城軌交通附屬工程安全風(fēng)險(xiǎn)統(tǒng)計(jì)分析及管控對(duì)策

夏成華，呂培印

（北京安捷工程咨詢有限公司，北京 100037）

城市軌道交通運(yùn)輸具有安全快捷、 節(jié)能環(huán)保、占地少、運(yùn)量大、全天候等特點(diǎn)，屬綠色環(huán)保交通體系，符合可持續(xù)發(fā)展的原則，特別適用于大中城市[1]。截至2017年末，中國(guó)內(nèi)地共56座城市開工建設(shè)城軌交通，在建線路254條，線路長(zhǎng)度達(dá)6 246.3 km，城市軌道交通工程建設(shè)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期[2-3]。

城市軌道交通項(xiàng)目管理方式較多，如自建、代建、工程總承包、BOT、BT、PPP等，當(dāng)前PPP模式及地鐵建設(shè)熱潮已“踩剎車”。2018年以來(lái)，城市軌道交通工程建設(shè)已發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事件/安全事故20余起，且有多起3人以上死亡事故，而附屬工程事故較多見且為近3年來(lái)常見，這將引起新一輪專項(xiàng)督查風(fēng)暴。

城市軌道交通附屬工程主要包括出入口及通道、風(fēng)井及風(fēng)道、豎井或斜井、橫通道(旁通道)、聯(lián)絡(luò)通道及泵房、其他輔助用房或設(shè)備用房等臨時(shí)或永久性的結(jié)構(gòu)[4]。與主體工程相比，附屬工程具有地層受擾動(dòng)次數(shù)多、施工空間狹小且分布相對(duì)分散、受重視程度低等不利特點(diǎn)，工程施工易出現(xiàn)圍巖變形、滲漏、坍塌及周邊環(huán)境沉降變形等風(fēng)險(xiǎn)，安全風(fēng)險(xiǎn)管控難度大。這就要求我們不應(yīng)僅僅把工作重點(diǎn)放在主體工程施工風(fēng)險(xiǎn)管控方面，對(duì)于附屬工程施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題也應(yīng)引起足夠的重視。

1 附屬工程事故統(tǒng)計(jì)分析

近年來(lái)，附屬工程事故數(shù)量總體上呈現(xiàn)輕微增長(zhǎng)趨勢(shì)。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)的2003年以來(lái)20余座軌道交通建設(shè)城市的56起事故，分析發(fā)現(xiàn)：1) 事故發(fā)生部位(見圖1)最多的是出入口及通道，其次為豎井及通道、聯(lián)絡(luò)通道及泵房，風(fēng)井、風(fēng)亭及通道的事故比例最少；2) 發(fā)生事故類型(見圖2)以各類坍塌為主，涌水涌砂及滲漏水次之，其余事故如開裂及變形超限、物體打擊及周邊環(huán)境受損等后果影響相對(duì)較小的問(wèn)題所占比例較??；3) 事故發(fā)生年份(見圖 3)以 2014年居多，2015年次之，2011—2016年處于高位；4) 暗挖施工工法事故占比約 62.5%，明挖施工工法事故占比約 37.5%。這與城市軌道交通附屬工程建設(shè)規(guī)模、空間結(jié)構(gòu)、工程體量及安全管理水平有關(guān)。

圖1 附屬工程事故發(fā)生部位分布Fig.1 Site distribution of the accidents

圖2 附屬工程事故類別分布Fig.2 Distribution of the accident categories

圖3 附屬工程事故年份分布Fig.3 Years of the accidents

2 附屬工程事故原因

附屬工程安全事故的發(fā)生，除與地下工程自身施工工法的多樣性、所處工程水文地質(zhì)條件的復(fù)雜性等影響因素有關(guān)外，還受到場(chǎng)所受限、周邊環(huán)境影響、場(chǎng)地分散等主客觀因素的影響。

