復(fù)雜地鐵工程施工安全控制技術(shù)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(yōu)點，可以改善城鎮(zhèn)居民生活品質(zhì)，緩解交通運輸壓力的特點。天津地鐵現(xiàn)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(jìn)城市發(fā)展發(fā)揮了積極作用。天津地區(qū)地下鐵道施工地質(zhì)條件不可控因素較多、地下水系復(fù)雜，在施工中面臨諸多挑戰(zhàn)。對復(fù)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(shè)質(zhì)量，對保障人民安全，促進(jìn)社會發(fā)展具有重要的推動作用。

關(guān)鍵詞：地鐵;交通運輸;安全控制;建設(shè)質(zhì)量

1? 引言

近年來，城鎮(zhèn)人口總數(shù)與機(jī)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(qū)域經(jīng)濟(jì)發(fā)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(wǎng)絡(luò)的擴(kuò)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(shù)多、安全系數(shù)高，且節(jié)能環(huán)保等特征?；诖耍疚膰@復(fù)雜地鐵工程施工安全控制展開系統(tǒng)探究，通過對不同條件下地鐵復(fù)雜地質(zhì)條件的特征，針對不同施工工藝，探索較全面的質(zhì)量控制措施，旨在強(qiáng)化工程建設(shè)質(zhì)量，維護(hù)交通運輸安全。

2? 復(fù)雜地鐵施工的基本特征

地鐵工程建設(shè)具有工序冗雜、規(guī)模宏大、環(huán)境復(fù)雜、施工時間長等基本特征，并且對專業(yè)技術(shù)與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)有較高的要求。為此，在地鐵工程建設(shè)施工過程中，需要促進(jìn)各部門的協(xié)調(diào)配合，高效解決項目建設(shè)周期內(nèi)存在的各類問題，切實保證工程建設(shè)質(zhì)量，維護(hù)交通運輸安全。在天津地鐵工程建設(shè)中，施工導(dǎo)行難度較大，周圍民居多，地下水位較高，管線復(fù)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(qū)間、高承壓水，6號線的近河始發(fā)，1號線的高壓線遷改困難，4號線的機(jī)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(jù)了主要地位，與整體工程質(zhì)量安全息息相關(guān)。由于地鐵工程建設(shè)于地下空間，因此，對地基結(jié)構(gòu)的承載負(fù)荷強(qiáng)度有較高的標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)力，側(cè)部承受土壓力及水壓力，施工中經(jīng)常出現(xiàn)管涌、流沙等現(xiàn)象。另外，地基開挖施工極易受到周邊環(huán)境的干預(yù)。為此，在工程正式啟動前，應(yīng)當(dāng)結(jié)合區(qū)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(jìn)工程建設(shè)的正常運轉(zhuǎn)。

其次，地鐵建設(shè)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(dǎo)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(fēng)險性較高。施工建設(shè)中土方施工較多，揚(yáng)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(jiān)測，防止施工過程中發(fā)生安全隱患，造成不必要的影響，延緩地鐵施工進(jìn)度，造成不必要的損失。

3? 地鐵施工安全控制技術(shù)的基本流程

由于地鐵工程項目施工環(huán)境較為復(fù)雜，需要最大限度的保障隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性與通暢性，為此，應(yīng)當(dāng)采取切實可行的安全控制技術(shù)，維護(hù)施工現(xiàn)場安全，保障工程建設(shè)質(zhì)量。再者，在地鐵工程項目施工前期階段，還需針對施工結(jié)構(gòu)的安全頑固性進(jìn)行綜合分析與客觀評價，并以此為基準(zhǔn)，制定完善的施工環(huán)境變形控制標(biāo)準(zhǔn)，綜合評估施工安全風(fēng)險，以此形成內(nèi)容全面，行之有效的安全施工方案。

