JHA分析在地鐵軌行區(qū)施工風(fēng)險管控中的應(yīng)用

戴姝婷

(南京地鐵運營有限責(zé)任公司，江蘇 南京 210012)

1 工作危害分析方法

工作危害分析方法(Job Hazard Analysis，簡稱JHA)，又稱為“工作安全分析”(JSA)或“任務(wù)危害分析”(THA)，是一種比較細(xì)致的分析作業(yè)過程中存在危害的方法。它將一項工作活動分解為相關(guān)聯(lián)的若干個步驟，識別出每個步驟中的危害，并設(shè)法控制事故的發(fā)生[1]。

分析工作的主要內(nèi)容是對分析對象的定性和定量。風(fēng)險分析最終目的是對風(fēng)險進(jìn)行預(yù)防和管控，這個目的要求分析方法可以做到定性和定量相結(jié)合。工作危害分析方法正是這樣一個能很好地將定性和定量相結(jié)合的方法。該方法先將工作的中的危害進(jìn)行定性，而后通過公式：風(fēng)險度=風(fēng)險發(fā)生的概率×后果，計算出結(jié)果，根據(jù)計算結(jié)果對風(fēng)險進(jìn)行定量，最后運用針對性的措施對風(fēng)險進(jìn)行管控。

JHA方法在很多行業(yè)中得到應(yīng)用。劉麗珍等將其運用于熱供應(yīng)系統(tǒng)的危險源辨識[2]；陳全等將其運用于煤礦設(shè)備維修作業(yè)的隱患排查[3]；楊玉林等將其運用于碼頭軟管裝卸作業(yè)中[4]；彭鵬將其運用于海上勘探[5]。綜上所述，國內(nèi)JHA方法較少運用在建筑行業(yè)，尚未運用到地鐵施工領(lǐng)域。

2 地鐵軌行區(qū)施工的特點以及JHA分析的關(guān)鍵問題

將JHA方法運用到地鐵軌行區(qū)施工前，首先應(yīng)當(dāng)對地鐵軌行區(qū)的定義和特點有充分的認(rèn)識。

地鐵軌行區(qū)是指地鐵運營期，列車運行經(jīng)過的區(qū)域，可以是地鐵中的隧道、橋梁或是任何鋪設(shè)有鋼軌的地段?？紤]到隧道空間狹小，施工和救援安全可控性較低，且在地鐵全線里程中占比較大，本文以研究隧道軌行區(qū)為主。

2.1 地鐵軌行區(qū)施工的特點

(1)空間狹小

隨著方便快捷可控性高的盾構(gòu)法施工在地鐵隧道中的應(yīng)用和普及，隧道實際空間依賴于盾構(gòu)機的直徑，另外為避免隧道開挖對土層穩(wěn)定性的影響，隧道直徑普遍較小，因此軌行區(qū)空間狹小，可以容納的人員、機械和設(shè)備較少。這直接導(dǎo)致了施工和救援時的安全可控性較空間開闊地帶低，這是形成軌行區(qū)施工工作危害的主要原因。

(2)環(huán)境不良

軌行區(qū)環(huán)境不良主要體現(xiàn)在道床排水不良、地面濕滑。照明不良、環(huán)境幽暗。極易造成施工人員滑倒或絆倒。這是造成施工人員人身傷害的客觀原因。

(3)設(shè)備密集

為了保障地鐵的正常運行，軌行區(qū)中安裝了涵蓋多個專業(yè)的設(shè)備。比如安裝在隧道頂部的涉及列車供電的高壓接觸網(wǎng)、位于隧道側(cè)墻的列車通信的通信電纜和限位器、位于道床中間的涉及列車定位的信號設(shè)備以及控制道岔扳動的設(shè)備等等。這些設(shè)備密集的安裝于軌行區(qū)中，進(jìn)一步降低了軌行區(qū)施工的可作業(yè)空間，安全可控性進(jìn)一步降低。與此同時，這些設(shè)備本身通電和堅硬尖銳的屬性也會對摔倒或跌倒的施工人員造成直接傷害。在一定程度上是施工人員人身傷害的直接原因。

2.2 JHA分析的關(guān)鍵問題

JHA分析是將一項工作活動分解為相關(guān)聯(lián)的若干個步驟，識別出每個步驟中的危害，并設(shè)法控制事故的發(fā)生。地鐵軌行區(qū)施工JHA分析工作的前提是將施工分解成為若干個步驟。如何分解才能比較準(zhǔn)確地描述某項施工；依據(jù)哪些規(guī)律或條件去分解施工，才能使JHA分析最有效；如何分解才能更好地符合施工本身和周圍的環(huán)境等等。這些問題是在做施工步驟分解前需要思考的問題，也是JHA分析的關(guān)鍵問題。