圖4 聯(lián)絡(luò)通道平面布置圖Fig.4 Connecting passage layout chart

2.1 場(chǎng)地受限

附屬工程場(chǎng)地受限，客觀上增加了施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。城市軌道交通沿線建筑物往往非常密集，這給車站站位的選擇帶來(lái)很大困難。站位選擇優(yōu)先考慮主體車站位置，導(dǎo)致出入口及通道位置的選擇具有局限性，有時(shí)不得不選擇在并不十分理想的場(chǎng)地，使出入口及通道施工空間非常狹窄，難以進(jìn)行設(shè)計(jì)施工方案的最優(yōu)化選擇，甚至出現(xiàn)因大型施工機(jī)具無(wú)法入場(chǎng)施工或因場(chǎng)地不能提供施工條件而不得不采用安全性較差的施工工法的情況，這都在無(wú)形中增大了附屬工程施工難度和風(fēng)險(xiǎn)。

某盾構(gòu)區(qū)間設(shè)置一個(gè)聯(lián)絡(luò)通道，該聯(lián)絡(luò)通道位于地下水位以下，拱頂上部為2.28 m厚流塑狀高壓縮性土(見圖5)。施工前對(duì)聯(lián)絡(luò)通道地層采用洞內(nèi)WSS(無(wú)收縮雙液)注漿加固，加固范圍為左右線隧道中心線及洞身上下各3 m。

圖5 聯(lián)絡(luò)通道處地質(zhì)剖面Fig.5 Geological profile of the connecting passage

該聯(lián)絡(luò)通道在由左線進(jìn)洞開挖過(guò)程中，上臺(tái)階工作面左上方突發(fā)涌水涌泥事故，涌泥量約 60 m3。流塑狀涌泥在隧道內(nèi)的淤積高度達(dá)3 m，并將洞口停放的一臺(tái)小型挖掘機(jī)淹埋，洞口管片發(fā)生了約2 cm錯(cuò)臺(tái)(見圖 6、7)。

圖6 現(xiàn)場(chǎng)涌泥Fig.6 In-situ mud-outburst

經(jīng)分析，受地面交通難以導(dǎo)改以及橫通道上方橫跨多條管線的影響，原設(shè)計(jì)采用的地面旋噴樁加固難以實(shí)施，遂將地面加固方案更改為洞內(nèi) WSS注漿加固方案，WSS注漿法加固地層效果不佳是本次事故的一個(gè)主要原因。

圖7 管片破裂Fig.7 Rupture of the tube

2.2 周邊環(huán)境影響

未查清地質(zhì)條件或未探明周邊環(huán)境條件，為施工安全埋下了巨大的隱患。1) 開挖范圍內(nèi)未探明的不良地質(zhì)或特殊巖土，將給附屬工程明挖、暗挖施工帶來(lái)不利影響，可能出現(xiàn)坍塌、涌水涌砂風(fēng)險(xiǎn)。2) 未探明的地下管線、地下構(gòu)筑物或水體如未及時(shí)遷改或采取有效保護(hù)措施，將給附屬工程施工帶來(lái)難以估量的風(fēng)險(xiǎn)：一方面工程施工可能引起地下管線、地下構(gòu)筑物沉降變形，甚至滲漏或泄露；另一方面，已經(jīng)出現(xiàn)滲漏或泄露的地下管線或水體，可能引起工作面涌水涌砂甚至爆炸的風(fēng)險(xiǎn)。

某暗挖車站附屬結(jié)構(gòu)1號(hào)風(fēng)道斷面高度20.4 m，采用CRD(交叉中隔墻法)開挖，分為5層導(dǎo)洞開挖，初期支護(hù)拱部設(shè)置超前管棚(見圖8、9)。3月12日凌晨1:00左右，施工管理人員發(fā)現(xiàn)3號(hào)導(dǎo)洞端墻有渾水流出，于是立即上報(bào)并采取堵水措施，并對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行仔細(xì)排查，初步判斷為地面交叉路口東北角 N400 mm自來(lái)水管出現(xiàn)滲漏。由于該管線旁有一根DN300 mm燃?xì)夤芫€，遂立即封閉道路。2:30分左右發(fā)生燃?xì)夤苄孤?，現(xiàn)場(chǎng)人員撤離過(guò)程中發(fā)生燃?xì)忾W爆，導(dǎo)致 1號(hào)風(fēng)道端墻的3號(hào)、4號(hào)導(dǎo)洞初支結(jié)構(gòu)局部損壞，土體涌入風(fēng)道(見圖10)。地面道路面層及管道檢查井蓋被爆出地面，并形成約10 m露天坑(見圖11)。2根燃?xì)夤堋?根自來(lái)水管、通信管及檢查井破壞。

