復雜地鐵工程施工安全控制技術研究

王曉林

摘? ? 要：城市軌道交通具有載客量大，安全高效的優點，可以改善城鎮居民生活品質，緩解交通運輸壓力的特點。天津地鐵現已開通1號線、2號線、3號線、5號線、6號線、9號線共6條線路，對促進城市發展發揮了積極作用。天津地區地下鐵道施工地質條件不可控因素較多、地下水系復雜，在施工中面臨諸多挑戰。對復雜條件下地鐵施工的安全控制一直是城市軌道交通控制的重點，地鐵施工的建設質量，對保障人民安全，促進社會發展具有重要的推動作用。

關鍵詞：地鐵;交通運輸;安全控制;建設質量

1? 引言

近年來，城鎮人口總數與機動車保有量逐年遞增，城市交通擁堵問題日趨加重，并成為制約區域經濟發展的主要因素。地鐵運輸多存在于地下，土地占用量小，施工工期較短，通過分段施工，可快速在局部形成軌道交通格局。地鐵運輸網絡的擴張可以有效緩解了城市交通運輸壓力。地鐵工程具有運行速率快、容載人數多、安全系數高，且節能環保等特征。基于此，本文圍繞復雜地鐵工程施工安全控制展開系統探究，通過對不同條件下地鐵復雜地質條件的特征，針對不同施工工藝，探索較全面的質量控制措施，旨在強化工程建設質量，維護交通運輸安全。

2? 復雜地鐵施工的基本特征

地鐵工程建設具有工序冗雜、規模宏大、環境復雜、施工時間長等基本特征，并且對專業技術與質量標準有較高的要求。為此，在地鐵工程建設施工過程中，需要促進各部門的協調配合，高效解決項目建設周期內存在的各類問題，切實保證工程建設質量，維護交通運輸安全。在天津地鐵工程建設中，施工導行難度較大，周圍民居多，地下水位較高，管線復雜，施工過程中具有較大阻力。尤其是天津地鐵5號線的長大區間、高承壓水，6號線的近河始發，1號線的高壓線遷改困難，4號線的機場航空燃油管線遷改，都對施工造成了不小的困難。

其中，地基工程所面臨的問題占據了主要地位，與整體工程質量安全息息相關。由于地鐵工程建設于地下空間，因此，對地基結構的承載負荷強度有較高的標準要求。地鐵頂部承受上部覆土、交通運行，甚至是既有民居的垂直應力，側部承受土壓力及水壓力，施工中經常出現管涌、流沙等現象。另外，地基開挖施工極易受到周邊環境的干預。為此，在工程正式啟動前，應當結合區域基本概況，制定完善的施工方案，盡可能的減小制約因素的影響，促進工程建設的正常運轉。

其次，地鐵建設的安全文明施工不易控制，地鐵施工多存在于城市繁華地段，施工導行難度大，施工噪音對周圍影響較大，施工擾動容易對周圍建筑物造成影響，明挖法施工占地面積較大，蓋挖法施工難度較大，風險性較高。施工建設中土方施工較多，揚塵治理需要高度重視。施工中要合理安排電路布置，做好施工監測，防止施工過程中發生安全隱患，造成不必要的影響，延緩地鐵施工進度，造成不必要的損失。

3? 地鐵施工安全控制技術的基本流程

由于地鐵工程項目施工環境較為復雜，需要最大限度的保障隧道結構的穩固性與通暢性，為此，應當采取切實可行的安全控制技術，維護施工現場安全，保障工程建設質量。再者，在地鐵工程項目施工前期階段，還需針對施工結構的安全頑固性進行綜合分析與客觀評價，并以此為基準，制定完善的施工環境變形控制標準，綜合評估施工安全風險，以此形成內容全面，行之有效的安全施工方案。

由于地鐵工程項目建設于地下空間，所以對施工技術與安全控制技術的標準要求較高。同時，在實際施工過程中，要高效應用遠程自動化系統對整個工程結構進行全方位動態監測，依托動態可視化影像與遠程通訊技術，確保施工技術人員如實掌控地鐵結構的安全狀態，以實際監測結果為參考依據，優化調整技術方案與質量控制方案，從而提升整個施工流程的風險控制水平，從根源上消除施工安全隱患。在交付竣工后，還應當組織專業人員進行工程質量評估與質量安全風險分析，以評估結果為依據，不斷優化調整地鐵結構，維護交通運輸安全，促進區域經濟的可持續發展。

