地鐵工程安全風(fēng)險評估及控制措施分析

朱艷萍

上海海龍工程技術(shù)發(fā)展有限公司 上海 200011

上海地區(qū)地下工程結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，施工難度系數(shù)較高，潛在風(fēng)險類型較多，風(fēng)險損失大，同時受到一系列其他因素的影響，地鐵工程中存在諸多風(fēng)險因素，為了能夠進一步提高工程的安全性和穩(wěn)定性，采取安全風(fēng)險評估及控制措施具有重要意義，最大限度地控制風(fēng)險，減少安全事故發(fā)生風(fēng)險，降低工程成本，減少工期損失，為軌道交通工程提供強有力的安全保障[1]?；诖?，本文以上海市軌道交通15號線工程土建8標(biāo)工程實例為基礎(chǔ)，分析上海地區(qū)地鐵工程安全風(fēng)險評估及控制措施。

1 工程概況

上海市軌道交通15號線工程土建8標(biāo)，包括景洪路站、朱梅路站、羅秀路站三個車站工程。

景洪路站位于規(guī)劃景洪路下，沿景洪路南北向敷設(shè)。車站為地下2層島式交叉渡線車站，車站總建筑面積28321m2，車站規(guī)模為502.26m×19.64m（包含結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻），車站主體埋深約為18.6m。根據(jù)站址周邊建設(shè)條件、與地塊結(jié)合的條件，車站共設(shè)4組出入口，3組風(fēng)井，5組疏散口。

朱梅路站位于老滬閔路與朱梅路交叉口北側(cè)，車站設(shè)于老滬閔路路中，沿老滬閔路南北向敷設(shè)。車站為地下二層島式車站，車站總建筑面積12031m2，車站規(guī)模為206m×20.44m（包含結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻）；其中標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)凈尺寸長179m，寬20.44m。車站主體埋深約為16.3m。車站共設(shè)4個出入口，2組風(fēng)井。

羅秀路站位于老滬閔路與羅秀路交叉口，車站設(shè)于老滬閔路路中，沿老滬閔路南北向敷設(shè)。車站為地下二層島式車站，車站總建筑面積11581m2，車站規(guī)模為208.8m×20.44m（包含結(jié)構(gòu)內(nèi)襯墻）；其中標(biāo)準(zhǔn)段內(nèi)凈尺寸長181m，寬20.44m。車站主體埋深約為16.5m。車站共設(shè)3個出入口，2組風(fēng)井。

2 風(fēng)險評估過程及方法

結(jié)合相關(guān)規(guī)定要求，風(fēng)險評估過程主要分為下述幾個階段：

（1）準(zhǔn)備階段。建立專門的評估小組，對職責(zé)進行明確，同時保證小組組長具有豐富的管理經(jīng)驗；明確評估對象及范圍，了解相關(guān)政策，重視對資料的收集，全面分析相關(guān)工程安全事故情況；深入現(xiàn)場進行全面勘察，了解地質(zhì)、水文等相關(guān)信息，收集工程施工資料。

（2）進行總體風(fēng)險評估。結(jié)合設(shè)計環(huán)節(jié)評估結(jié)果和相似工程安全事故情況，通過定性結(jié)合定量的方法對該項目環(huán)境及導(dǎo)致風(fēng)險因素進行分析，明確項目總體風(fēng)險等級。

（3）進行專項風(fēng)險評估。根據(jù)施工組織設(shè)計明確的施工方案，對施工流程進行分解；明確合理的評估方法，根據(jù)工程特點、環(huán)境情況、施工組織等因素，明確施工過程中的事故類型；全面分析風(fēng)險源，確立重大風(fēng)險源及風(fēng)險等級。

（4）確定風(fēng)險控制措施。結(jié)合相關(guān)規(guī)定要求，建立重大風(fēng)險源監(jiān)測、預(yù)警及應(yīng)急預(yù)案[2]。

