地铁的资质，在不远的将来将会有更多的城市能够通行地铁。不过，因为地铁的性质较为独特，通常处在人流量较为集中的区域，而且是覆盖在地表之下的，其周边的环境非常复杂，工作难度较高，面对的危险要素多。正是因为地铁项目的风险较高，所以非常受广大民众和国家机构的重视。地铁施工中时常会受到外界因素的干扰，如水文地质、周边建筑，因此施工难度和安全风险不断加大。1城市地铁工程项目概述选择城市中心的繁华区域建设地下铁道，其沿线临近周边环境必然存在建筑物、地下管线与桥梁等，甚至还有很多建筑与地下管线长期未接受维修，其本身的结构强度偏低，一旦出现扰动就会发生形变，被破坏。但受到环境限制以及交通的要求，新建的线路必须要在高架桥与人行天桥桩基的侧面亦或是下方穿过，也可能在高层建筑的下方或者是管线的下方通过，也必须在既有建筑物附近建设施工。需要注意的是，无论使用浅埋明挖的方法，亦或是盾构法与明挖法，均会导致地层当中的地下水水位发生变化，而附近土层的应力场也同样会随之改变。在这种情况下，周边地层土体会有所变形，致使建筑物与地下管线出现位移、倾斜或者是移位等现象，严重威胁市政基础设施与建筑物等的安全。如果是普通的地下工程，对于环境没有特殊龙源期刊网要求，那么安全风险控制工作的核心一般就是工程项目本身的结构稳定性及安全性，而支护结构与地表沉降允许变形的标准和工程项目的施工难度、水文地质条件及工程地质存在直接的联系，已经具备了成熟经验可以直接借鉴，同样也形成了统一的变形控制标准要求。但如果是临近建筑物城市地下工程，则不仅要确保其结构的安全性，同样要考虑附近环境的安全性，而支护结构与地表沉降控制标准则与附近建筑物及地下管线等抗变形能力存在直接的联系。结合相关资料内容调查结果发现，受地下工程施工建设影响而引发的临近建筑物倾斜及道路塌陷等事故发生概率相对较高。由此可见，城市地下工程的建设具有较高的风险系数，同样也相对复杂，须在建设过程中构建健全的工程建设环境安全技术管理体系。2地铁车站建筑工程中的安全风险源分析2.1工程设计过程中存在的安全风险地铁车站人流量大，保证其施工质量安全至关重要，车站的合理性设计是提高其施工质量的前提保障，如果设计出现问题，则会给工程后期埋下很大的安全风险：①设计人员如果专业技能不达标，会导致建筑工程设计存在很大的缺陷，地铁车站的建筑设计需要考虑结构、材料、强度、机电、人性化需求等等诸多方面，没有扎实的专业能力，在设计中往往顾此失彼，考虑欠缺，设计图纸存在漏洞，施工建设中不停的修改图纸，不仅质量安全难以保障，而且延误工期；②设计过程中如果不遵循相关技术标准，不严格按照质量控制程序进行图纸设计，也会导致设计方案质量不合格，增大工程施工的安全风险；③地铁车站建筑设计前必须进行地质勘探，根据精确的地质报告合理进行结构、强度等的优化设计，如果为赶工期，在地质勘探不严谨的情况下盲目设计，则后期施工中很可能出现塌方、地表沉降等安全事故，风险较大。2.2工程施工中存在的安全风险（1）土方开挖，如果土方开挖不规范、开挖保护不周全或者开挖防护存在缺陷等，会出现塌方、地下管线受损、高空坠物伤人等风险。（2）基坑工程，深基坑施工是地铁车站建设中非常重要的环节，如果基坑工程施工不遵循技术规范、质量不达标，往往会带来很大的安全风险。如基坑抽水、排水施工不到位或是防水工作没做好，不仅会影响施工进度，一旦在施工过程中地下水位涌现，对工程施工安全也会带来很大的威胁；另外，基坑结构设计不合理，在施工过程中也会出现意想不到的安全风险，如整体或者局部出现失稳滑塌、围护结构强度不够而突发变形等，对其质量安全影响很大。（3）结构工程，结构工程施工对于保障地铁车站主体结构安全至关重要，主要包括钢筋工程、模板工程、混凝土工程以及构件安全等，在结构工程施工中，如果存在钢筋加工或布置不合理，模板尺寸错以及强度、刚度不足，混凝土的配比、浇筑、养护等存在问题，都会给工程施工带来很大的安全风险。2.3风险管理缺乏整体系统规划龙源期刊网众所周知，地铁工程较之于常见的工程要复杂很多。其牵扯的各方，比如施工方、设计方以及监理方等彼此间的关系复杂，而且协调较为困难，导致项目的风险管理工作的难度相应的增加了很多。通过分析可知，如今我们国家的地铁建设方在开展管理工作的时候大多都存在风险管理缺少总体规划的问题，其带来的最为直接的影响就是使得责任管理的主体非常模糊，无法切实发挥出有效性，导致项目建设的各个时期都有很多的安全问题存在。3城市地铁施工风险预警机制3.1预警发布1）监测预警发布将第三方监测单位的实际监测数据与设计单位提供的监控量测控制标准相对比，监测数据超过预警标准时发布监测预警，并根据监测数据具体差异对预警的等级做出判断。监控量测控制标准由设计单位结合地铁工程具体的工程地质、水文地质及环境条件在其设计文件中给出。2）巡视预警发布施工、监理及第三方监测单位在地铁施工现场就其安全风险状态开展巡视工作，巡视人员在各工程部位巡视时发现安全隐患或不安全状态，对风险发生位置、安全状态进行分析，做出是否发布预警及预警等级的判断。