4? 復雜地鐵工程項目建設環節的安全控制技術應用

4.1? 圍護結構安全穩定，為車站開挖及結構穩定提供基礎

圍護結構直接接觸地表土壤，抵抗土壓力，為后續的主體施工提供保護，具有工效高、工期短、質量可靠、經濟效益高的特點，防滲性能好，剛度大，易于設置埋設件，很適合于逆做法施工，對于維持地表環境，減少施工干擾具有重要意義。常見的圍護結構一般包括地下連續墻、SMW工法樁等，可適用于多種地基條件，承受更大荷載。工效高、工期短、質量可靠、經濟效益高。

4.2? 采取盾構施工法，針對影響范圍內的建筑物進行安全監測

在地鐵工程項目建設過程中，盾構施工法的應用頻率相對較高，其對周邊建筑安全控制的主體內容如下所述：

（1）確定盾構施工的影響范圍;（2）針對在影響范圍內的建筑工程項目進行調查。通過調查實踐，可如實掌握建筑物的幾何形狀、結構類型、功能特征及地基土體特征等。同時，還要進一步明確建筑物的設計方式;（3）確定現有建筑物的容許形變量參數;（4）預測盾構施工對影響范圍內建筑物的干擾程度。若預測值大于建筑物的容許形變參數，需適當調整施工方案，直至預測值達到限定標準要求，盡可能的減小對影響范圍內建筑物的干擾。然后，確定盾構機的挖掘作業方案，制定對應的測量計劃，且針對建筑物設定施工管理標準值，以此為施工目標執行作業;（5）在實際施工過程中，應用配套儀器設施進行定時監測，如實掌控整個施工現場的動態變化情況，綜合對比實時監測結果與施工管理標準值，并將其如實反饋到施工建設環節，以提升整個流程的信息化水平;（6）伴隨工程建設逐步的逐步深入，可適當降低測量頻率，直至確認監測值趨于穩定。

4.3? 維護原有地鐵運營線路的正常運行

在地鐵工程項目建設過程中，為避免盾構法的應用導致原有地鐵運營線路區段的土體下沉，影響地鐵運輸安全，需要著重把控如下幾方面工作：

（1）積極做好下穿段的線路檢查與圖紙審核工作，準確掌握工程的地質結構條件與地下水文環境。針對環境復雜或貫穿原有運營路線的地段，應當嚴格遵照相關設計要求，采取必要的土體加固處理措施。（2）為確保原有運營路線的正常投產使用，應當在路基結構加固處理過程中，采用分層注漿加固法。施工人員需對頭層斜孔進行注漿操作，并將斜向注漿與水平面的夾角控制在30°左右。盡可能的采用復合漿液，提高膠凝效率，節省時間，而且該方法便于控制注漿壓力及擴散范圍，進一步削弱注漿壓力對基床的負面影響。在注漿過程中，應將施工溫度與無縫線路鎖定軌溫的溫差控制在±10攝氏度以內。在完成頭層斜孔注漿作業后，可針對下部的深層注漿進行必要的加固處理，參照線路形變監測數據，適當調整注漿速率與壓力。（3）在實際施工過程中，應當使用地質雷達監測設備全方位動態監測運營隧道周圍的土體變化情況，以防出現“防漏空腔”問題。（4）在施工期間，應組織專業人員深入現場了解實際情況，并在地鐵專線運用結束后，綜合評估施工區段的運營線路的形變情況，采取必要的干預措施，確保其維持正常狀態，杜絕變形累積情況的發生。