由于地鐵工程項目建設(shè)于地下空間，所以對施工技術(shù)與安全控制技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)要求較高。同時，在實際施工過程中，要高效應(yīng)用遠(yuǎn)程自動化系統(tǒng)對整個工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行全方位動態(tài)監(jiān)測，依托動態(tài)可視化影像與遠(yuǎn)程通訊技術(shù)，確保施工技術(shù)人員如實掌控地鐵結(jié)構(gòu)的安全狀態(tài)，以實際監(jiān)測結(jié)果為參考依據(jù)，優(yōu)化調(diào)整技術(shù)方案與質(zhì)量控制方案，從而提升整個施工流程的風(fēng)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(yīng)當(dāng)組織專業(yè)人員進(jìn)行工程質(zhì)量評估與質(zhì)量安全風(fēng)險分析，以評估結(jié)果為依據(jù)，不斷優(yōu)化調(diào)整地鐵結(jié)構(gòu)，維護(hù)交通運輸安全，促進(jìn)區(qū)域經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

4? 復(fù)雜地鐵工程項目建設(shè)環(huán)節(jié)的安全控制技術(shù)應(yīng)用

4.1? 圍護(hù)結(jié)構(gòu)安全穩(wěn)定，為車站開挖及結(jié)構(gòu)穩(wěn)定提供基礎(chǔ)

圍護(hù)結(jié)構(gòu)直接接觸地表土壤，抵抗土壓力，為后續(xù)的主體施工提供保護(hù)，具有工效高、工期短、質(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高的特點，防滲性能好，剛度大，易于設(shè)置埋設(shè)件，很適合于逆做法施工，對于維持地表環(huán)境，減少施工干擾具有重要意義。常見的圍護(hù)結(jié)構(gòu)一般包括地下連續(xù)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(zhì)量可靠、經(jīng)濟(jì)效益高。

4.2? 采取盾構(gòu)施工法，針對影響范圍內(nèi)的建筑物進(jìn)行安全監(jiān)測

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

（1）確定盾構(gòu)施工的影響范圍;（2）針對在影響范圍內(nèi)的建筑工程項目進(jìn)行調(diào)查。通過調(diào)查實踐，可如實掌握建筑物的幾何形狀、結(jié)構(gòu)類型、功能特征及地基土體特征等。同時，還要進(jìn)一步明確建筑物的設(shè)計方式;（3）確定現(xiàn)有建筑物的容許形變量參數(shù);（4）預(yù)測盾構(gòu)施工對影響范圍內(nèi)建筑物的干擾程度。若預(yù)測值大于建筑物的容許形變參數(shù)，需適當(dāng)調(diào)整施工方案，直至預(yù)測值達(dá)到限定標(biāo)準(zhǔn)要求，盡可能的減小對影響范圍內(nèi)建筑物的干擾。然后，確定盾構(gòu)機(jī)的挖掘作業(yè)方案，制定對應(yīng)的測量計劃，且針對建筑物設(shè)定施工管理標(biāo)準(zhǔn)值，以此為施工目標(biāo)執(zhí)行作業(yè);（5）在實際施工過程中，應(yīng)用配套儀器設(shè)施進(jìn)行定時監(jiān)測，如實掌控整個施工現(xiàn)場的動態(tài)變化情況，綜合對比實時監(jiān)測結(jié)果與施工管理標(biāo)準(zhǔn)值，并將其如實反饋到施工建設(shè)環(huán)節(jié)，以提升整個流程的信息化水平;（6）伴隨工程建設(shè)逐步的逐步深入，可適當(dāng)降低測量頻率，直至確認(rèn)監(jiān)測值趨于穩(wěn)定。

4.3? 維護(hù)原有地鐵運營線路的正常運行

在地鐵工程項目建設(shè)過程中，為避免盾構(gòu)法的應(yīng)用導(dǎo)致原有地鐵運營線路區(qū)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(zhǔn)確掌握工程的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件與地下水文環(huán)境。針對環(huán)境復(fù)雜或貫穿原有運營路線的地段，應(yīng)當(dāng)嚴(yán)格遵照相關(guān)設(shè)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(chǎn)使用，應(yīng)當(dāng)在路基結(jié)構(gòu)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(jìn)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(fù)合漿液，提高膠凝效率，節(jié)省時間，而且該方法便于控制注漿壓力及擴(kuò)散范圍，進(jìn)一步削弱注漿壓力對基床的負(fù)面影響。在注漿過程中，應(yīng)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(nèi)。在完成頭層斜孔注漿作業(yè)后，可針對下部的深層注漿進(jìn)行必要的加固處理，參照線路形變監(jiān)測數(shù)據(jù)，適當(dāng)調(diào)整注漿速率與壓力。（3）在實際施工過程中，應(yīng)當(dāng)使用地質(zhì)雷達(dá)監(jiān)測設(shè)備全方位動態(tài)監(jiān)測運營隧道周圍的土體變化情況，以防出現(xiàn)“防漏空腔”問題。（4）在施工期間，應(yīng)組織專業(yè)人員深入現(xiàn)場了解實際情況，并在地鐵專線運用結(jié)束后，綜合評估施工區(qū)段的運營線路的形變情況，采取必要的干預(yù)措施，確保其維持正常狀態(tài)，杜絕變形累積情況的發(fā)生。

