某地鐵穿越重大風(fēng)險(xiǎn)源安全風(fēng)險(xiǎn)綜合管控

楊萌，劉永勤，陳殿干

（北京城建勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限責(zé)任公司，北京 100101）

1 引言

地鐵線路不可避免與既有線路、高鐵產(chǎn)生交叉，其風(fēng)險(xiǎn)管控要求高，需要通過(guò)專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估來(lái)確定應(yīng)對(duì)措施，并系統(tǒng)化提升盾構(gòu)下穿既有高鐵線路安全風(fēng)險(xiǎn)管控，切實(shí)提高建設(shè)單位安全風(fēng)險(xiǎn)管控能力，將安全預(yù)防關(guān)口前移，確保地鐵穿越重大風(fēng)險(xiǎn)源的施工安全[1-3]。

2 安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系架構(gòu)

為提高安全風(fēng)險(xiǎn)管理能力，在軌道公司建立了安全風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控中心，并引入安全風(fēng)險(xiǎn)管理咨詢單位，全面梳理安全風(fēng)險(xiǎn)管理體系，劃分各參建單位主體責(zé)任，明確管控標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)，對(duì)在施工的工程進(jìn)行全過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)管控。

安全風(fēng)險(xiǎn)咨詢單位在施工準(zhǔn)備階段從源頭上辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)，分級(jí)管控；在施工階段通過(guò)監(jiān)控量測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)巡視、視頻監(jiān)控以及信息化系統(tǒng)平臺(tái)等手段，以施工工序?yàn)楣芸貑卧_(kāi)展風(fēng)險(xiǎn)深入辨識(shí)、動(dòng)態(tài)評(píng)估、危大工程專項(xiàng)論證、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工前條件核查、風(fēng)險(xiǎn)告知、風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)巡視、隱患排查、預(yù)警、響應(yīng)、處置、消警等工作。同時(shí)，對(duì)危大工程及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把控，指導(dǎo)和監(jiān)督各責(zé)任主體按要求開(kāi)展工作，對(duì)在施項(xiàng)目的安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)施信息化綜合管控[4]。

3 工程背景

本工程盾構(gòu)區(qū)間左右線分別從高鐵115#～116#墩和116#～117#墩間穿過(guò)，平面示意圖見(jiàn)圖1。區(qū)間結(jié)構(gòu)外皮距橋墩承臺(tái)底2.69 m，橋樁水平凈距8.26～9.07 m，隧道覆土5.38m。

圖1 區(qū)間平面示意圖

場(chǎng)地地貌屬海積-沖積濱海平原，工程影響深度范圍內(nèi)主要由人工填土層，全新統(tǒng)陸相、海相交疊淤積層組成。其中⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（呈流塑狀態(tài)，局部以淤泥為主）、第⑦層粉質(zhì)黏土（呈流塑-軟塑狀態(tài)，局部含泥炭土），含水量及壓縮性較高，力學(xué)性質(zhì)較差，屬對(duì)城市軌道交通工程施工造成不利影響的地質(zhì)條件。

4 重大風(fēng)險(xiǎn)源專項(xiàng)評(píng)估

4.1 評(píng)估方法

風(fēng)險(xiǎn)值量化可準(zhǔn)確、綜合地把握風(fēng)險(xiǎn)事件概率特征，利用合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法能有效控制工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)，保證工程順利完成[5]。

1）評(píng)估方法

安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法多樣，主要有專家調(diào)查法、層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法、模糊綜合評(píng)判法及風(fēng)險(xiǎn)矩陣法等。在本次的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估當(dāng)中，對(duì)專家調(diào)查法進(jìn)行了一定改進(jìn)，引入了“信心指數(shù)”這一參數(shù)，用來(lái)表征數(shù)據(jù)的客觀可靠程度，對(duì)數(shù)據(jù)的深層次信息進(jìn)行挖掘。

2）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)

在考慮各類因素的基礎(chǔ)上，細(xì)化工程自身和周邊環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分要求，可為工程實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分提供幫助。影響風(fēng)險(xiǎn)的主要因素為風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率與損失程度，通過(guò)對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)的總結(jié)，最終將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性與損失等級(jí)劃分為5 級(jí)，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能性等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)主要分為頻繁、可能、偶爾、罕見(jiàn)及不可能；風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可劃分為災(zāi)難性、非常嚴(yán)重、嚴(yán)重、需考慮及可忽略。

3）風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性和風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)，安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)可劃分為4 級(jí)，采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣的方式進(jìn)行分級(jí)，如表1所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