3 JHA分析策略以及數(shù)據(jù)庫建立的基礎(chǔ)

對地鐵軌行區(qū)的每一項施工進(jìn)行JHA分析，并根據(jù)分析結(jié)果建立JHA數(shù)據(jù)庫，便于日后同類型施工安全管控時的檢索，同時根據(jù)客觀條件的變化對每一項施工的JHA分析數(shù)據(jù)進(jìn)行更新，可以使施工安全管理的效率得到循環(huán)式提高。

JHA分析的核心工作是確定施工的步驟以及步驟中的風(fēng)險，而施工步驟和相關(guān)風(fēng)險又與施工所在隧道中的空間位置密切相關(guān)，因此首先需要對隧道空間位置進(jìn)行劃分，即進(jìn)行隧道空間分層，之后根據(jù)隧道空間分層和具體作業(yè)內(nèi)容對施工項目進(jìn)行編號。隨后對已編號的施工項目進(jìn)行JHA分析。最后依據(jù)編號和分析結(jié)果實現(xiàn)對每一項施工的JHA分析結(jié)果的存貯，形成JHA數(shù)據(jù)庫。

3.1 隧道的緯向分層

對隧道拱橫截面進(jìn)行緯向分層，使其形成三個位置，即拱頂、拱中和拱底。在這三個位置的施工項目，以及它們具體的步驟和這些步驟對應(yīng)的風(fēng)險是完全不同的。比如在拱頂?shù)氖┕?，因與高壓接觸網(wǎng)距離較近，施工的一個步驟是將接觸網(wǎng)通過掛地線來斷電。如果這一步驟做的不規(guī)范，那么施工人員就有觸電的風(fēng)險。這個步驟和風(fēng)險在拱中和拱底的施工中是不存在的。同樣拱底的施工，也有確認(rèn)道岔編號的特有步驟和被尖軌夾傷的特有風(fēng)險。同時拱頂、拱中以及拱底三個位置的施工也有共有的步驟和風(fēng)險。為了便于JHA分析的展開，將與施工位置有關(guān)的特有步驟和共有步驟分別命名為位置特有步驟和位置共有步驟。每項施工在具備位置特有步驟和位置共有步驟的同時，也具有和自身施工內(nèi)容相關(guān)的一般步驟。

3.2 隧道的經(jīng)向分層

對隧道拱橫截面進(jìn)行經(jīng)向分層，使其形成三個位置，即拱左側(cè)、拱中和右側(cè)。這三個位置施工的位置特有步驟以及一般步驟和這些步驟對應(yīng)的風(fēng)險也是不盡相同的。

3.3 施工項目編號

具體的施工項目編號可根據(jù)隧道空間分層和具體作業(yè)的內(nèi)容來實現(xiàn)。以前兩個字母表示經(jīng)緯向，第三個字母表示在經(jīng)緯向中的具體位置，第四和第五個字母表示施工專業(yè)，最后三個數(shù)字表示施工項目的具體序號。例如位于隧道拱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)滲漏水檢修，其位于緯向分層的上部，即latitude top，選取latitude的前兩個字母以及top的第一個字母，即為LAT，該項施工屬于工務(wù)專業(yè)，其表征專業(yè)的編號是工務(wù)兩個字漢語拼音的首字母GW，如果其序號為001，那么該項施工的完整編號為LATGW001。依此類推，位于經(jīng)向分層中部的隧道結(jié)構(gòu)變形監(jiān)測，編號則為LOMGWXXX，即longitude middle工務(wù)，最后三位根據(jù)具體的序號確定。

4 JHA分析實例

JHA分析的關(guān)鍵問題之一是如何分解施工步驟才能更好地符合施工本身和周圍的環(huán)境。因此地鐵軌行區(qū)施工步驟的分解需要符合軌行區(qū)隧道空間分層的客觀規(guī)律。選取隧道空間分層典型施工的位置特有步驟、位置共有步驟以及與施工具體內(nèi)容相關(guān)的一般步驟進(jìn)行JHA分析。