5? 復(fù)雜地鐵工程項目施工建設(shè)存在的問題

5.1? 地下工程建設(shè)環(huán)境復(fù)雜

地鐵工程建設(shè)隨運營線路的延展貫穿整個城市內(nèi)部空間。由于城市地下管線網(wǎng)絡(luò)縱橫交錯，這就在一定程度上加大了工程建設(shè)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(fēng)險。在地鐵工程項目建設(shè)過程中，一旦施工技術(shù)人員對地下管線分布情況缺乏了解，極有可能導(dǎo)致施工作業(yè)損壞管線，影響周圍居民的正常生活，嚴(yán)重情況下，還會誘發(fā)安全事故，對公眾生命財產(chǎn)安全構(gòu)成潛在威脅。

此外，地鐵工程項目建設(shè)需面臨復(fù)雜的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件與地下水文環(huán)境。眾所周知，地鐵工程項目建設(shè)極易受到地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件與地下水文環(huán)境的干預(yù)。從專業(yè)角度來說，地層結(jié)構(gòu)形變與巖層板塊移動是城市地下工程的主要環(huán)境風(fēng)險因素，與施工現(xiàn)場安全及工程建設(shè)質(zhì)量息息相關(guān)。隧道施工對原有地層結(jié)構(gòu)的干擾與失水現(xiàn)象都會在不同程度上導(dǎo)致整個地層結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，進(jìn)而引起地層結(jié)構(gòu)形變，甚至是完全損毀;一旦地層形變量參數(shù)突變，就會發(fā)生因反應(yīng)不及時產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)損毀問題，嚴(yán)重情況下，還極有可能發(fā)生伴生性災(zāi)害;針對砂石與卵石地層來說，由于土體結(jié)構(gòu)疏松，壓縮空間較大，隧道圍巖的穩(wěn)固性較差，機(jī)械作業(yè)極易引起結(jié)構(gòu)塌陷。

5.2? 地下工程內(nèi)部控制因素多變

地下工程施工對象的復(fù)雜性、多變性，以及基層施工技術(shù)人員的專業(yè)技術(shù)水平，都會在不同程度上制約施工管理工作，進(jìn)而誘發(fā)安全事故。歸根究底，是由于地下施工具有隱蔽性與循環(huán)性的基本特征，且施工作業(yè)的冗余空間極其有限。由此可見，地鐵工程的施工環(huán)境相較惡劣。隨著現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程的加快，地下工程覆蓋范圍逐步擴(kuò)張，并面臨著開挖作業(yè)面及深度不斷增大的技術(shù)難題。通常情況下，地下工程的建設(shè)跨度相對較大，且力學(xué)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為此，在實際施工過程中，技術(shù)人員要著重把控力學(xué)轉(zhuǎn)換問題，然后結(jié)合工程概況，采取切實可行的施工技術(shù)。

5.3? 地鐵施工技術(shù)水平有限

由于地鐵工程建設(shè)所面臨的地質(zhì)結(jié)構(gòu)條件與地下水文環(huán)境較為復(fù)雜，并且存在著極大的不可預(yù)見性與不可控性，這就在一定程度上加大了工程建設(shè)難度，尤其是前期規(guī)劃設(shè)計工作。在地鐵工程規(guī)劃設(shè)計與施工建設(shè)過程中，相關(guān)設(shè)計準(zhǔn)則與標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范或多或少都存在著一定的不足。而這使得工程設(shè)計與設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)存在較大的偏差。為此，在地鐵工程設(shè)計階段，要積極執(zhí)行預(yù)測與規(guī)劃工作，從根源上消除風(fēng)險因素，降低發(fā)生突發(fā)事故的概率。

