池洪軍

1 概述

隨著我國(guó)地鐵建設(shè)的迅速發(fā)展，近幾年地鐵建設(shè)中安全事故時(shí)有發(fā)生，因此建設(shè)過程中的安全問題已成為全社會(huì)關(guān)注的焦點(diǎn)之一。特別是地鐵車站，結(jié)構(gòu)規(guī)模大，施工工序復(fù)雜，工程周邊建(構(gòu))筑物及管線等環(huán)境條件復(fù)雜，是地鐵建設(shè)過程中風(fēng)險(xiǎn)偏高的工程。因此，地鐵車站施工安全成為地鐵建設(shè)安全防范的重點(diǎn)。如何做好地鐵車站風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)排查與風(fēng)險(xiǎn)控制，提高工程建設(shè)過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)控制水平，防患于未然，成為地鐵建設(shè)者面臨的重要問題。本文結(jié)合一些工程實(shí)例，談?wù)劦罔F車站結(jié)構(gòu)建設(shè)中常見風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)及其控制措施。

2 風(fēng)險(xiǎn)分析

2.1 地鐵車站結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)事件

1)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)事件:車站基坑開挖引起臨近的建(構(gòu))筑物變形過大、開裂、倒塌，地下管線破壞，市政道路或橋梁變形過大、開裂、限制或禁止通行、坍塌，地面過大隆沉、塌陷、列車限速或停運(yùn)、地表水灌入基坑等。2)不良地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)事件:軟土地區(qū)基坑底部地基承載力不足、基坑內(nèi)被動(dòng)土壓力區(qū)壓縮破壞，黃土地區(qū)黃土濕陷性、既有空洞、陷穴、飽和軟黃土，灰?guī)r地層基底溶洞等。3)技術(shù)方案、施工措施風(fēng)險(xiǎn)事件:明挖車站基坑支撐體系變形過大、傾斜、掉落，基坑周邊土體滲水、流砂、開裂、滑移、坍塌，管涌、突涌、基底隆起等。暗挖車站支護(hù)結(jié)構(gòu)變形過大、傾斜、斷裂、滑移、倒塌，掌子面突水、涌砂、坍塌，冒頂，圍巖松動(dòng)、側(cè)壁失穩(wěn)，洞底隆起等。

2.2 引發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事件的原因分析

地鐵施工中對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)控制不當(dāng)，出現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)事件主要原因就是地鐵車站設(shè)計(jì)、施工前，對(duì)車站周邊環(huán)境調(diào)查不夠全面、詳細(xì)，采取的防護(hù)措施強(qiáng)度不夠。其次是勘察資料深度不夠，提供的地層參數(shù)可靠性不夠，未能提醒設(shè)計(jì)單位應(yīng)對(duì)不良地質(zhì)條件、特殊性巖土高度重視。建設(shè)過程中參建各方對(duì)風(fēng)險(xiǎn)認(rèn)識(shí)不夠，措施不當(dāng)，沒有相應(yīng)的應(yīng)急預(yù)案。

3 工程實(shí)例中對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件的控制措施

3.1 設(shè)計(jì)單位對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的控制

首先是設(shè)計(jì)單位在技術(shù)上采取了規(guī)避風(fēng)險(xiǎn)的措施。設(shè)計(jì)單位首先要分析環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素，深入了解周邊環(huán)境因素。調(diào)查建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)形式、基礎(chǔ)埋深，設(shè)計(jì)允許沉降量、沉降預(yù)警值和沉降觀測(cè)資料等內(nèi)容。針對(duì)周邊結(jié)構(gòu)允許沉降量采取相應(yīng)的架構(gòu)處理措施，控制風(fēng)險(xiǎn)。其次是對(duì)工程地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)因素的分析，應(yīng)從特殊性巖土、勘察資料深度及可靠性、對(duì)工程施工的不利地質(zhì)條件等方面進(jìn)行有效控制。設(shè)計(jì)之前要查明存在的不良地層，針對(duì)不良地層，采取避讓、改良、加固等措施進(jìn)行處理，規(guī)避和控制施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

1)工程實(shí)例1。西安地鐵三號(hào)線金花路站對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素控制措施。

