張鶴年，陳亮，伍進(jìn)進(jìn)，席培勝，汪少涵

(1.安徽建筑大學(xué) 土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230601；2.安徽建筑大學(xué) 建筑結(jié)構(gòu)與地下工程安徽省重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230601)

0 引言

我國(guó)許多城市都在進(jìn)行城市軌道交通的建設(shè)，地鐵輕軌已經(jīng)覆蓋到了35 個(gè)地市，總長(zhǎng)度已經(jīng)達(dá)到5 021.7 km[1]。軌道交通工程的建設(shè)中存在許多安全問(wèn)題，地鐵工程技術(shù)的復(fù)雜性和風(fēng)險(xiǎn)的不可預(yù)見(jiàn)性，導(dǎo)致其在施工和運(yùn)營(yíng)中的事故會(huì)經(jīng)常發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)2002～2016 年間共計(jì)發(fā)生軌道交通安全事故246 起，其中地鐵建造速度越快的年份，事故發(fā)生率越高，事故的類(lèi)型大多是基坑坍塌風(fēng)險(xiǎn)事故[2]。這些工程事故不僅造成了建設(shè)資金的浪費(fèi)，還造成了人員的傷亡。因此，對(duì)地鐵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行科學(xué)管理，降低事故發(fā)生的可能性具有重要意義。

1 軌道交通風(fēng)險(xiǎn)管理研究現(xiàn)狀

城市軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)管理問(wèn)題是軌道交通建設(shè)項(xiàng)目中的重點(diǎn)難題之一，基于完善的風(fēng)險(xiǎn)管理理論體系條件下，越來(lái)越多的學(xué)者投入到軌道交通工程的風(fēng)險(xiǎn)研究中。國(guó)外Einstein.H.H 教授最早提出對(duì)地下工程安全進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析[3]。劍橋大學(xué)Burland.J.B 基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估項(xiàng)目中的規(guī)律研究，建立隧道風(fēng)險(xiǎn)對(duì)環(huán)境影響的評(píng)估方法和程序[4]。Reilly.J.J 認(rèn)為軌道交通的建設(shè)過(guò)程就是風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)分擔(dān)的過(guò)程，對(duì)于軌道交通的風(fēng)險(xiǎn)控制需要貫穿建設(shè)的全階段[5]。我國(guó)最初由清華大學(xué)郭忠偉教授系統(tǒng)引入風(fēng)險(xiǎn)管理分析理論，他在《風(fēng)險(xiǎn)分析與決策》中詳細(xì)地介紹了風(fēng)險(xiǎn)分析理論和方法[6]，緊接著出現(xiàn)大批地鐵風(fēng)險(xiǎn)管理的研究者。2011 年丁烈云從組織、技術(shù)、環(huán)境和監(jiān)控預(yù)警的角度定性地研究了風(fēng)險(xiǎn)管理方法[7]；2014 年吳賢國(guó)等通過(guò)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)對(duì)地鐵風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量的研究管理[8]。2019 年李晨爽，對(duì)地鐵基坑施工中的風(fēng)險(xiǎn)，從風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)分析、耦合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)管控三個(gè)方面，提出了深基坑耦合風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)分析模型[9]。

本文通過(guò)對(duì)實(shí)際工程案例中的風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行控制，提出了關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源監(jiān)測(cè)控制的方法，更有效地實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)的管理。

2 工程概況

淮海大道站位于合肥新站區(qū)銅陵北路與玉皇山路交口，沿銅陵北路東側(cè)南北向布置。車(chē)站的東北方向是一塊未開(kāi)發(fā)的空地，西南方向是安徽醫(yī)科大學(xué)附屬醫(yī)院，東南方向是北崗花園小區(qū)?；春４蟮勒緸榈叵聠坞p層混合雙跨(局部為三跨)的島式車(chē)站。車(chē)站的區(qū)間內(nèi)設(shè)有3 個(gè)出入口、2 個(gè)預(yù)留人防接口和一個(gè)預(yù)留出口。該站總長(zhǎng)385.80 m，基坑雙層標(biāo)段車(chē)站地面設(shè)計(jì)標(biāo)高約37.30～39.40 m，覆土層厚度2.50～3.62 m，地面西側(cè)高東側(cè)低，開(kāi)挖寬度19.70 m，挖深16.90 m，小里程盾構(gòu)工作井挖深19.70 m。單層標(biāo)段基坑的地面設(shè)計(jì)標(biāo)高約為36.63～37.30 m，覆土層厚度為6.90～7.60 m，地面南側(cè)低北側(cè)高，基坑寬度是22.05 m，基坑的深度是15.11 m，大里程工作井基坑深度約17.24 m，施工開(kāi)挖方法選用明挖法施工。