3 施工風(fēng)險特點及控制措施

3.1 該標(biāo)段項目擬建場地存在較多粉砂土層

該工程擬建場地中含有多種粉性土，如砂質(zhì)粉土、粉質(zhì)黏土夾粉土等，在地下連續(xù)墻成槽過程時，極易引發(fā)塌孔現(xiàn)象，對基坑進行開挖時易發(fā)生流沙問題。通過基坑圍護雖能將承壓含水層阻斷，但是圍護局部存在缺陷問題，坑內(nèi)降壓會導(dǎo)致坑內(nèi)外水位聯(lián)系，導(dǎo)致圍護結(jié)構(gòu)發(fā)生滲漏現(xiàn)象。因此對在砂性、粉砂性承壓含水層中的地鐵車站深基坑工程來說，需要加強從施工圍護階段到結(jié)構(gòu)澆筑各流程的風(fēng)險管理，提高技術(shù)管理水平，做好細節(jié)管理，從根源處控制風(fēng)險。

不良地質(zhì)處理要求：①保證地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，尤其是地墻接縫位置施工；②進行降水試驗，保證圍護結(jié)構(gòu)能夠隔斷微承壓水層；③基坑開挖階段，進行圍護結(jié)構(gòu)堵漏作業(yè)，最大程度降低其風(fēng)險；④保證現(xiàn)場應(yīng)急物資的充足。

在施工前需要加強與設(shè)計部門的溝通，更改地墻的接頭形式，改為CWS橡膠止水帶接頭，提高地墻接縫的防水性能。

3.2 微承壓水和承壓水水頭較高

通過勘查報告可知，三站微承壓水分布于④2、⑤2層土，承壓水分布于⑦層土?；娱_挖深度在16～20m之間，開挖深度較深，因此降壓幅度較大。

不良地質(zhì)處理要求：①保證地下連續(xù)墻施工質(zhì)量，尤其是地墻接縫位置施工；②進行降水試驗，對承壓水頭進行檢測，檢查原降水方案是否符合要求；③開挖過程嚴格遵守降水方案進行。

控制措施：①按微承壓水和承壓水最不利情況來設(shè)計，開挖前進行降水試驗，明確具體承壓水水頭，對抗承壓水突涌進行驗算，對單井出水量進行明確，了解水位恢復(fù)情況，制定科學(xué)合理的應(yīng)急預(yù)案，最終明確降壓運行方案。施工階段對降水效果進行檢驗，提高承壓水水位監(jiān)測水平；②該工程需要降低④2和⑤2層微承壓含水層，雖然止水帷幕對該層隔斷，但是分析施工過程中止水帷幕的風(fēng)險，需要在主體基坑坑外附近按照40m間距設(shè)置坑外觀測井，在降水階段對主體基坑進行觀測，預(yù)防地墻接縫等薄弱位置滲漏風(fēng)險，保證基坑的穩(wěn)定性；③主體施工階段按需降水，重點對承壓水降水進行控制，降低其對周圍環(huán)境造成的影響?；又車哂惺鼙Ｗo建筑物，地墻圍護結(jié)構(gòu)并未安全隔斷承壓水層，為避免承壓水過度，需要在基坑外側(cè)設(shè)置承壓水回灌井，結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)采取有效的措施。

3.3 周邊環(huán)境風(fēng)險控制措施

在施工階段易發(fā)生地表沉降問題，進而導(dǎo)致周圍建筑物存在沉降、開裂的風(fēng)險，對周圍建筑物的使用造成不利影響。施工階段其風(fēng)險主要表現(xiàn)在下述幾個方面。①建筑資料不符合施工設(shè)計圖紙要求，隨意、盲目施工導(dǎo)致風(fēng)險滋生；②圍護結(jié)構(gòu)施工過程中因為土體損失導(dǎo)致地面發(fā)生隆起或沉降等不良情況；③長期、降水導(dǎo)致地面發(fā)生沉降，建筑物存在開裂、變形問題；④圍護結(jié)構(gòu)接縫漏水漏沙嚴重，致使其發(fā)生變形，對周圍建筑物的正常使用造成影響；⑤因為前期準(zhǔn)備階段未對周圍建筑物進行質(zhì)量檢測，缺乏對其情況的了解，導(dǎo)致一系列問題滋生。