金花路站是西安市地鐵一號(hào)線與三號(hào)線的換乘站。一號(hào)線車站設(shè)置于東二環(huán)高架長(zhǎng)樂橋以西，長(zhǎng)樂路下方，一號(hào)線車站沿東西向于路中偏北布置;三號(hào)線車站設(shè)置于東二環(huán)高架長(zhǎng)樂橋以西，金花北路下方，三號(hào)線車站沿南北向于路中偏西布置。三號(hào)線車站東側(cè)近鄰長(zhǎng)樂橋橋樁。長(zhǎng)樂橋?yàn)槲靼彩袞|二環(huán)高架橋的一部分，該橋位于金花北路與長(zhǎng)樂路的十字路口處，橫跨長(zhǎng)樂路，沿金花北路南北向布置。長(zhǎng)樂橋橫跨長(zhǎng)樂路的部分為連續(xù)梁橋，跨度45 m;鄰接該連續(xù)梁的是橋跨約為30 m的簡(jiǎn)支梁橋。

經(jīng)全面細(xì)致的調(diào)查橋樁資料，通過分析，制定了如下防護(hù)方案:

a.車站基坑分期開挖，減小對(duì)長(zhǎng)樂橋的影響范圍;在臨近橋樁一定范圍內(nèi)，基坑內(nèi)支撐加密，有效控制基坑側(cè)向變形，減小基坑開挖對(duì)橋樁的影響。b.基坑開挖前，進(jìn)行地面袖閥管注漿加固橋樁周邊土層，減小土體損失的后期變形;地面袖閥管注漿時(shí)應(yīng)避開濕陷性黃土土層范圍，防止注漿引起土層濕陷，對(duì)橋樁帶來不利影響;當(dāng)監(jiān)測(cè)結(jié)果出現(xiàn)異常時(shí)，及時(shí)進(jìn)行補(bǔ)充注漿。c.橋上保護(hù)措施:橋墩處架設(shè)臨時(shí)支頂并放置千斤頂，施工時(shí)嚴(yán)密監(jiān)控橋樁沉降，隨時(shí)調(diào)整橋面高程，維持橋樁處于目前的穩(wěn)定狀態(tài);對(duì)需抬高的支座及時(shí)采取措施抬高，對(duì)產(chǎn)生滑移的支座及時(shí)恢復(fù)原位。經(jīng)過預(yù)先對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素的有效控制，本工程實(shí)施過程措施得當(dāng)，對(duì)橋樁保護(hù)取得了預(yù)期效果，防護(hù)措施有效。

2)工程實(shí)例2。西安市地鐵一號(hào)線萬壽路站針對(duì)濕陷性黃土地層采用的應(yīng)對(duì)措施。

西安市地鐵一號(hào)線萬壽路車站位于萬壽路與長(zhǎng)樂中路的交叉路口西側(cè)。地表一般均分布有厚薄不均的全新統(tǒng)人工填土();其下為上更新統(tǒng)()新黃土、()古土壤;再下為中更新統(tǒng)()老黃土、沖積()粉質(zhì)黏土、沖積粗砂等。其中③-1-1層黃土、③-2-1層古土壤及④-1-1層老黃土為濕陷性黃土，濕陷性土層在場(chǎng)地內(nèi)連續(xù)分布。厚度24.6 m～25.6 m，濕陷土底部為④-4層粉質(zhì)黏土頂面。

本站所處地層濕陷性黃土分布范圍較深，如果按照正常地下兩層或者三層站設(shè)計(jì)，車站結(jié)構(gòu)底板將位于濕陷性黃土③-2-1古土壤及④-1-1老黃土層，這樣會(huì)造成地基處理造價(jià)增加，同時(shí)，也增加了運(yùn)營(yíng)期間結(jié)構(gòu)可能因地基不均勻沉降而產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)開裂等安全隱患。針對(duì)本站不良地質(zhì)分險(xiǎn)因素，為有效控制不良地層給結(jié)構(gòu)帶來的風(fēng)險(xiǎn)，本站設(shè)計(jì)方案采用了地下四層站結(jié)構(gòu)，通過降低線路標(biāo)高，加深結(jié)構(gòu)的方式，使底板結(jié)構(gòu)位于④-10圓礫土及④-4粉質(zhì)黏土層，避開了濕陷性黃土，有效規(guī)避了不良地質(zhì)引起的造價(jià)風(fēng)險(xiǎn)、施工及運(yùn)營(yíng)期間的結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)。

3)設(shè)計(jì)單位對(duì)技術(shù)方案風(fēng)險(xiǎn)因素分析時(shí)，還要注意人為因素風(fēng)險(xiǎn)。人為因素風(fēng)險(xiǎn)即設(shè)計(jì)人員計(jì)算時(shí)采用的計(jì)算模型，未能很好反映結(jié)構(gòu)的實(shí)際受力情況，或者未能全面考慮結(jié)構(gòu)所承擔(dān)的附加荷載。為有效控制人為風(fēng)險(xiǎn)因素，設(shè)計(jì)單位應(yīng)加強(qiáng)設(shè)計(jì)過程的質(zhì)量控制，按照程序文件要求，做好各級(jí)復(fù)、審核工作，使設(shè)計(jì)文件質(zhì)量真正經(jīng)過了多道把關(guān)。