工程地質(zhì)與水文地質(zhì)條件：對(duì)基坑土層鉆孔勘探，通過(guò)土工試驗(yàn)，將土層分成三層，分別是人工雜填土層、第四系晚更新統(tǒng)沖洪積層(主要是粉質(zhì)黏土)和白堊系上統(tǒng)張橋組層全風(fēng)化泥質(zhì)巖層(主要是風(fēng)化巖土)。車(chē)站土層水文：上層水體主要為上層滯水，下層的水體主要為基巖裂隙水，坑內(nèi)積水主要通過(guò)明排水方式處理。

地下管線情況：車(chē)站主體結(jié)構(gòu)范圍內(nèi)各類(lèi)管線密布(包含雨水、污水、給排水、電力、燃?xì)?、交通信?hào)等)，施工時(shí)，原基坑內(nèi)的管線需要開(kāi)挖前遷出，淮海大道電力管縱穿車(chē)站，需要懸吊保護(hù)。

3 基坑開(kāi)挖工程的風(fēng)險(xiǎn)管理

3.1 風(fēng)險(xiǎn)源識(shí)別

軌道交通施工過(guò)程中主要考慮自身風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)，自身風(fēng)險(xiǎn)描述：淮海大道站屬于高邊坡深基坑開(kāi)挖，機(jī)械設(shè)備、人員的選用和組織管理水平會(huì)對(duì)施工造成很大影響；深基坑開(kāi)挖時(shí)，施工技術(shù)和土體自身的因素可能會(huì)導(dǎo)致基坑土體滑塌、支撐維護(hù)體系的失穩(wěn)側(cè)移、基底隆起、維護(hù)結(jié)構(gòu)涌水等風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)描述：安醫(yī)大附屬醫(yī)院位于車(chē)站西側(cè)，距車(chē)站最近位置52 m，距入口最近29 m，為避讓車(chē)站主體，沿車(chē)站主體布設(shè)的D1400 埋深約9.0～12.5 m 的污水管道永久改遷，5 000 mm×2 200 mm 埋深7.1 m 的雨水箱涵、100 mm×60 mm 埋深1.18 m的10 kv 供電線、D400 埋深1.4 m 的燃?xì)夤艿琅R時(shí)改遷。既有建筑物的存在會(huì)對(duì)基坑的穩(wěn)定性構(gòu)成影響，土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性會(huì)因?yàn)橹苓吔ㄖ锏慕ㄔ於l(fā)生改變，管線處理不當(dāng)會(huì)造成施工過(guò)程中管線的破壞，從而導(dǎo)致斷水?dāng)嚯姷纫幌盗酗L(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)分析與識(shí)別

3.2.1 風(fēng)險(xiǎn)源關(guān)系分析

風(fēng)險(xiǎn)源是相互聯(lián)系的，既可以通過(guò)一定的關(guān)系形成復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)源，又可以互相作為影響因素[10]，在一定的條件下相互觸發(fā)。因此，對(duì)危險(xiǎn)源的分析不能孤立進(jìn)行，而要從聯(lián)系的角度進(jìn)行分析[11]。一個(gè)安全事故的發(fā)生會(huì)引起其他一連串的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生，同樣，一個(gè)事故的發(fā)生也是由很多風(fēng)險(xiǎn)因素共同疊加引起的。以管線斷裂和地面坍塌為例說(shuō)明。