經(jīng)分析，引發(fā)本次事故的N400 mm自來(lái)水管與DN300 mm燃?xì)夤茉谑┕で熬词孪忍矫髑椅床扇∮行У谋Ｗo(hù)措施。自來(lái)水管泄漏造成附近水土流失形成空洞，使上方燃?xì)夤芤虿痪鶆虺两怠㈤_裂而產(chǎn)生泄漏，在封閉的空間內(nèi)發(fā)生爆炸。

圖8 風(fēng)道平面Fig.8 Air passage layout chart

圖9 風(fēng)道剖面Fig.9 Air passage cross-section

圖10 風(fēng)道端墻坍塌Fig.10 Collapse of end wall of air passage

2.3 現(xiàn)場(chǎng)管理混亂

受重視程度相對(duì)低，現(xiàn)場(chǎng)管理混亂，擅自改變?cè)O(shè)計(jì)施工方案。附屬工程施工處于工程建設(shè)后期或收尾階段，進(jìn)度壓力往往沒有主體結(jié)構(gòu)大，工程建設(shè)投入相對(duì)較小，精兵強(qiáng)將也常常被調(diào)離至其他更受重視的地方，而留守的現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員和施工管理人員的技術(shù)水平不能滿足要求，這給現(xiàn)場(chǎng)安全管理帶來(lái)很大的難度。同時(shí)，零星的、間斷性的施工容易讓施工及管理人員產(chǎn)生麻痹大意的思想，使得現(xiàn)場(chǎng)安全管理出現(xiàn)混亂，甚至出現(xiàn)擅自改變?cè)O(shè)計(jì)方案的現(xiàn)象，這都給附屬工程施工帶來(lái)了不利影響。

圖11 地面形成深坑Fig.11 Deep pit on the ground

某盾構(gòu)區(qū)間聯(lián)絡(luò)通道采用冷凍法輔助施工。6月28日聯(lián)絡(luò)通道開挖后，隧道下行線小型制冷機(jī)發(fā)生故障，停止供冷7.5 h。施工人員發(fā)現(xiàn)下行線隧道一直有壓力水漏出，于是采用木板封堵工作面等措施，但效果不佳。6月29日凌晨，水閥處測(cè)出的水壓接近外部第七層承壓水水壓，險(xiǎn)情初露征兆，但現(xiàn)場(chǎng)沒有任何人將這一情況向上級(jí)匯報(bào)。7月1日凌晨6時(shí)，隧道內(nèi)發(fā)出異響，施工人員撤出現(xiàn)場(chǎng)，隨后大量流砂涌入，導(dǎo)致隧道上下行線嚴(yán)重積水，地表開始出現(xiàn)嚴(yán)重裂縫、沉降，地面建筑物發(fā)生明顯變形、墻面開裂傾斜(見圖 12、13)。

圖12 地面沉陷Fig.12 Ground subsidence

經(jīng)分析，造成本次事故的直接原因是施工現(xiàn)場(chǎng)擅自改變了開挖順序。區(qū)間旁通道上方一個(gè)大的豎井開挖完畢后，在大豎井底板下距離隧道4～5 m處，還需開挖2個(gè)小豎井才能與隧道相通。按照施工慣例，應(yīng)該先挖旁通道，再挖豎井，但是施工現(xiàn)場(chǎng)改變了開挖順序，這樣極容易造成坍塌。同時(shí)，施工單位現(xiàn)場(chǎng)項(xiàng)目管理人員管理失控，事故期間質(zhì)檢員未按規(guī)定到工作面進(jìn)行檢查。