4.2 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)與分析

根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際，對(duì)盾構(gòu)穿越高鐵線路進(jìn)行了安全風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)并展開(kāi)風(fēng)險(xiǎn)調(diào)研，采用“信心指數(shù)法”對(duì)所列的風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)進(jìn)行專家調(diào)研和資料整理收集，綜合調(diào)研數(shù)據(jù)得到風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，如表2 所示。

表2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)匯總表

通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的綜合考慮，盾構(gòu)區(qū)間下穿客運(yùn)專線，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)定為一級(jí)，應(yīng)制訂專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)控制方案。

5 綜合風(fēng)險(xiǎn)控制措施

5.1 施工風(fēng)險(xiǎn)控制措施

專項(xiàng)施工方案應(yīng)在施工準(zhǔn)備期進(jìn)行編制，并完成專家審查。臨近高架橋115#～116#墩和116#～117#墩，采取隔離防護(hù)樁配合洞內(nèi)注漿加固對(duì)既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。盾構(gòu)施工導(dǎo)致的地層變形及其持續(xù)時(shí)間與盾構(gòu)施工參數(shù)密切相關(guān)。盾構(gòu)施工過(guò)程中目標(biāo)土壓力的設(shè)置主要應(yīng)參考前期推進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，計(jì)算盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)與地層位移的關(guān)系，由此確定合理的盾構(gòu)參數(shù)。

地下水對(duì)盾構(gòu)推進(jìn)會(huì)產(chǎn)生不利影響，盾構(gòu)施工防水密封不嚴(yán)將會(huì)導(dǎo)致滲漏水事故，為滿足本區(qū)間最大埋深處水壓要求，應(yīng)對(duì)盾構(gòu)機(jī)的密封艙、盾尾密封裝置等密封設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格選擇及管理，并編制涌水漏泥（特別是盾尾處）時(shí)的應(yīng)急預(yù)案。

5.2 安全風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值模擬論證

根據(jù)工程建設(shè)實(shí)際情況，認(rèn)為土層呈水平層狀分布，且同一土層為各向同性。模型尺寸為200 m 長(zhǎng)，100 m 寬，80 m 深，本構(gòu)關(guān)系采用修正摩爾-庫(kù)倫模型，分別用1D 梁?jiǎn)卧?D 板單元及3D 實(shí)體單元來(lái)對(duì)橋梁樁基、盾構(gòu)管片及其他結(jié)構(gòu)來(lái)進(jìn)行模擬，橋梁上部結(jié)構(gòu)考慮行車(chē)配重及結(jié)構(gòu)自重為荷載加載在承臺(tái)上，土體水平四周邊界采用水平約束，底邊界采用豎向約束。

模擬結(jié)果顯示，114#～118#墩縱向水平變形均有不同程度的影響，階段累計(jì)墩頂最大縱向水平變形為1.664 mm；疊加初始值后墩頂最大縱向水平變形為4.88 mm。因此，本工程施工引起的橋梁附加縱向水平位移滿足TB 10182—2017《公路與市政工程下穿高速鐵路技術(shù)規(guī)程》的要求，墩頂總縱向位移滿足TB 10092—2017《鐵路橋涵設(shè)計(jì)規(guī)范》中的限值要求。

5.3 風(fēng)險(xiǎn)因素分解

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)源實(shí)際情況，可將風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行因素分解，本重大風(fēng)險(xiǎn)源主要包括盾構(gòu)姿態(tài)偏差、地表或建筑物沉降、測(cè)量和監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)不準(zhǔn)確、盾構(gòu)鉸接漏水、盾構(gòu)盾尾漏水、壁后注漿不足、螺旋輸送機(jī)噴涌、管片破裂、管片錯(cuò)臺(tái)、管片漏水、盾構(gòu)反力架變形、盾構(gòu)基座變形、盾構(gòu)井的結(jié)構(gòu)和支護(hù)不當(dāng)、洞門(mén)鑿除發(fā)生涌水涌泥、洞門(mén)密封失效發(fā)生漏水漏泥漏漿等風(fēng)險(xiǎn)因素。對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素設(shè)定管理及工序負(fù)責(zé)人，各參建單位根據(jù)崗位職責(zé)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行管理，并承擔(dān)責(zé)任，確保施工現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)可控。

6 施工過(guò)程動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控

安全風(fēng)險(xiǎn)信息化管理平臺(tái)涵蓋安全風(fēng)險(xiǎn)管控、安全隱患排查、盾構(gòu)管理、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，可將安全風(fēng)險(xiǎn)及隱患資料集中在1 個(gè)平臺(tái)上管理，有助于信息有效傳遞，方便相關(guān)人員更快、更準(zhǔn)確地掌握風(fēng)險(xiǎn)狀況，從而實(shí)現(xiàn)施工過(guò)程中安全風(fēng)險(xiǎn)的動(dòng)態(tài)監(jiān)控。