5? 復雜地鐵工程項目施工建設存在的問題

5.1? 地下工程建設環境復雜

地鐵工程建設隨運營線路的延展貫穿整個城市內部空間。由于城市地下管線網絡縱橫交錯，這就在一定程度上加大了工程建設難度。如在天津地鐵5號線的施工中，就存在電纜光纖事前無法探知的風險。在地鐵工程項目建設過程中，一旦施工技術人員對地下管線分布情況缺乏了解，極有可能導致施工作業損壞管線，影響周圍居民的正常生活，嚴重情況下，還會誘發安全事故，對公眾生命財產安全構成潛在威脅。

此外，地鐵工程項目建設需面臨復雜的地質結構條件與地下水文環境。眾所周知，地鐵工程項目建設極易受到地質結構條件與地下水文環境的干預。從專業角度來說，地層結構形變與巖層板塊移動是城市地下工程的主要環境風險因素，與施工現場安全及工程建設質量息息相關。隧道施工對原有地層結構的干擾與失水現象都會在不同程度上導致整個地層結構失穩，進而引起地層結構形變，甚至是完全損毀;一旦地層形變量參數突變，就會發生因反應不及時產生的結構損毀問題，嚴重情況下，還極有可能發生伴生性災害;針對砂石與卵石地層來說，由于土體結構疏松，壓縮空間較大，隧道圍巖的穩固性較差，機械作業極易引起結構塌陷。

5.2? 地下工程內部控制因素多變

地下工程施工對象的復雜性、多變性，以及基層施工技術人員的專業技術水平，都會在不同程度上制約施工管理工作，進而誘發安全事故。歸根究底，是由于地下施工具有隱蔽性與循環性的基本特征，且施工作業的冗余空間極其有限。由此可見，地鐵工程的施工環境相較惡劣。隨著現代化城市建設進程的加快，地下工程覆蓋范圍逐步擴張，并面臨著開挖作業面及深度不斷增大的技術難題。通常情況下，地下工程的建設跨度相對較大，且力學結構復雜，為此，在實際施工過程中，技術人員要著重把控力學轉換問題，然后結合工程概況，采取切實可行的施工技術。

5.3? 地鐵施工技術水平有限

由于地鐵工程建設所面臨的地質結構條件與地下水文環境較為復雜，并且存在著極大的不可預見性與不可控性，這就在一定程度上加大了工程建設難度，尤其是前期規劃設計工作。在地鐵工程規劃設計與施工建設過程中，相關設計準則與標準規范或多或少都存在著一定的不足。而這使得工程設計與設計標準存在較大的偏差。為此，在地鐵工程設計階段，要積極執行預測與規劃工作，從根源上消除風險因素，降低發生突發事故的概率。

另外，施工企業的機械設備配置不完善，技術操作水平偏低，且相關人員并未進行系統化與專業化的分析與管理。部分一線施工技術人員安全意識與責任意識貧乏，對維護施工現場安全缺乏重視，這極大的增加了工程質量安全隱患。為此，施工企業應當全方位監管整個施工流程，嚴格約束施工技術人員的實際行為，強化其安全生產理念認知，從而促進工程建設的正常運轉。

6? 提升復雜地鐵工程項目施工建設安全控制水平的具體策略

6.1? 構建高靈敏度的危險源識別系統

在現代化城市開發建設過程中，針對復雜的地鐵工程項目來說，危險源識別工作發揮著至關重要的作用。在施工組織與現場管理工作中，相關領域專業技術人員應結合實際需求，構建完整的危險源識別系統，動態識別地鐵工程項目各施工環節可能存在的危險，進而采取切實可行的應對策略，從根源上消除危險，降低發生突發安全事故的概率。同時，施工企業要加大對施工隊伍的管理力度，強化一線施工技術人員的安全責任意識，將安全生產作為核心目標。

再者，結合地鐵工程項目的運轉情況，定期組織施工技術人員參與危險源識別系統的實踐操作培訓活動，將安全生產管理制度落到實處，樹立安全為主的工作作風。例如，某地鐵工程施工企業，結合區域施工環境特征，在綜合分析工程建設標準要求的前提下，構建完整的危險源識別系統。與此同時，相關技術人員應如實掌控危險源識別系統在不同建設周期的實踐應用情況，并以此為基準，客觀評估整個工程項目的潛在風險，制定完整的工程項目校對管理方案，最大限度的降低了工程風險系數。