圖13 地表建筑物沉降、傾斜Fig.13 Subsidence and tilt of surface buildings

2.4 施工場(chǎng)地分布相對(duì)分散

出入口及通道、風(fēng)亭及風(fēng)道大部分位于車站的不同區(qū)域，而聯(lián)絡(luò)通道或施工豎/斜井則位于區(qū)間隧道范圍，這些附屬工程往往分布比較分散且建設(shè)規(guī)模相對(duì)較小，給施工管理帶來(lái)一定的困難。

2.5 安全施工與環(huán)境保護(hù)之間協(xié)調(diào)難度大

附屬工程尤其是位于主城區(qū)的附屬工程，往往處于周邊環(huán)境復(fù)雜的區(qū)域，周邊環(huán)境與工程施工相互影響，如何有效協(xié)調(diào)周邊環(huán)境保護(hù)與安全施工之間的關(guān)系，是一個(gè)現(xiàn)實(shí)的難題。一方面，部分周邊建構(gòu)筑物或地下管線離工作面非常近，有的甚至只有1～2 m，輕微的擾動(dòng)就可能導(dǎo)致建構(gòu)筑物或地下管線出現(xiàn)沉降超限或管線滲(泄)漏； 另一方面，鄰近建構(gòu)筑物也給工程施工帶來(lái)了更高的要求和更大的挑戰(zhàn)；此外，主體結(jié)構(gòu)施工期間，將開挖影響范圍內(nèi)的地下管線外遷至主體基坑以外但卻難以完全遷改至附屬工程以外，結(jié)果導(dǎo)致出入口及通道施工受地下管線影響反而加劇。

3 附屬工程安全風(fēng)險(xiǎn)控制對(duì)策

3.1 加強(qiáng)開工前環(huán)境核查，減少不確定性因素影響

附屬工程場(chǎng)地影響范圍內(nèi)的開工前環(huán)境核查(如巖土工程補(bǔ)勘、周邊環(huán)境核查)工作成果的準(zhǔn)確與否對(duì)設(shè)計(jì)施工管理尤為重要。比如對(duì)于地下管線而言，大部分發(fā)生事故的都是那些未探明的地下管線。

附屬工程施工前，需要徹底摸查清楚工程所在地的工程和水文地質(zhì)特點(diǎn)，以及周邊環(huán)境(建構(gòu)筑物或地下管線等)情況，杜絕出現(xiàn)勘察調(diào)查不詳細(xì)甚至不勘察、不調(diào)查的情況。周邊環(huán)境調(diào)查的內(nèi)容應(yīng)包括鄰近建構(gòu)筑物的種類、規(guī)模、修建年代、結(jié)構(gòu)形式、材質(zhì)、質(zhì)量現(xiàn)狀、安全狀況、工作狀態(tài)、與附屬工程的位置關(guān)系等，對(duì)工程影響范圍內(nèi)的重要建構(gòu)筑物進(jìn)行現(xiàn)狀評(píng)估，對(duì)既有建構(gòu)筑物的現(xiàn)狀安全性和剩余承載能力或剩余變形能力做出評(píng)價(jià)。

3.2 優(yōu)化附屬工程設(shè)計(jì)與施工專項(xiàng)方案，從源頭上規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)[5-6]

設(shè)計(jì)單位應(yīng)組織設(shè)計(jì)人員進(jìn)行附屬工程現(xiàn)場(chǎng)踏勘，對(duì)巖土工程勘察報(bào)告與工程周邊環(huán)境調(diào)查報(bào)告的準(zhǔn)確性或完整性進(jìn)行核查，并結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)方案優(yōu)化并進(jìn)行設(shè)計(jì)交底。對(duì)于不符合要求或不詳細(xì)的勘察或環(huán)境調(diào)查資料，不得據(jù)以進(jìn)行設(shè)計(jì)。