6.1 監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)分析

監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)能夠及時(shí)、準(zhǔn)確、全面地反映施工現(xiàn)場(chǎng)的安全狀態(tài)，通過(guò)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的整理分析，能夠?yàn)槎軜?gòu)施工提出指導(dǎo)意見(jiàn)，保證風(fēng)險(xiǎn)源處于可控狀態(tài)。區(qū)間掘進(jìn)期間，將加強(qiáng)對(duì)第三方監(jiān)測(cè)單位提交數(shù)據(jù)的督促，并實(shí)時(shí)分析數(shù)據(jù)，保證監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)處于可控狀態(tài)，當(dāng)超出控制值時(shí)，及時(shí)發(fā)布預(yù)警。

6.2 風(fēng)險(xiǎn)巡視及隱患排查

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，針對(duì)工程結(jié)構(gòu)自身（鉸接密封、盾構(gòu)管片、滲漏情況、盾尾密封及盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)等）、鐵路（結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、結(jié)構(gòu)滲水、道床結(jié)構(gòu)開(kāi)裂、變形裂縫開(kāi)合及錯(cuò)臺(tái)等）、橋梁（墩臺(tái)或梁體開(kāi)裂、剝落情況）以及地下管線（管體或接口破損、滲漏、附屬設(shè)施的開(kāi)裂及進(jìn)水）等部位進(jìn)行重點(diǎn)巡視；對(duì)施工單位責(zé)任制度、管理、作業(yè)人員、操作流程、設(shè)備、物料以及作業(yè)場(chǎng)所等重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行全面的隱患排查，并督促施工單位進(jìn)行隱患整改。

6.3 盾構(gòu)信息監(jiān)控

盾構(gòu)施工參數(shù)可通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)施工過(guò)程的實(shí)時(shí)監(jiān)控、統(tǒng)計(jì)及分析，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。盾構(gòu)使用期間，值班人員負(fù)責(zé)填寫(xiě)風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)控制圖，同時(shí)每日上午8 點(diǎn)匯總盾構(gòu)進(jìn)度、機(jī)械設(shè)備情況、風(fēng)險(xiǎn)源狀態(tài)，發(fā)生應(yīng)急情況時(shí)，按照流程進(jìn)行響應(yīng)。

6.4 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

通過(guò)搭建的VPN 網(wǎng)絡(luò)，將施工現(xiàn)場(chǎng)的高清圖像實(shí)時(shí)傳輸至監(jiān)控中心，對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的重點(diǎn)施工部位及盾構(gòu)掘進(jìn)情況進(jìn)行監(jiān)控。值班人員通過(guò)視頻監(jiān)控即可完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的監(jiān)控，對(duì)存在的問(wèn)題要求施工單位及時(shí)整改。

6.5 風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)綜合評(píng)估

重大風(fēng)險(xiǎn)源施工期間，咨詢單位要綜合工程施工監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、風(fēng)險(xiǎn)巡視、隱患排查、盾構(gòu)數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控資料，對(duì)工程安全風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)進(jìn)行周期性評(píng)價(jià)，確保安全風(fēng)險(xiǎn)可控。當(dāng)安全風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)不可控時(shí)，及時(shí)發(fā)布綜合預(yù)警，各參建單位進(jìn)行響應(yīng)。

7 結(jié)語(yǔ)

根據(jù)咨詢巡視、監(jiān)理巡視記錄、第三方監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)以及施工單位測(cè)量數(shù)據(jù)表明，在盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)穿越高鐵線路、曲線段掘進(jìn)以及負(fù)環(huán)拆除階段，均未出現(xiàn)報(bào)警情況，現(xiàn)場(chǎng)安全、質(zhì)量可控，得出了2 條成功經(jīng)驗(yàn)：

1）信息系統(tǒng)全面集成了監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、巡視系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、自動(dòng)化監(jiān)測(cè)預(yù)警管理系統(tǒng)、盾構(gòu)施工實(shí)時(shí)監(jiān)控系統(tǒng)等軟件和硬件系統(tǒng)，形成了綜合性安全風(fēng)險(xiǎn)管控信息平臺(tái)，提高了管控效率及力度。

2）引入風(fēng)險(xiǎn)咨詢單位對(duì)重大風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、風(fēng)險(xiǎn)處置及動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源狀態(tài)進(jìn)行全過(guò)程管控，可提升建設(shè)單位監(jiān)管水平，確保施工安全。