6.2? 構建完善的安全事故處理預案

針對復雜的地鐵工程項目來說，在實際建設與質量管理過程中，應當制定完善的施工安全管理方案，有效消除工程建設階段的潛在風險源，維護施工安全，確保建設工作的正常運轉。通常情況下，在地鐵工程項目建設環節中，采用施工建設與質量管理的工作人員，可采取施工動態監測、可視化識別，及與第三方監管機構相配合的方式執行風險識別與管理工作。例如，某地鐵工程施工企業，根據工程項目規劃設計方案，高效應用可視化識別技術，且依據實際監測結果，制定完善的安全事故管理方案。在實際工程建設過程中，施工技術人員在現場設置安全隔離帶與警示標語，并配置了滿足實際需求的風險預警裝置，以此最大限度的維護了施工現場安全。同時，施工企業構建了完善的現場監督管理體系，積極推廣精細化管理模式。此外，施工技術團隊進一步加大了對復雜地鐵施工現場的監管投入，旨在協調處理生產與管理的內在關聯。針對設備不完整、線路損壞、操作失誤和管理體系不完善等情況，管理者需對可能導致施工現場安全隱患的環節進行預判和分析。針對觸電、高空掉落、毒氣泄漏等問題，相關人員需在第一時間作出緊急預警響應，并積極執行預先設定的應急處理預案，快速準確定位事故發生的區域，然后采取有針對性、有策略性的處理措施，綜合分析事故誘發因素，將損失降至最低。

6.3? 積極執行信息化管理模式

伴隨現代科技水平的提高與領域拓展，對于地鐵工程項目來說，將云計算、大數據與物聯網技術等尖端數據分析技術，整合應用到工程安全監督管理領域，可進一步提升管理工作的信息化水平，強化安全監管效果。例如，某地鐵工程施工企業，在組織施工過程中，積極執行信息化管理模式，將復雜地鐵工程項目數據信息融合到管理系統中，依托數據整合、分析與處理等多項基本功能，提高了數據查詢與管理效率。基于此，施工企業需準確統計完工量，采用網絡進度分析技術，生成完整的工程進度報表，統籌管理開挖工程、基礎信息與圍巖加固等內容，進而實現對整個工程建設流程的動態監管。

在地鐵建設中設置完善的監控系統，通過設備監控及安全監控，應用信息技術監控地鐵建設各項指標，達到實時監控的目的，第一時間發現地鐵建設過程中出現的問題，合理采取各項措施，提高安全性及穩定性。在地鐵實際施工過程中，容易受到各項環境因素的制約，對地鐵運行加強管控，可以對地鐵施工有一個精準的把我，可以較大程度上降低外借因素對地鐵建設的影響，有效幫助相關部門的監督檢查和質量控制。

6.4? 靈活運用先進技術和工法

地鐵施工的技術更新較快，工法和專利不斷涌現，在施工建設中，要不斷掌握施工的最新技術，及時更新，對于既有專利技術，要勤于革新創新，面對不同的施工條件和環境特點，靈活應用。對于有條件的項目，要設置專業科研人員，收集各項資料，研發出有助于地鐵施工的新技術、新工藝，并積極推廣。對于已被應用的施工技術，尤其是在圍護結構施工、盾構施工、機電施工等方面的新技術，要及時更新，降低企業的施工成本，削弱復雜條件下的安全隱患。

7? 結語

綜上所述，地鐵建設中的復雜條件涉及范圍廣、風險性較大、環境復雜、不可控條件多，針對復雜地鐵工程項目建設工作來說，要找出主要矛盾和主要問題，從圍護結構施工、盾構施工、信息化建設等多個方面，全面動態地監管整合工程建設與組織管理工作，綜合分析各建設階段可能存在的各類問題，然后結合實際需求，構建高效的危險源識別系統，建立健全安全事故管理體系，執行信息化管理模式，更新新技術新工藝，從而為復雜地鐵工程優化升級提供可靠的技術保障，全面推動現代化城市建設進程，改善居民的生活品質，最終有效維護交通運輸安全，促進國家經濟的可持續發展。

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