控制措施：①對周圍建筑物資料及設(shè)計圖紙進行全面檢查，查看二者是否一致。施工前首先需要核實圖紙和資料，尤其是地下建筑物，如果發(fā)生兩者存在不符，及時進行設(shè)計變更，確保施工的安全性。②地墻成槽階段，需要提高泥漿液面高度，對泥漿配比進行調(diào)整，減少地墻單幅槽寬，降低槽壁坍塌風(fēng)險，加快該段施工進度。③對井點降水系統(tǒng)來說，需要適當(dāng)增加降水井，降低降水深度，根據(jù)施工要求進行降水，按需降水。④每日進行安全巡視，如果發(fā)現(xiàn)基坑圍護結(jié)構(gòu)存在滲漏水問題，及時進行堵漏，必要情況需要實施墻后注漿，降低地下連續(xù)墻滲漏對周圍建筑物造成的影響。⑤對周圍建筑物實施房屋檢測，了解其構(gòu)造、形式、使用情況等，明確建筑物已有變形及抵抗剩余變形的性能。結(jié)合檢測報告，評估建筑物，結(jié)合評估指標(biāo)進行判斷，采取有效的技術(shù)措施和應(yīng)變措施。完成檢測報告后，同建筑物業(yè)主進行確認，以防非工程導(dǎo)致的裂縫糾紛問題，減少周圍環(huán)境導(dǎo)致的經(jīng)濟風(fēng)險問題。⑥合理制定監(jiān)測方案，嚴格遵循方案執(zhí)行。設(shè)置傾斜監(jiān)測點，增加巡視次數(shù)，對可能存在的安全風(fēng)險事故進行提前預(yù)警，避免支護結(jié)構(gòu)破壞及環(huán)境事故出現(xiàn)[3]。

3.4 周圍管線較多，需強化基坑變形控制

基坑開挖需要保證基坑的穩(wěn)定性，提高監(jiān)測水平，對該工程來說，實現(xiàn)對周邊管線沉降的控制十分重要。主要措施包括：①保證圍護結(jié)構(gòu)質(zhì)量。為了保證基坑的穩(wěn)定性，需要保證圍護結(jié)構(gòu)具有良好的抗側(cè)壓能力、抗?jié)B能力，施工階段對地墻垂直度、厚度、墻底標(biāo)高、混凝土密實度等進行全面控制。②保證地墻注漿質(zhì)量。嚴格根據(jù)設(shè)計要求進行注漿，對漿液配比和注漿量進行嚴格控制。③保證基坑降水質(zhì)量。使用深井-真空井點降水，確保每一井點承受降水面積≤200m2，開挖前降水時間需大于20天，通過觀測井觀測水位，保證基坑內(nèi)地下水位下降至基坑底面下1m后進行土方開挖，根據(jù)圖紙要求做降壓井，確保承壓水不會對開挖產(chǎn)生隱患[4]。④及時抽排基坑內(nèi)明水。盡量在旱季進行基坑開挖，隨時將基坑內(nèi)明水抽排，以防地表水滲入土中使土體軟化。⑤對拆支撐與結(jié)構(gòu)混凝土施工關(guān)系進行有效處理。明挖法結(jié)構(gòu)混凝土需要按照從上至下的順序施工，需要處理好拆支撐與結(jié)構(gòu)混凝土關(guān)系，保證結(jié)構(gòu)混凝土滿足設(shè)計強度后拆除相應(yīng)支撐。⑥提高監(jiān)測水平。對深基坑施工進行嚴密監(jiān)測，及時發(fā)現(xiàn)存在問題，從根源處消除安全事故。⑦備好應(yīng)急物資。為了保證施工的安全，還需要備好應(yīng)急物資，為了防止停電事故，需要配備柴油發(fā)電機組，電路停電及時啟動備用電源，保證施工的正常。