4.1 隧道緯向分層

隧道緯向分層的典型施工是拱頂?shù)乃淼懒芽p治理以及拱底的鋼軌大中修施工。這兩項施工有各自的位置特有步驟和一般步驟，同時具有相同的位置共有步驟。

(1)拱頂：隧道拱頂裂縫治理

當(dāng)隧道拱頂出現(xiàn)裂縫，就需要在拱頂位置進(jìn)行裂縫的治理施工。

南京地鐵3#線某區(qū)間進(jìn)行的拱頂管片裂縫治理就屬于此類施工。該區(qū)間為盾構(gòu)隧道，長度雙線均為1 300 m左右，覆土深度從9.70～22.34 m不等。管片采用錯縫拼裝、彎螺栓連接。

該項施工的主要步驟為：①測量管片裂縫；②管片裂縫小于0.2 mm時，則抹平其表面，抹平使用的材料為剛性環(huán)氧樹脂；③當(dāng)裂縫大于0.2 mm時，則封閉裂縫并補強管片，封閉裂縫通過灌注環(huán)氧樹脂實現(xiàn)。上述步驟構(gòu)成了該項施工的一般步驟。前兩個步驟就其施工內(nèi)容本身不存在明顯的危害或潛在事件。第三個步驟的危害和潛在事件較為顯著。該項施工的一般步驟JHA分析如表1。

因為裂縫的治理施工的位置處于隧道拱頂，靠近拱頂?shù)母邏航佑|網(wǎng)，施工的位置特有步驟是掛接地線，從而確保高壓接觸網(wǎng)斷電。另外該施工本身屬于高處作業(yè)，因此固定安全帶也屬于它的位置特有步驟。位置特有步驟JHA分析如表2。

表1 隧道拱頂裂縫治理施工的一般步驟JHA分析

表2 隧道拱頂裂縫治理施工的位置特有步驟JHA分析

(2)拱底：鋼軌大中修施工

鋼軌大中修是對隧道拱底超限磨耗和損傷的鋼軌進(jìn)行更換的施工。比如南京地鐵一號線某區(qū)間的施工：上行K12+672～K13+356處鋼軌損傷較大，曲上股垂直和側(cè)面磨耗均已超限，某些作用面已經(jīng)掉塊，需要成段更換該段鋼軌。該施工主要有4個步驟：①放樣并計算施工所需的25 m鋼軌的根數(shù)以及組合方式；②將組合好的多根25 m鋼軌進(jìn)行焊接；③將線下焊接形成的長軌條撥接上線；④將更換下來的舊軌進(jìn)行運輸和集中擺放。

上述一般步驟具有顯著危害和潛在事件的是步驟②和③。該項施工一般步驟JHA分析如表3。

表3 鋼軌大中修施工的一般步驟JHA分析

軌道道岔可以被遠(yuǎn)程控制扳動，即扳道岔人員不在現(xiàn)場，可通過系統(tǒng)遠(yuǎn)程控制道岔的扳動。該項施工的地點在拱底的道床上，被遠(yuǎn)程控制扳動道岔的尖軌可能會夾傷施工人員。因此此項施工中，一個特有的步驟是通過對講機接收遠(yuǎn)程控制人員的道岔扳動通知，從而得知被扳動道岔的編號，繼而判斷自身是否處在被扳動的道岔中，然后做出合理避讓。綜上所述，該項施工的位置特有步驟有兩個，一個是接收通知，第二個是判斷自身位置。JHA分析如表4。

表4 鋼軌大中修施工的位置特有步驟JHA分析

表4(續(xù))

(3)隧道緯向分層施工位置共有步驟JHA分析

當(dāng)隧道緯向分層時，無論施工處于緯度上部(latitude top)，還是緯度底部(latitude bottom)，施工人員都有被列車撞擊的潛在風(fēng)險。無論施工人員通過接收通知亦或通過聲音和震動判斷來車，他們都需要對來車做出及時避讓。因此對來車進(jìn)行避讓是位置共有步驟。JHA分析如表5。

表5 隧道緯向分層施工位置共有步驟JHA分析

上述兩項施工一般步驟、位置特有步驟和位置共有步驟融合后，即形成每一項施工完整的JHA分析。

4.2 隧道經(jīng)向分層

隧道經(jīng)向分層的典型施工是隧道鋼環(huán)加固的拱側(cè)面作業(yè)和拱中部的隧道變形監(jiān)測。這兩項施工有各自的一般步驟和位置特有步驟。它們的位置共有步驟與隧道緯向分層的施工基本一致。