針對(duì)技術(shù)方案不當(dāng)?shù)娘L(fēng)險(xiǎn)，目前已有很多地方采取了針對(duì)性很強(qiáng)的處理措施。例如軟土地區(qū)，為了保證基坑穩(wěn)定，對(duì)基坑內(nèi)部被動(dòng)土壓力區(qū)采取地基加固、加大圍護(hù)結(jié)構(gòu)嵌固深度等措施。武漢地區(qū)還將基坑內(nèi)被動(dòng)土壓力區(qū)強(qiáng)度指標(biāo)作為基坑穩(wěn)定性分析的重要安全指標(biāo)之一。

3.2 施工單位是工程安全風(fēng)險(xiǎn)控制最前沿也是最重要的一個(gè)環(huán)節(jié)

施工過程中主要存在施工單位未嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工、施工前對(duì)周邊管線及建(構(gòu))筑物基礎(chǔ)資料核查不詳細(xì)、施工措施不當(dāng)、施工管理不嚴(yán)等方面的風(fēng)險(xiǎn)因素。

近年來，各地地鐵施工過程中安全事故時(shí)有發(fā)生，根據(jù)事故分析，很多事故都是施工人員環(huán)境意識(shí)薄弱，對(duì)工程周邊環(huán)境和結(jié)構(gòu)物的影響控制不力引起。施工單位進(jìn)場(chǎng)后，沒有對(duì)工程區(qū)域內(nèi)地下管線、既有洞穴、溶洞、人防洞室等進(jìn)行詳細(xì)勘測(cè)并準(zhǔn)確確認(rèn)其位置，導(dǎo)致施工過程中發(fā)生突發(fā)事件。特別是暗挖車站掌子面突水、涌砂事件的發(fā)生，很多是由于未探明的水管道開裂或者長(zhǎng)時(shí)間滲漏形成水囊引起。施工單位未能按設(shè)計(jì)圖紙要求的支護(hù)參數(shù)、施工工序、工序間隔進(jìn)行施工，施工管理人員存僥幸心理，針對(duì)施工揭露的地層情況，削弱技術(shù)措施，或者為了趕工期，避免施工干擾，推遲襯砌施工時(shí)間，甚至擅自減少超前支護(hù)措施等，最后導(dǎo)致安全事故發(fā)生。

1)近年來各地地鐵施工中典型事故案例:

案例1［1］:2005年3月15日，北京地鐵4號(hào)線與10號(hào)線換乘站黃莊站發(fā)生路面塌陷事故，經(jīng)調(diào)查該區(qū)域污水管線較多，因管線施工土體回填不密實(shí)及管線長(zhǎng)期滲漏等原因，形成較大地下空洞及水囊(見圖1);同時(shí)，施工降水和地層擾動(dòng)破壞了不良地層結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)及其周圍土體的穩(wěn)定性，加之路面交通荷載作用最終導(dǎo)致了大范圍路面塌陷。

案例2［1］:2005年11月30日，北京地鐵10號(hào)線熊貓環(huán)島奧運(yùn)支線站主體基坑坍塌，由南側(cè)迅速開始發(fā)展，最終造成基坑?xùn)|、南、西側(cè)圍護(hù)樁均相繼倒塌，周邊電纜裸露懸空，燃?xì)夤芫€外露，自來水管、污水管及多根電纜管線彎曲斷裂(見圖2)。其主要原因由于污水管長(zhǎng)期滲漏形成水囊，對(duì)土體長(zhǎng)期浸泡進(jìn)而嚴(yán)重破壞土體穩(wěn)定，降低土體強(qiáng)度，同時(shí)包含基坑周邊堆載過量等人為因素的影響，造成此次嚴(yán)重破壞。

案例3:2008年1月17日下午3:00，廣州珠江大橋引橋下的雙橋路旁邊花圃內(nèi)的地面突然下陷，出現(xiàn)一個(gè)面積大約100 m2的大窟窿，深約5 m。事故沒有造成人員傷亡。據(jù)了解，此次事故是地鐵5號(hào)線大西盾構(gòu)區(qū)間二號(hào)聯(lián)絡(luò)通道在施工中，突然涌水發(fā)生塌方導(dǎo)致。

