關于地鐵施工中安全風險研究

中鐵五局集團有限公司哈牡客專項目經理部

摘要：近幾年來，地鐵建設施工中安全事故層出不窮，如何采取合理的措施與方法，有效的規避各種潛在風險，使地鐵建設過程中，既能夠保證自身項目的安全性又不給周邊各種環境、建筑設施帶來安全隱患，特別是對城市地下管線的防護，這都是城市地鐵建設的重要課題。文章針對地鐵施工過程中存在的安全影響因素進行逐一分析，通過比較各安全影響因素的內容，有針對性地提出了對策建議，為我國地鐵建設服務，供同行參考。

關鍵詞：地鐵施工；建設；安全因素；盾構法施工

1、背景概述

盡人皆知，地鐵，即在地下承擔運輸功能的一個獨立、封閉的有軌運輸系統，通過自動化設備和信息設備，對地下環境進行實時監控和管理，保證地下運輸安全、有序的一種運輸方式。在城市交通運輸中，以地鐵為代表的地下空間運輸工具，正處于高速發展時期。地鐵作為一種方便、快捷、準時的交通工作，深受廣大城市市民的喜愛。

據統計，我國已建、或者正在建設地鐵城市有北京、上海、杭州、武漢、鄭州、南京、天津、蘇州、成都、深圳、廣州、西安、青島、重慶、無錫、哈爾濱、佛山、長沙等地。

然而，隨著地鐵建設的規模逐漸擴大，有關地鐵的安全問題正面臨復雜多變的情況，因此，對地鐵建設中的風險因素進行研究，對將來的地鐵建設的安全管理工作，起到至關重要的作用。

由于地鐵處于城市地下，因此地上的道路情況、氣候條件等，對地下的地鐵系統影響較小。由于地鐵項目在城市運輸中起到方便、快捷、安全的作用，因此，地鐵項目在大城市中逐步開展，而地鐵項目的建設周期較長，一般的地鐵項目僅一條線路，從項目立項到后期的施工，最后到試運行，需要5年左右的時間。

因此，由于項目建設周期較長，地鐵項目在建設過程中，會遇到各種不同的風險因素，本研究中主要針對地鐵施工中的風險因素進行分析，為其他地鐵建設提供決策參考。

2、地鐵建設中的風險分析

風險源指的是一個系統中潛在的危險，可能會對人員、設施造成重大損害的因素。

對建設項目的安全管理，通常可以歸納為對該項目中的風險源的管理。而風險源的產生，可能是由于多種因素產生，由于施工現場的環境多變，因此可能產生的風險因素眾多，需要逐步分析，通過對風險因素的管理，將可能產生的風險源控制在初期，避免其產生大的危害。

2.1 地鐵施工的特點

2.1.1 施工方法復雜多樣

地鐵施工區域通常處于城市中心，因此施工方法需要考慮城市交通、地面建筑物分布、環境保護等問題，除此之外，還應該考慮到施工方式對城市居民生活的影響。

一般的施工方法有明挖法、蓋挖法、噴錨暗挖法等，不同的施工方法所適用的范圍也不盡相同。

2.1.2 施工周期長

地鐵項目，從項目立項到設計、施工、以及竣工之后試運行，到最后投入使用，需要經過漫長的施工期。由于施工周期長，所以會有一些政治因素、經濟因素、不可抗力等風險的影響。

2.1.3 地理環境復雜

由于地鐵項目不部分是地下施工，在盾構機進行地下挖掘過程中，難以準確把握掘進方向的地理環境，因此對于復雜情形，例如產生涌水、流沙等，會對地鐵的施工工作產生嚴重的影響，嚴重的甚至發生較大的安全事故。

2.1.4 施工設備復雜

由于地鐵施工項目復雜多變，為了應對復雜的施工環境需要各種大型的機械設備，例如有盾構機、挖掘機、抓斗機、混凝土車、吊車、送風機、打樁機等，因此需要對機器設備制定嚴格的管理制度，防止安全事故的產生。

2.2 施工風險因素的種類

通過查閱國內外的已有研究，以及我國目前地鐵建設中的事故因素，可將引發危險源的風險因素主要概括為以下幾類，見表1。

2.3 盾構法施工中的排土量控制

現代化的地鐵施工在地下掘進中都采用盾構機，盾構機在掘進中節省人力、施工速度快、精度高、不受氣候條件的影響，因此有著廣泛的應用。

有關盾構機的工作原理，如圖1所示。

表1 影響地鐵施工安全的因素匯總

目標一級指導二級指導指標含義

影

響

地

鐵

施

安

全

的

因

素

分

析自然因素暴雨洪水暴雨、洪水會導致地下水位上升，導致地下用水，增加施工難度

地震對施工設備的精度產生影響，嚴重的產生施工區的塌方

雷擊對施工區的設備產生供電損害

經濟環境只有城市經濟總量達到一定程度，才能保證地鐵不隨造價影響而停滯

社會因素政治環境地鐵建設需要穩定的政治環境作為支撐，才能完成百年大計的要求

交通環境地鐵一般處于主干道的地下，需要交通路段不過于復雜

地下管線施工過程中遇到地下管線易導致事故的發生，因此地下管線應該合理

施工因素施工設備設備的先進程度直接影響施工效率和施工安全

施工技術先進的施工技術可以提高施工效率，縮短施工周期，減少安全隱患

施工間距部分地鐵會途徑建筑地下，間距過小的建筑會阻礙施工

人員因素現場管理現場管理人員可以第一時間對安全隱患進行排查和管理

人員素質參與地鐵施工的人員提高工作過程中的安全意識，能有效減少安全事故

圖1 盾構機的施工原理

盾構機的使用已有近180年歷史，最早出現在英國，隨后日本、德國進行了發展。

隨著我國的地鐵建設逐步增多，擁有自主知識產權的盾構機國產盾構機隨之出現，并出現在我國大城市的地鐵建設中，為保證地鐵的順利施工提供了技術保障。本研究中對盾構法施工中的施工安全影響因素排土量進行具體分析。