3）综合预警发布对监测预警情况、巡视预警情况、风险工程状况评价以及专家提出的建议进行综合分析，判别预警等级发布预警。所发布的预警应包括预警具体所在工程部位、现场安全风险状态、初步原因等。3.2预警响应预警响应的关键是施工、监理、第三方监测等各方对预警响应的及时性，响应的及时性是风险事件能得到妥善处置的保证，关系到能否行之有效地预防或避免风险事件的发生。地铁施工风险预警发布后，施工、监理、第三方监测及安全风险咨询单位等各相关参建方应加强对预警部位监测和巡视的力度，同时及时采取相应的应对措施，避免风险的发生。由监理单位组织风险预警现场分析会对预警信息进行核实，从技术、环境风险、管理因素等角度分析原因，根据收集的信息对风险工程安全状态做出判断，最终依据现场分析意见制定风险处置方案，监理单位监督施工单位给予落实。各相关参建方应及时对预警事件进行响应，以最大限度地避免风险事件的发生或降低风险事件造成的损失。3.3消警龙源期刊网）监测预警消警由第三方监测单位负责对监测预警进行分析，对橙色监测预警部位进行安全风险状态评价，评价结果为安全时，可将橙色监测预警降为黄色监测预警；评价结果为风险较大时，橙色监测预警应升级为红色监测预警；橙色监测预警处置完毕后，由设计单位制定下次监测预警标准，以指导地铁工程现场施工。监测预警升降级流程如图1所示。2）巡视预警、综合预警消警巡视预警消警与综合预警消警应在妥善处置预警风险因素且风险工程处于安全状态之后，方可进行消警。其中，巡视预警消警工作开始于风险处置完毕后，施工单位提出消警申请，监理单位审核，第三方监测单位审批。为加强风险预警管理水平，消警若超过时限，可对相关单位进行违约处罚。综合预警消警则是施工单位提出消警申请，监理单位进行核查，必要时可召开消警分析会对预警风险安全状态进行评价，可作为消警与否的参考。4我国地铁工程建设风险控制及管理措施4.1涌/突水、突泥风险控制4.1.1不良地质超前预报及前兆识别目前，超前地质预报有地质分析法、物探法、钻探法等多种方法，可根据距离远近采用不同方法。例如，掌子面钻机超前水平钻孔可预测15～20m短距离范围，地质雷达技术可预测约50m中等距离范围，TSP技术可覆盖100～200m长距离范围。在隧道施工过程中，地下暗河、岩溶、断层破碎带等不良工程地质通常会出现某些前兆标志，如出现节理或反倾节理、岩层牵引褶皱、压裂岩，或频繁出现小溶洞，以及岩石强度明显降低，围岩潮湿、泥化或疏松、变暗等等，为前兆识别提供了依据。4.1.2施工信息化动态监测在实际施工中，可以利用超前探孔采样观察携带物情况，利用收敛计监测初期支护及围岩稳定性，利用水压计和水量计测量水压及水量情况。在开挖面通过前和开挖面通过后，分别对水压、水量、水质、初期支护及围岩稳定性进行监测。施工中应进行信息化动态管理，将中长期预报和地质灾害临前预报相结合。对于难以预见的水患风险，应提前做好突发性集中突涌水/泥的应急预案。4.2盾构工程风险控制技术首先，全面了解工程施工资料，初步判断与评估风险内容和等级，同时再实施动态的风险控制，从而达到有效预防施工风险。具体措施可以着手以下几点：开展施工人员岗前培训，加强精细化施工管理的同时，并强化地面检测力度；盾构施工前，调试所有的盾构设备，确保盾龙源期刊网构施工的安全可靠性，与此同时加强设备的维护保养，从人员和制度来年各方面确保设备性能的发挥，避免出现设备故障而影响施工进展；根据风险预测制定相应的应急方案，特别是机械设备方面配备齐全，如果出现安全以外，能够第一时间予以解救。另外，盾构进洞过程中，如果洞圈水土流失现象明显，需要加快盾构的进洞进程，接着通过采用双液浆或者聚氨酯材料来实施洞圈封堵。4.3基坑工程风险控制技术为了避免基坑工程出现安全事故，需要针对地铁建设中的基坑开挖施工予以风险源控制：①挖土必须遵循先撑后挖，先降水再挖土的原则，综合考虑具体的环境监测信息数据，杜绝出现超挖事件；②当挖到标高位置时，应当马上开展混凝土垫层施工；③考虑到提高边坡的稳定程度，需要采取1：3的比例进行放坡施工，避免出现滑坡事件；④基坑工程还需要重视排水施工，如果施工处于雨季，应当及时有效的布置排水设施，避免由于大量积水造成沉陷、坍塌事故。4.4旁道施工风险控制技术4.4.1钻孔施工控制针对含承压水的粉砂地层钻孔施工，需要进行注浆加固，具体位置为钻孔施工中3～5环管片壁200～300mm，同时检查钻孔地层的加固效果。另外，采取二次开孔方式，也就是说先对孔口管以及阀门进行安置，然后通过孔口管开透管片钻孔，密封装置中压满盘根，并通过3根以上的螺杆将密封装置压紧，钻孔完成后，针对冻结管与孔口管之间的环形缝隙采用水泥以及水玻璃双液浆进行封堵。4.4.2冻结施工控制（1）要确保旁通道喇叭口位置冻土帷幕厚度符合施工要求，同时保证其已经完全胶结于管片，设置两排孔在冻结孔施工端喇叭口位置以实现对冻结的强化，设置冷冻板于对侧隧道。（2）利用金刚石取芯钻开孔，跟管钻进法下冻结管。冻结孔实施开孔之前，针对地层稳定性进行勘探。针对漏水冒泥问题的出现，需要采取水泥和水玻璃双液浆进行注浆，以提升地层性能。（3）实