另外，施工企業(yè)的機(jī)械設(shè)備配置不完善，技術(shù)操作水平偏低，且相關(guān)人員并未進(jìn)行系統(tǒng)化與專業(yè)化的分析與管理。部分一線施工技術(shù)人員安全意識與責(zé)任意識貧乏，對維護(hù)施工現(xiàn)場安全缺乏重視，這極大的增加了工程質(zhì)量安全隱患。為此，施工企業(yè)應(yīng)當(dāng)全方位監(jiān)管整個施工流程，嚴(yán)格約束施工技術(shù)人員的實際行為，強(qiáng)化其安全生產(chǎn)理念認(rèn)知，從而促進(jìn)工程建設(shè)的正常運轉(zhuǎn)。

6? 提升復(fù)雜地鐵工程項目施工建設(shè)安全控制水平的具體策略

6.1? 構(gòu)建高靈敏度的危險源識別系統(tǒng)

在現(xiàn)代化城市開發(fā)建設(shè)過程中，針對復(fù)雜的地鐵工程項目來說，危險源識別工作發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。在施工組織與現(xiàn)場管理工作中，相關(guān)領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員應(yīng)結(jié)合實際需求，構(gòu)建完整的危險源識別系統(tǒng)，動態(tài)識別地鐵工程項目各施工環(huán)節(jié)可能存在的危險，進(jìn)而采取切實可行的應(yīng)對策略，從根源上消除危險，降低發(fā)生突發(fā)安全事故的概率。同時，施工企業(yè)要加大對施工隊伍的管理力度，強(qiáng)化一線施工技術(shù)人員的安全責(zé)任意識，將安全生產(chǎn)作為核心目標(biāo)。

再者，結(jié)合地鐵工程項目的運轉(zhuǎn)情況，定期組織施工技術(shù)人員參與危險源識別系統(tǒng)的實踐操作培訓(xùn)活動，將安全生產(chǎn)管理制度落到實處，樹立安全為主的工作作風(fēng)。例如，某地鐵工程施工企業(yè)，結(jié)合區(qū)域施工環(huán)境特征，在綜合分析工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)要求的前提下，構(gòu)建完整的危險源識別系統(tǒng)。與此同時，相關(guān)技術(shù)人員應(yīng)如實掌控危險源識別系統(tǒng)在不同建設(shè)周期的實踐應(yīng)用情況，并以此為基準(zhǔn)，客觀評估整個工程項目的潛在風(fēng)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(fēng)險系數(shù)。

6.2? 構(gòu)建完善的安全事故處理預(yù)案

針對復(fù)雜的地鐵工程項目來說，在實際建設(shè)與質(zhì)量管理過程中，應(yīng)當(dāng)制定完善的施工安全管理方案，有效消除工程建設(shè)階段的潛在風(fēng)險源，維護(hù)施工安全，確保建設(shè)工作的正常運轉(zhuǎn)。通常情況下，在地鐵工程項目建設(shè)環(huán)節(jié)中，采用施工建設(shè)與質(zhì)量管理的工作人員，可采取施工動態(tài)監(jiān)測、可視化識別，及與第三方監(jiān)管機(jī)構(gòu)相配合的方式執(zhí)行風(fēng)險識別與管理工作。例如，某地鐵工程施工企業(yè)，根據(jù)工程項目規(guī)劃設(shè)計方案，高效應(yīng)用可視化識別技術(shù)，且依據(jù)實際監(jiān)測結(jié)果，制定完善的安全事故管理方案。在實際工程建設(shè)過程中，施工技術(shù)人員在現(xiàn)場設(shè)置安全隔離帶與警示標(biāo)語，并配置了滿足實際需求的風(fēng)險預(yù)警裝置，以此最大限度的維護(hù)了施工現(xiàn)場安全。同時，施工企業(yè)構(gòu)建了完善的現(xiàn)場監(jiān)督管理體系，積極推廣精細(xì)化管理模式。此外，施工技術(shù)團(tuán)隊進(jìn)一步加大了對復(fù)雜地鐵施工現(xiàn)場的監(jiān)管投入，旨在協(xié)調(diào)處理生產(chǎn)與管理的內(nèi)在關(guān)聯(lián)。針對設(shè)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(dǎo)致施工現(xiàn)場安全隱患的環(huán)節(jié)進(jìn)行預(yù)判和分析。針對觸電、高空掉落、毒氣泄漏等問題，相關(guān)人員需在第一時間作出緊急預(yù)警響應(yīng)，并積極執(zhí)行預(yù)先設(shè)定的應(yīng)急處理預(yù)案，快速準(zhǔn)確定位事故發(fā)生的區(qū)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(fā)因素，將損失降至最低。