單位掘進循環過程中的開挖土量Q，計算公式為：

Q （1）

其中：

Q為開挖土的計算體積；

D為盾構外徑；

St為掘進循環長度。

Q3=Q2-Q1 （2）

其中：

Q1表示送泥體積，m3；

Q2表示排泥體積，m3；

Q3表示排土體積，m3。

通過比較Q3和Q的大小，根據式1.1和式1.2，可以確定排土量是否符合控制要求。Q3大于Q時候，一般表示涌水；而Q3小于Q時，一般表示泥漿流失。

由此可以確定盾構機在掘進過程中是否對土體產生了擾動，以此控制施工過程中的安全風險。

3、設備安裝工程的主要風險管理內容

3.1 安全管理統一協調指揮

按照建設單位的統一安排、要求，提報施工計劃，并按審批的計劃進場組織施工。在建設單位的統一協調下，積極與相關單位簽訂安全管理協議，確定施工方案及影響范圍，指派專職安全人員監督本單位的施工，加強與各相關單位的協調溝通。按時參加建設單位召集的施工協調會議，通報研究問題，加強協作。

3.2 軌行區作業安全管理

參照鐵路營業線施工安全管理規定，按照建設單位的要求，嚴格執行請銷點登記制度，嚴格按照批準的施工計劃進行施工，嚴禁無計劃、超范圍、超計劃施工。未經批準，任何人不得擅自進入軌行區。施工時指派經過培訓合格的聯絡員、現場防護員加強施工防護。

3.3 消防安全管理

包括施工原材料的存放，設備包裝物及時清理，易燃、易爆、危險化學品的搬運、使用，滅火器材的配置、管理，電焊等動火作業的申請與審批。

3.4 防汛管理

對于設備施工單位來說，防汛管理主要是事先排查出入口、風亭、設備材料運輸井的防雨、防洪情況，做為危險源辨識的一個重要部分。對有隱患的部位積極提出意見，并做好防范措施。

3.5 作業人員管理

統一辦理進入隧道許可證件，進入車站和軌道區的人員須經培訓許可，掌握地下作業面情況及安全應急知識后方可進入。并對進入地下作業人員實行統一登記、清點制度，確保人員的進出安全。

3.6 防護設施與文明施工管理

地鐵工程臨邊長、孔洞多，施工交叉作業多，必須保證作業場所的洞口、臨邊防護設施完好，堅持做到先設牢固的臨邊防護再施工，孔洞用堅實的鋼板堵好墊平。同時做到施工區域邊界燈具照度滿足施工作業要求，進場作業人員穿防護衣，戴好安全帽等。文明施工方面做到場地整潔有序、及時清除廢棄物，材料設備的堆放整齊，確保工完料凈場地清。對施工的成品和半成品設置警示標志和必要的說明，避免損壞。

4、地鐵安全施工的對策建議

4.1 制定現場安全管理責任制度

由于地鐵施工現場存在大量的施工器具，且大型機械器具的造價成本較高，操作復雜，因此需要對現場切實進行有效管理，避免不必要的安全事故產生。另外，地下施工的環境惡劣，氧氣密度低，需要對通風設備進行有效檢查，通過制定現場安全管理制度，對人員和機械器具的管理做到面面俱到，提高施工現場的安全管理水平。

4.2 強化人員安全意識

安全始終處于第一的關鍵位置，只有將工作人員的安全意識提高起來，才能對施工現場的安全管理提供保障。提到施工由于處于地下施工，施工過程中對前進方向的土質、土體的穩定性等都無法準確了解，需要在掘進過程中時時刻刻注意安全，遇到復雜地形及時上報處理。對于施工過程中出現的涌水，及時排出，防止發生土體滑坡等安全事故。

4.3 制定先進的預警系統

地鐵施工區的屬于長距離施工，每一個施工區的端口都距離較遠，一旦發現問題需要及時處理，需要較快的反應時間。因此，建立先進的預警系統，能夠在發現問題的時候及時提供風險預警，為管理人員提供有效的反應時間。例如，制定土體監測系統，通過該系統可以及時監測土體的擾動情況，有利于保持施工過程的安全穩定。

4.4 采用先進的機械設備

在技術革新過程中，應該采用新的技術和新的施工設備，在同等施工條件下，新的設備一般能夠提供更高的施工效率，以及更安全的施工防護，有利于減少安全事故。積極借鑒國外的先進技術和先進設備，通過比較我國與之存在的差異，取其精華去其糟粕，將更好的方法因地制宜地運用到我國工程領域，為我國的現代化事業服務。

5、結束語

綜上所述，本研究通過分析了我國地鐵施工過程中影響施工安全的因素，同時針對我國地鐵施工過程中盾構法的排土量控制，從理論上解釋了排土量的計算規則以及排土量控制依據，為盾構法施工過程中的排土量控制提供了理論參考。最后，根據地鐵施工中的安全影響因素，有針對性地提出了控制意見，為我國地鐵安全施工提供決策建議。

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