4 重大風(fēng)險源的控制措施

4.1 基坑滑坡風(fēng)險

①對基坑開挖坡度進行嚴格控制；②開挖前及開挖中采取針對性降水措施，確保該層土中降水效果；③如果存在特殊情況，如基坑停工時間較長，需要在平臺、基坑周圍及坡腳位置設(shè)置排水明溝與積水坑，安排工作人抽水值班，必要情況時對邊坡面噴射素砼，能夠有一定的保護作用。④進度允許的情況下使用少開工作面形式，以防基坑工作面的大量暴露。⑤嚴禁坡頂堆積荷載，不允許在坡頂設(shè)置便道。

4.2 圍護體位置偏斜

①使用“Ⅲ級”復(fù)核制度進行測量，確保樁位的準(zhǔn)確性；②施工過程中嚴格控制垂直度，地下連續(xù)墻成槽機使用四向糾偏，保證圍護垂直度；③正式施工前，全面勘察沿線地下障礙物，如果發(fā)現(xiàn)障礙物需要及時清理[5]。

4.3 圍護結(jié)構(gòu)強度不佳

①檢查商品混凝土出場配合比情況，確保商品混凝土配比所用材料、外加劑，以及強度、抗?jié)B等級、坍落度符合設(shè)計要求；②防止混凝土澆筑過程中摻水導(dǎo)致混凝土強度降低；③混凝土運輸及振搗需要在初凝前完成；④對澆筑和振搗質(zhì)量進行全面控制；⑤做好后期養(yǎng)護工作。

4.4 加固失效引發(fā)基坑失穩(wěn)風(fēng)險

①合理制定加固方案；②對地基加固過程進行全面監(jiān)控，注重水泥摻量、注漿量及注漿壓力；③結(jié)合坑底擋墻周圍土體性質(zhì)，選擇科學(xué)合理的加固方法，例如壓密注漿、深層攪拌法以及降水加固等。

4.5 周圍管線審理引發(fā)基坑風(fēng)險

①做好勘查工作，了解基坑周圍水管分布情況，和相關(guān)單位做好停水協(xié)商工作；②對可能發(fā)生的風(fēng)險管道做好保護及排水應(yīng)急從事；③使用井點降水和回灌結(jié)合技術(shù)，避免水土流失。

4.6 基坑圍檁、支撐、系梁安裝、拆除吊裝風(fēng)險

①施工準(zhǔn)備階段保證支撐材料的充足，包括草包、土、沙、石料等；②存在險情需要立即停工，組織施工人員、車輛用土或沙將發(fā)生險情的已開挖段及時回填，穩(wěn)定險情，最大限度降低其對周圍環(huán)境的影響程度；③全面監(jiān)測，實時掌握基坑變化情況；④結(jié)合監(jiān)測數(shù)據(jù)，對相應(yīng)部位支撐復(fù)加預(yù)應(yīng)力；⑤如果連續(xù)變形需要增加支撐，合理控制位移；⑥發(fā)現(xiàn)原因，對施工方法進行調(diào)整，減少位移；⑦通過鋼絲網(wǎng)加細石砼對基坑邊坡進行保護；⑧安排專門的工作人員對基坑邊坡及鋼支撐進行巡視，如果存在問題及時進行修坡處理[6]。

4.7 基坑圍檁或腰梁破壞風(fēng)險

①保證支撐梁架設(shè)施工符合標(biāo)準(zhǔn)，避免發(fā)生滑動、脫落等不良情況，改變支撐點位置；②對圍檁受力情況進行準(zhǔn)確計算，選擇合適材料及尺寸，確保其剛度強度；③合理設(shè)置腰梁位置及數(shù)量，避免發(fā)生超挖情況；④提高質(zhì)量控制及變形監(jiān)測水平，保證圍檁架位置的合理性；⑤對支撐點位置圍檁進行加固。

5 結(jié)束語

綜上所述，因為地鐵工程具有一定的復(fù)雜性，施工難度較大，周圍環(huán)境復(fù)雜，因此極易發(fā)生風(fēng)險問題，因此開展風(fēng)險評估工作具有重要意義，對可能存在的風(fēng)險因素進行全面評估，及時發(fā)現(xiàn)問題，采取有效的控制措施防范風(fēng)險，保證工程的整體安全性和穩(wěn)定性，促進工程的可持續(xù)發(fā)展。