(1)管線斷裂。管線斷裂會(huì)導(dǎo)致地面隆起、水淹、地面塌陷、基坑倒塌；同時(shí)地面隆起，地面坍塌也會(huì)造成管線的斷裂。

(2)地面坍塌。地面坍塌會(huì)造成周?chē)ㄖ锏膬A斜或者施工現(xiàn)場(chǎng)的臨時(shí)建筑設(shè)施的倒塌，進(jìn)而會(huì)造成安全事故；地面坍塌的發(fā)生也可能是由于水管斷裂，施工降水、土方開(kāi)挖、支撐拆除等過(guò)程中，周?chē)馏w穩(wěn)定狀態(tài)被打破，土體被擾動(dòng)等方面的原因。具體危險(xiǎn)源的關(guān)系見(jiàn)圖1 所示。

圖1 地下工程施工安全危險(xiǎn)源之間的關(guān)系

在地下工程項(xiàng)目中，有些危險(xiǎn)源對(duì)項(xiàng)目的潛在影響顯著，這類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)稱(chēng)為關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源。弄清關(guān)鍵危險(xiǎn)源可以給我們的啟示是：通過(guò)對(duì)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源的控制可以大大降低風(fēng)險(xiǎn)，提高風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題解決的效率。

通過(guò)Shepard分類(lèi)[12-15]，將樣品點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)和分析，見(jiàn)圖5?？芍撼练e物樣品點(diǎn)主要分布在等邊三角形左斜邊的狹長(zhǎng)地帶，說(shuō)明2 mm以下顆粒中以砂粒占優(yōu)勢(shì)。細(xì)顆粒黏土含量不超過(guò)砂、粉砂、黏土總量的8%，最低為0.89%，細(xì)顆粒粉砂含量占總含量的1%～24%。而粗顆粒砂占比均超過(guò)50%，最高可達(dá)97.6%；砂占比超過(guò)80%的樣品點(diǎn)的個(gè)數(shù)占所有樣品點(diǎn)個(gè)數(shù)的84%。

3.2.2 關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源確定及判斷標(biāo)準(zhǔn)

淮海大道基坑施工過(guò)程中，通過(guò)事故樹(shù)分析的方法，確定關(guān)鍵的風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測(cè)對(duì)象有明挖基坑、周邊建筑物、地表路面、地下管線等，對(duì)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源的監(jiān)測(cè)項(xiàng)目和控制指標(biāo)如表1 所示。

3.3 關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源預(yù)警分級(jí)

對(duì)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行多重預(yù)警，是預(yù)警體系的一種重要手段。

(1)巡視預(yù)警

巡視預(yù)警主要內(nèi)容包括：圍護(hù)結(jié)構(gòu)體系的穩(wěn)定、周?chē)ㄖ锏那闆r、施工狀況、監(jiān)測(cè)設(shè)備和管片變形是否正常等。風(fēng)險(xiǎn)的巡視需要專(zhuān)業(yè)的技術(shù)人員，巡視前制定好現(xiàn)場(chǎng)巡視計(jì)劃，確定安全巡視檢查的范圍，安排好巡視工作的人員，規(guī)劃好巡視路線、巡視頻率。

(2)監(jiān)測(cè)預(yù)警

風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)建立在監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的雙控指標(biāo)之上，對(duì)關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源在監(jiān)測(cè)過(guò)程中所達(dá)到的報(bào)警指標(biāo)，我們可以對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警信息進(jìn)行分級(jí)管理，表2 為監(jiān)測(cè)預(yù)警的三級(jí)預(yù)警機(jī)制[12]。

(3)綜合預(yù)警

綜合預(yù)警，就是當(dāng)施工過(guò)程中出現(xiàn)重大風(fēng)險(xiǎn)時(shí)，需要整合各個(gè)參與方的巡檢數(shù)據(jù)和檢測(cè)數(shù)據(jù)，進(jìn)行分析論證，并及時(shí)發(fā)布三級(jí)預(yù)警信號(hào)，調(diào)動(dòng)各個(gè)部門(mén)參與到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警中來(lái)，協(xié)同處理解決風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，保障軌道交通項(xiàng)目施工安全順利地進(jìn)行。

3.4 預(yù)警響應(yīng)與消警

3.4.1 預(yù)警響應(yīng)