6.3? 積極執(zhí)行信息化管理模式

伴隨現(xiàn)代科技水平的提高與領(lǐng)域拓展，對于地鐵工程項目來說，將云計算、大數(shù)據(jù)與物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等尖端數(shù)據(jù)分析技術(shù)，整合應(yīng)用到工程安全監(jiān)督管理領(lǐng)域，可進(jìn)一步提升管理工作的信息化水平，強(qiáng)化安全監(jiān)管效果。例如，某地鐵工程施工企業(yè)，在組織施工過程中，積極執(zhí)行信息化管理模式，將復(fù)雜地鐵工程項目數(shù)據(jù)信息融合到管理系統(tǒng)中，依托數(shù)據(jù)整合、分析與處理等多項基本功能，提高了數(shù)據(jù)查詢與管理效率?；诖耍┕て髽I(yè)需準(zhǔn)確統(tǒng)計完工量，采用網(wǎng)絡(luò)進(jìn)度分析技術(shù)，生成完整的工程進(jìn)度報表，統(tǒng)籌管理開挖工程、基礎(chǔ)信息與圍巖加固等內(nèi)容，進(jìn)而實現(xiàn)對整個工程建設(shè)流程的動態(tài)監(jiān)管。

在地鐵建設(shè)中設(shè)置完善的監(jiān)控系統(tǒng)，通過設(shè)備監(jiān)控及安全監(jiān)控，應(yīng)用信息技術(shù)監(jiān)控地鐵建設(shè)各項指標(biāo)，達(dá)到實時監(jiān)控的目的，第一時間發(fā)現(xiàn)地鐵建設(shè)過程中出現(xiàn)的問題，合理采取各項措施，提高安全性及穩(wěn)定性。在地鐵實際施工過程中，容易受到各項環(huán)境因素的制約，對地鐵運行加強(qiáng)管控，可以對地鐵施工有一個精準(zhǔn)的把我，可以較大程度上降低外借因素對地鐵建設(shè)的影響，有效幫助相關(guān)部門的監(jiān)督檢查和質(zhì)量控制。

6.4? 靈活運用先進(jìn)技術(shù)和工法

地鐵施工的技術(shù)更新較快，工法和專利不斷涌現(xiàn)，在施工建設(shè)中，要不斷掌握施工的最新技術(shù)，及時更新，對于既有專利技術(shù)，要勤于革新創(chuàng)新，面對不同的施工條件和環(huán)境特點，靈活應(yīng)用。對于有條件的項目，要設(shè)置專業(yè)科研人員，收集各項資料，研發(fā)出有助于地鐵施工的新技術(shù)、新工藝，并積極推廣。對于已被應(yīng)用的施工技術(shù)，尤其是在圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、盾構(gòu)施工、機(jī)電施工等方面的新技術(shù)，要及時更新，降低企業(yè)的施工成本，削弱復(fù)雜條件下的安全隱患。

7? 結(jié)語

綜上所述，地鐵建設(shè)中的復(fù)雜條件涉及范圍廣、風(fēng)險性較大、環(huán)境復(fù)雜、不可控條件多，針對復(fù)雜地鐵工程項目建設(shè)工作來說，要找出主要矛盾和主要問題，從圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工、盾構(gòu)施工、信息化建設(shè)等多個方面，全面動態(tài)地監(jiān)管整合工程建設(shè)與組織管理工作，綜合分析各建設(shè)階段可能存在的各類問題，然后結(jié)合實際需求，構(gòu)建高效的危險源識別系統(tǒng)，建立健全安全事故管理體系，執(zhí)行信息化管理模式，更新新技術(shù)新工藝，從而為復(fù)雜地鐵工程優(yōu)化升級提供可靠的技術(shù)保障，全面推動現(xiàn)代化城市建設(shè)進(jìn)程，改善居民的生活品質(zhì)，最終有效維護(hù)交通運輸安全，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。

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