案例4:2008年11月8日下午5:30左右，位于南京江寧區(qū)龍眠大道的地鐵一號(hào)線南延線第15標(biāo)段發(fā)生箱梁支架坍塌事故，7名工人被大量支架及沙袋壓在下面，經(jīng)過相關(guān)部門搶救，7名工人被先后救出，均不同程度受傷。

2)通過以上事故分析可以看出，施工人員的安全意識(shí)不強(qiáng)及施工現(xiàn)場(chǎng)的管理力度不夠，是施工階段的主要安全隱患和風(fēng)險(xiǎn)源。通過這些事故給我們的慘痛教訓(xùn)，在目前地鐵工程大規(guī)模建設(shè)和技術(shù)人員人力嚴(yán)重不足的嚴(yán)峻情況下，施工單位更應(yīng)該做到以下幾點(diǎn):首先是根據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，認(rèn)真做好環(huán)境調(diào)查和復(fù)核工作，并根據(jù)實(shí)際情況制定合理的控制標(biāo)準(zhǔn)和防范風(fēng)險(xiǎn)源應(yīng)對(duì)措施。其次，施工單位應(yīng)加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管理，加強(qiáng)對(duì)施工作業(yè)人員技能培訓(xùn)及安全教育培訓(xùn)，通過風(fēng)險(xiǎn)事件的教育，使大家認(rèn)識(shí)在任何一個(gè)很小的施工環(huán)節(jié)發(fā)生疏漏，都可能導(dǎo)致大的安全事故發(fā)生。

3.3 建設(shè)單位、監(jiān)理單位及第三方監(jiān)測(cè)單位共同做好地鐵建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)控制工作

地鐵車站施工過程中，建設(shè)單位應(yīng)及時(shí)了解現(xiàn)場(chǎng)施工情況，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)存在安全問題及安全隱患時(shí)，及時(shí)提醒監(jiān)理單位及施工單位，必要時(shí)要求現(xiàn)場(chǎng)暫停施工。監(jiān)理單位須做好其本職工作，督促檢查施工單位必須嚴(yán)格按設(shè)計(jì)圖紙施工。對(duì)每道施工工序按設(shè)計(jì)圖紙及規(guī)范要求進(jìn)行驗(yàn)收，對(duì)規(guī)范中要求監(jiān)理旁站的關(guān)鍵部位、關(guān)鍵工序、關(guān)鍵作業(yè)進(jìn)行全過程旁站。第三方監(jiān)測(cè)單位須嚴(yán)格按監(jiān)測(cè)合同對(duì)基坑實(shí)施監(jiān)測(cè)，按要求頻率采集地表沉降量、樁體傾斜、樁體鋼筋應(yīng)力、鋼支承軸力、樁頂位移、支護(hù)結(jié)構(gòu)變形、支護(hù)結(jié)構(gòu)傾斜等監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)接近或超過設(shè)計(jì)允許值時(shí)，及時(shí)告知施工單位并共同分析原因，選擇相應(yīng)措施;當(dāng)發(fā)現(xiàn)采集數(shù)據(jù)接近預(yù)警值時(shí)，及時(shí)通知參建各方，要求現(xiàn)場(chǎng)暫停施工，現(xiàn)場(chǎng)施工人員迅速撤離現(xiàn)場(chǎng)。

4 結(jié)語

風(fēng)險(xiǎn)控制是一個(gè)系統(tǒng)工程，需要參與地鐵建設(shè)的各個(gè)單位都要有足夠的重視，建設(shè)過程中的各個(gè)環(huán)節(jié)都不能放松。為有效的控制地鐵車站施工安全風(fēng)險(xiǎn)，首先要從勘查、設(shè)計(jì)階段引起足夠重視?？辈殡A段要查明工程區(qū)域存在的軟弱地層、特殊地層、地下空洞等不良地層。設(shè)計(jì)階段通過合理的計(jì)算分析，給出安全可靠的技術(shù)方案。施工階段，施工單位應(yīng)認(rèn)真重視各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)，嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)要求施工，同時(shí)加強(qiáng)施工管理，提高施工技術(shù)水平，增強(qiáng)施工人員安全意識(shí)，防患于未然。通過對(duì)地鐵車站結(jié)構(gòu)全過程的風(fēng)險(xiǎn)控制，地鐵建設(shè)過程中的安全事故就會(huì)大大減少。

［1］ 候艷娟，張頂立，李鵬飛.北京地鐵施工安全事故分析及防治對(duì)策［J］.北京交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2009，33(3):23-24.

［2］ 梁大慶.淺談鐵路及公路施工中的主要風(fēng)險(xiǎn)因素［J］.山西建筑，2010，36(5):207-208.