對(duì)于鄰近重要建構(gòu)筑物的附屬工程，應(yīng)進(jìn)行環(huán)境安全專項(xiàng)設(shè)計(jì)，并單獨(dú)成冊(cè)。環(huán)境安全專項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)包括：工程環(huán)境現(xiàn)狀評(píng)估、附屬工程施工對(duì)環(huán)境的影響預(yù)測(cè)、工程環(huán)境變形控制標(biāo)準(zhǔn)(含階段變形控制標(biāo)準(zhǔn))、環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)控制的工程技術(shù)措施設(shè)計(jì)、環(huán)境安全保護(hù)措施設(shè)計(jì)、環(huán)境安全專項(xiàng)監(jiān)控量測(cè)設(shè)計(jì)、專項(xiàng)預(yù)案設(shè)計(jì)及環(huán)境安全風(fēng)險(xiǎn)控制的其他有關(guān)設(shè)計(jì)內(nèi)容。

根據(jù)環(huán)境特點(diǎn)、設(shè)計(jì)文件和有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范規(guī)程以及既往施工經(jīng)驗(yàn)，施工單位應(yīng)針對(duì)不同的環(huán)境危險(xiǎn)源分別編制環(huán)境安全專項(xiàng)施工方案，并進(jìn)行專項(xiàng)安全標(biāo)識(shí)及風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)交底。環(huán)境安全專項(xiàng)施工方案的審查應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行建設(shè)部《危險(xiǎn)性較大工程安全專項(xiàng)方案及專家論證審查辦法》等有關(guān)規(guī)定。

3.3 重視附屬工程施工階段的安全風(fēng)險(xiǎn)管理[7-8]

從以往的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，附屬工程施工、工程進(jìn)出場(chǎng)以及節(jié)假日期間是安全風(fēng)險(xiǎn)事故多發(fā)期，多個(gè)事故案例都在一定程度上說(shuō)明了工程特殊階段風(fēng)險(xiǎn)管理的重要性。安全生產(chǎn)以結(jié)果論成敗，在任何一個(gè)時(shí)期都絲毫不能松懈，安全風(fēng)險(xiǎn)管理是全過(guò)程、全覆蓋的管理。參建各方需要高度重視附屬工程在施工階段的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，保證附屬工程建設(shè)期安全人員及資源的合理配置。

3.4 利用信息化管理手段

輔以安全管理信息化系統(tǒng)，充分利用其風(fēng)險(xiǎn)信息互聯(lián)互通、安全管理工作留痕等特點(diǎn)，可以有效落實(shí)參建各方安全管理職責(zé)，實(shí)現(xiàn)對(duì)參建單位安全管理日常工作過(guò)程記錄，能夠第一時(shí)間發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、第一時(shí)間協(xié)商會(huì)診與輔助決策、第一時(shí)間處置安全隱患與突發(fā)事件，在一定程度上減少附屬工程施工風(fēng)險(xiǎn)大、施工場(chǎng)地分散、現(xiàn)場(chǎng)管理混亂等帶來(lái)的不利影響。

3.5 完善安全技術(shù)保障體系

為掌握附屬工程施工對(duì)工程自身以及周邊環(huán)境的影響程度，及時(shí)發(fā)現(xiàn)和消除安全隱患，需要從完善新安全保障技術(shù)體系、物聯(lián)網(wǎng)與大數(shù)據(jù)的應(yīng)用、智能故障預(yù)警技術(shù)和基于BIM+GIS技術(shù)的應(yīng)用等方面逐步完善安全技術(shù)保障措施[9-10]。

4 結(jié)語(yǔ)

城市軌道交通附屬工程是安全風(fēng)險(xiǎn)事故易發(fā)部位，而現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管控也存在周邊環(huán)境調(diào)查不清楚、設(shè)計(jì)施工方案不合理等諸多薄弱環(huán)節(jié)，只有通過(guò)加強(qiáng)巖土工程勘察與周邊環(huán)境調(diào)查，優(yōu)化設(shè)計(jì)施工方案，實(shí)施安全風(fēng)險(xiǎn)全過(guò)程管控，完善安全技術(shù)保障體系，才能有效規(guī)避和減少城市軌道交通附屬工程的施工風(fēng)險(xiǎn)。