對(duì)監(jiān)測(cè)預(yù)警和巡視預(yù)警應(yīng)在監(jiān)理單位的監(jiān)督下由施工單位落實(shí)處置，并將處置措施報(bào)業(yè)主和有關(guān)部門(mén)備案，當(dāng)監(jiān)測(cè)預(yù)警出現(xiàn)異常情況時(shí)，質(zhì)量安全處結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)的情況進(jìn)行分析，并決定是否發(fā)出三級(jí)報(bào)警，當(dāng)發(fā)出三級(jí)報(bào)警時(shí)，相關(guān)單位需及時(shí)趕赴現(xiàn)場(chǎng)處理風(fēng)險(xiǎn)。各單位職責(zé)分工如表3。

表1 風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目控制指標(biāo)

表2 三級(jí)預(yù)警分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

對(duì)于不同等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，預(yù)警響應(yīng)的時(shí)間不同，黃色預(yù)警信息需要在一天內(nèi)完成警情的分析并落實(shí)緊急處理措施，橙色預(yù)警信息需要在兩小時(shí)內(nèi)完成，紅色預(yù)警需要在一小時(shí)內(nèi)完成。

3.4.2 消警

風(fēng)險(xiǎn)處理過(guò)后需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的消警，采取的消警流程如下。

(1)黃色和橙色預(yù)警信息消警流程：風(fēng)險(xiǎn)源現(xiàn)場(chǎng)處理結(jié)束后，警情得到控制后，仍需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)，確保監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在合理范圍內(nèi)變動(dòng)。在此基礎(chǔ)上，由施工單位填寫(xiě)消警報(bào)告書(shū)，監(jiān)理單位審查確認(rèn)后，予以消警。

(2)紅色消警流程：現(xiàn)場(chǎng)采取整改措施，警情控制后仍需實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)風(fēng)險(xiǎn)源，控制監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)在合理范圍內(nèi)。在此基礎(chǔ)上，施工單位填寫(xiě)消警報(bào)告書(shū)，經(jīng)監(jiān)理單位審查確認(rèn)后，監(jiān)理單位組織召開(kāi)紅色消警會(huì)議，各參與方提出意見(jiàn)和后續(xù)保障措施，通過(guò)后予以消警。風(fēng)險(xiǎn)消警的流程如圖2 所示。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)信息的報(bào)送

施工單位和監(jiān)測(cè)單位需要提交信息監(jiān)測(cè)資料。信息的報(bào)送就是把預(yù)警信息數(shù)據(jù)按日?qǐng)?bào)、周報(bào)、月報(bào)的形式進(jìn)行報(bào)送，其完整的報(bào)送流程如圖3。

圖3 風(fēng)險(xiǎn)信息報(bào)送流程圖

4 風(fēng)險(xiǎn)事故的處理措施和搶險(xiǎn)措施

4.1 自身風(fēng)險(xiǎn)處理措施和搶險(xiǎn)措施

(1)基坑土體滑塌。防治措施：淮海大道站基坑，因部分道路路面標(biāo)高與結(jié)構(gòu)基坑底部標(biāo)高有較大高差，屬于高邊坡施工，必須對(duì)開(kāi)挖邊坡進(jìn)行防護(hù)，邊坡需要放坡，坡度始終控制在設(shè)計(jì)坡度范圍內(nèi)；采用設(shè)分級(jí)臺(tái)階、臺(tái)階處設(shè)置1 道錨索的邊坡防護(hù)形式；基坑邊上禁止堆載。搶險(xiǎn)措施：險(xiǎn)情發(fā)生時(shí)，第一時(shí)間就是保護(hù)好人的安全，及時(shí)疏散現(xiàn)場(chǎng)人員，做好管線監(jiān)護(hù)，保護(hù)好管線；縱向滑坡的基坑沒(méi)有垮塌時(shí)，可以在坡腳處采用補(bǔ)強(qiáng)支撐或回填沙土；縱向滑坡基坑垮塌時(shí)，應(yīng)立即在崩塌處回填土方，卸載坡頂，減少擾動(dòng)。