(1)拱側(cè)：隧道鋼環(huán)加固

隧道拱側(cè)的施工主要是隧道鋼環(huán)加固的拱側(cè)面作業(yè)。

南京地鐵目前處在建設(shè)階段的5#線隧道某區(qū)間上下行線均于1 100～1 200環(huán)穿過目前處在運營階段的1#線隧道下方，且下行線結(jié)構(gòu)距離1#線左右線結(jié)構(gòu)底部凈距最小均在3～4 m左右不等。1#線因此產(chǎn)生了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定風(fēng)險，需要對結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加固。南京地鐵通過鋼環(huán)加固的方法對1#線的隧道結(jié)構(gòu)進(jìn)行預(yù)加固。此項施工屬于隧道的拱側(cè)面作業(yè)。

鋼環(huán)安裝的步驟是：①鑿除對應(yīng)位置的道床；②現(xiàn)場放樣；③安裝牛腿，并加工同一環(huán)的側(cè)板和頂板；④在安裝一定環(huán)數(shù)的牛腿后，再安裝對應(yīng)環(huán)數(shù)的側(cè)板和頂板。上述一般步驟具有顯著危害和潛在事件的是步驟④，即側(cè)板和頂板的安裝，JHA分析如表6。

表6 隧道鋼環(huán)加固一般步驟的JHA分析

牛腿與側(cè)板、側(cè)板與頂板的銜接處均基本處在隧道拱側(cè)面，因此1#線該區(qū)間隧道預(yù)加固鋼環(huán)施工的作業(yè)面基本處在隧道拱側(cè)。

隧道拱側(cè)面布有通信電纜和控制電纜間相互位置和間距的卡槽。隧道拱側(cè)施工有可能對通信電纜造成破壞，因此，該項施工的位置特有步驟是轉(zhuǎn)移部分通信電纜或?qū)﹄娎|線進(jìn)行就地保護(hù)。JHA分析如表7。

表7 隧道鋼環(huán)加固施工位置特有步驟JHA分析

(2)拱中部：隧道變形監(jiān)測施工

隧道變形監(jiān)測是測量人員使用測量儀器在拱中部的道床上對隧道道床沉降監(jiān)測點、拱頂沉降監(jiān)測點以及拱腰側(cè)的收斂監(jiān)測點進(jìn)行觀測和記錄，從而計算出隧道在一定時間段內(nèi)的內(nèi)徑變化以及隧道的拱頂和道床底部的高程變化，也就是變形量。

某單位開發(fā)南京地鐵二號線附近的地塊，進(jìn)行了基坑開挖，將面積約為4 357.55 m2、體積約為20 036.98 m3的棄土堆積在南京地鐵二號線K27～K28區(qū)段100 m范圍內(nèi)的隧道右線上方及結(jié)構(gòu)外邊線。導(dǎo)致該范圍隧道累計最大沉降量達(dá)到23.3 mm、最大沉降速率達(dá)到負(fù)0.11 mm/d。另外也產(chǎn)生了多種結(jié)構(gòu)病害。

經(jīng)溝通，該單位對棄土進(jìn)行了卸載。南京地鐵在卸載過程中持續(xù)監(jiān)測了隧道的形變。

監(jiān)測項目包含：道床沉降監(jiān)測、拱頂沉降監(jiān)測、隧道直徑收斂監(jiān)測、道床與拱頂距離測量。就上述測量(一般)步驟本身而言，未有顯著的危害和潛在事件。

此項施工監(jiān)測人員和儀器均具有一定的高度，且施工全過程均在道床中線上沿著公里數(shù)直線移動，只是觀測方向分別有前、后、上、兩側(cè)。因此，人和機在施工全過程中的位置在隧道橫截面中均處于拱中部，同時在隧道公里縱深上延軌道中線移動。

在較短時間內(nèi)完成較長公里數(shù)的測量，需要施工人員攜帶儀器從前一個監(jiān)測點不斷地向下一個監(jiān)測點快速移動，這就是該項施工的位置特有步驟。JHA分析如表8。

表8 隧道變形監(jiān)測施工位置特有步驟JHA分析

5 結(jié) 語

分析了地鐵軌行區(qū)的施工環(huán)境特點以及JHA分析的關(guān)鍵問題。在隧道空間緯向和經(jīng)向分層的基礎(chǔ)上提出了地鐵軌行區(qū)施工項目的編號方法和JHA的分析策略，對構(gòu)建JHA數(shù)據(jù)庫的基礎(chǔ)進(jìn)行了闡述。最后根據(jù)隧道空間緯向和經(jīng)向分層，進(jìn)行了地鐵軌行區(qū)施工的JHA實例分析。在今后的研究中，需要在JHA數(shù)據(jù)庫內(nèi)在組成結(jié)構(gòu)以及調(diào)查涵蓋軌行區(qū)所有專業(yè)施工的具體方法上深入。