地下工程關鍵安全危險源識別

何永保 莊均祿

1 危險源的定義及識別方法

危險源是指可能導致傷害或疾病、財產損失、工作環境破壞或這些情況組合的根源或狀態。施工安全危險源是指由于施工活動，可能導致施工現場及周圍區域人員傷亡的潛在不安全因素。控制安全事故的發生，必須首先辨識危險源，然后才能采取相應的措施控制危險源帶來的安全風險。

安全危險源一般可以從時間和空間兩個方面進行辨識，時間主要是指施工的流程，安全事故往往跟施工的關鍵環節作業不到位有關系;而空間主要是指施工的環境，包括周邊環境及作業現場環境。

安全風險源之間是相互聯系的，它們不但能通過一定的相互關系和約束條件形成復合風險源，還能互為影響因素，在一定條件下相互觸發。因此，不能孤立地對風險源進行分析，而要以聯系的觀點進行分析。在地下工程項目施工的安全風險源中，有些風險源對項目的潛在影響程度最為顯著，這類風險源被稱為關鍵風險源。確定關鍵安全風險源有利于對安全風險的有效控制，降低風險的不利影響。

一些安全事故發生以后，常常誘發出一連串的其他安全事故接連發生，這種現象叫安全風險鏈。風險鏈中最早發生的起作用的安全風險源稱為原生安全危險源;而由原生安全危險源所誘導出來的危險源則稱為次生安全危險源，由此還可以導生出一系列其他安全事故，這些可泛稱為衍生安全危險源。當然，安全事故發生的過程往往是很復雜的，有時候一種安全事故可由幾種安全危險源引起，或者一種安全危險源會同時引起好幾種不同的安全事故。這些安全危險源中既有突發性的，如物體打擊、高處墜落、土體坍塌;也有如滲水、管涌、地面沉降、隆起等在較長時間中才能逐漸顯現的漸變性的安全危險源。

在地下工程施工過程中，不同的施工方法、不同的地質條件發生事故的類型和概率不盡相同，甚至在同一地質條件下的同一隧道的不同部位，事故發生的類型和概率也相差很大。下面針對幾種常見的施工方法進行關鍵危險源的辨識。

2 明挖法危險源識別

地鐵明挖法施工過程根據其施工、開挖方法可分為支護型開挖和無支護型開挖兩種方式。其中，有支護的明挖法基坑施工過程主要包括以下內容:圍護結構、支撐體系、土方開挖(工藝及設施)、降水工程、地基加固、監測、環境保護工程。無支護的明挖法放坡開挖一般包括以下內容:降水工程、土方開挖、地基加固及土坡護面。

地鐵明挖法施工過程中深基坑支護體系主要包括擋土結構和支撐結構。擋土結構主要用來承受土壓力、水壓力的作用;支撐結構主要用來支撐擋土結構，保持深基坑內的整體穩定性和剛度。常用的擋土結構主要有重力式水泥土攪拌樁、鋼筋混凝土灌注樁、地下連續墻、SMW工法、高壓旋噴樁、預制混凝土板樁、鋼板樁等。常用的支撐結構主要形式為內支撐以及外拉錨等。

對于無支護的放坡開挖由于設計放坡太陡，或雨水管道漏水等原因導致土體抗剪強度降低，引起基坑邊土體滑坡。

國內如北京、上海、天津、深圳、廣州、南京等地的城市地鐵建設中，由于受周邊環境條件所限，地鐵明挖法普遍是以支護開挖為主要形式。因此以下介紹的事故類型集中在有支護的基坑開挖過程中。正是由于地鐵明挖法多以深基坑有支護體系開挖形式為主，因此地鐵明挖法也就具備了深基坑施工過程的主要特點［1-3］。

明挖法施工程序一般可以分為:圍護結構施工→內部土方開挖→工程結構施工→管線恢復及覆土。由于降水施工過程、圍護施工過程、開挖施工過程是基坑有支護開挖過程中的關鍵工序，而深基坑工程事故形式與支護結構形式、工程地質、水文地質差異很多，產生深基坑工程事故的原因很復雜，對其嚴格分類是很困難的，粗略的分類如圖1所示。

圖1 基坑工程事故分類

3 盾構法危險源識別

盾構法施工的工序較為復雜且施工精度及技術含量很高，利用盾構作為開挖地下土體及支護土體和拼裝隧道襯砌的機具，掘進一環，拼裝一環，循環工作，直至完成整條隧道，其主要施工步驟為:

1)在盾構法施工隧道的起始端和終端各建一個工作井，分別稱為始發井和到達井(或稱拼裝室、拆卸室);

2)盾構在端頭井內拼裝就位;

3)洞口地層加固;

4)依靠盾構千斤頂推力(作用在已拼裝好的襯砌環和工作井后壁上)將盾構從起始工作井的墻壁開孔處推出(此工序為盾構出洞);

5)盾構在地層中沿著設計軸線推進，在推進的同時不斷出土和安裝襯砌管片;

6)及時向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動和固定襯砌環位置;

7)盾構進入終端工作井并被拆除(此工序為盾構進洞)，如施工需要，可穿越工作井或盾構過站再向前推進。

盾構法施工的主要安全危險源如圖2所示。

圖2 盾構法主要安全危險源

4 淺埋暗挖危險源識別

淺埋暗挖施工的基本作業由開挖和支護兩大作業構成。前者是采用各種方法將隧道斷面開挖成與設計輪廓相符的斷面;而后者是確保施工過程和結構物運營過程的安全而采取的結構措施［4，5］(見圖 3)。

圖3 施工過程主要作業流程

圖4 淺埋暗挖法主要安全危險源

暗挖施工需要人員長時間在地下開挖形成的空間中進行施工作業，風險較大，一旦發生事故，造成的人員傷亡情況較為嚴重。

淺埋暗挖法的重大危險源是管線斷裂以及開挖過程中產生的土體坍塌和地面塌陷。要對周邊管線進行保護，不能讓管線有過大變形。否則就會造成管線開裂，引起漏水，導致事故發生，如圖4所示。

在軟弱地層中采用淺埋暗挖法施工的核心問題是在輔助工法中因水土流失而產生的地層沉降。礦山法的重大危險源——支撐(襯砌支護)失穩，危害表現為相鄰建(構)筑物或地表變形嚴重或圍巖坍塌或地下涌水。

5 結語

對地下工程施工安全危險源從時間和空間兩個角度進行了識別，分析了這些危險源之間的相互作用，詳細對明挖法施工、盾構法施工和淺埋暗挖施工工藝中的關鍵危險源進行辨識，得到各安全施工中需要重點關注要點，可供地下工程安全施工參考。

［1］ 趙志縉，應惠清.簡明深基坑工程設計施工手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，2000:176-345.

［2］ 劉建航，侯學淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1997.

［3］ 龔曉南，高有潮.深基坑工程設計施工手冊［M］.北京:中國建筑工業出版社，1998.

［4］ 江見鯨，龔曉南，王元清，等.建筑工程事故分析與處理［M］.北京:中國建筑工業出版社，1998.

［5］ 關寶樹.地下工程概論［M］.成都:西南交通大學出版社，2001.