(2)坑底隆起。防治措施：土方開(kāi)挖時(shí)需要分段分層，邊開(kāi)挖邊支護(hù)，禁止超挖和堆土；當(dāng)土方挖到設(shè)計(jì)高度時(shí)，應(yīng)盡可能縮短暴露時(shí)間，并應(yīng)立即澆筑混凝土墊層，以防止坑內(nèi)水的滲入；加強(qiáng)基底隆起監(jiān)測(cè)；做好基坑的排水防水施工。搶險(xiǎn)措施：及時(shí)疏散現(xiàn)場(chǎng)人員，做好管線監(jiān)護(hù)保護(hù)好管線，基坑隆起時(shí)及時(shí)加壓重材料。

(3)基坑圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲水。防治措施：保持圍護(hù)結(jié)構(gòu)的垂直度，避免分叉；混凝土澆筑時(shí)，需要連續(xù)澆筑，避免出現(xiàn)堵管、導(dǎo)管拔空的現(xiàn)象；基坑開(kāi)挖時(shí)，要做到隨時(shí)開(kāi)挖隨時(shí)支撐；加強(qiáng)監(jiān)測(cè)巡檢。搶險(xiǎn)措施：疏散現(xiàn)場(chǎng)人員，做好管線監(jiān)護(hù)，保護(hù)好管線；清查漏點(diǎn)，壓注聚氨酯溶液封堵，當(dāng)漏點(diǎn)被封堵不再涌沙后，再壓注雙液注漿，對(duì)地基進(jìn)行加固。

4.2 環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的處理措施和搶險(xiǎn)措施

(1)既有建筑物的影響。防治措施：周邊有人流量密集的醫(yī)院，施工前需要對(duì)周?chē)ㄖ铿F(xiàn)狀做調(diào)查，基坑開(kāi)挖前可合理采用高聚物注漿技術(shù)，對(duì)基坑開(kāi)挖周?chē)耐馏w進(jìn)行加固，防止基坑開(kāi)挖導(dǎo)致的沉降影響到周邊建筑物。搶險(xiǎn)措施：對(duì)建筑物周邊設(shè)置圍擋，對(duì)失穩(wěn)處土體進(jìn)行注漿補(bǔ)強(qiáng)。

(2)市政管線的影響。防治措施：動(dòng)工前調(diào)查好管線情況；影響施工的管線需要遷移走，橫跨基坑的電力管線利用混凝土支撐進(jìn)行懸吊保護(hù)，現(xiàn)場(chǎng)設(shè)警示標(biāo)志；為了保證既有線路的安全，應(yīng)及時(shí)設(shè)置測(cè)量點(diǎn)，加強(qiáng)監(jiān)測(cè)頻率，并根據(jù)測(cè)量結(jié)果調(diào)整施工參數(shù)。搶險(xiǎn)措施：疏散現(xiàn)場(chǎng)人員，根據(jù)情況判斷受損路線類(lèi)型，并立即通知管線相關(guān)部門(mén)搶修；現(xiàn)場(chǎng)需要設(shè)置警戒區(qū)，避免人員圍觀。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)合肥地鐵四號(hào)線淮海大道站基坑施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)分析，得出以下結(jié)論：

(1)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的分析與識(shí)別，確定了基坑施工中的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源：周?chē)ㄖ锎怪蔽灰啤⒌乇沓两?、基坑樁體位移、立柱沉降、管線位置。

(2)運(yùn)用了關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源的管理方法，按照“風(fēng)險(xiǎn)分析識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估分級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)和風(fēng)險(xiǎn)控制”的流程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理，并明確風(fēng)險(xiǎn)各個(gè)參與單位在風(fēng)險(xiǎn)管理中的責(zé)任分工，較好地解決了施工過(guò)程中所出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題。

(3)針對(duì)淮海大道站基坑施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，提出合理的風(fēng)險(xiǎn)響應(yīng)措施和應(yīng)急處理措施。本文對(duì)淮海大道站的風(fēng)險(xiǎn)管理，為基坑施工中的風(fēng)險(xiǎn)管理提供了方法和經(jīng)驗(yàn)，對(duì)城市軌道交通工程的安全建設(shè)具有重要意義。