何永保 莊均祿

1 危險(xiǎn)源的定義及識別方法

危險(xiǎn)源是指可能導(dǎo)致傷害或疾病、財(cái)產(chǎn)損失、工作環(huán)境破壞或這些情況組合的根源或狀態(tài)。施工安全危險(xiǎn)源是指由于施工活動(dòng)，可能導(dǎo)致施工現(xiàn)場及周圍區(qū)域人員傷亡的潛在不安全因素。控制安全事故的發(fā)生，必須首先辨識危險(xiǎn)源，然后才能采取相應(yīng)的措施控制危險(xiǎn)源帶來的安全風(fēng)險(xiǎn)。

安全危險(xiǎn)源一般可以從時(shí)間和空間兩個(gè)方面進(jìn)行辨識，時(shí)間主要是指施工的流程，安全事故往往跟施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)作業(yè)不到位有關(guān)系;而空間主要是指施工的環(huán)境，包括周邊環(huán)境及作業(yè)現(xiàn)場環(huán)境。

安全風(fēng)險(xiǎn)源之間是相互聯(lián)系的，它們不但能通過一定的相互關(guān)系和約束條件形成復(fù)合風(fēng)險(xiǎn)源，還能互為影響因素，在一定條件下相互觸發(fā)。因此，不能孤立地對風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行分析，而要以聯(lián)系的觀點(diǎn)進(jìn)行分析。在地下工程項(xiàng)目施工的安全風(fēng)險(xiǎn)源中，有些風(fēng)險(xiǎn)源對項(xiàng)目的潛在影響程度最為顯著，這類風(fēng)險(xiǎn)源被稱為關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)源。確定關(guān)鍵安全風(fēng)險(xiǎn)源有利于對安全風(fēng)險(xiǎn)的有效控制，降低風(fēng)險(xiǎn)的不利影響。

一些安全事故發(fā)生以后，常常誘發(fā)出一連串的其他安全事故接連發(fā)生，這種現(xiàn)象叫安全風(fēng)險(xiǎn)鏈。風(fēng)險(xiǎn)鏈中最早發(fā)生的起作用的安全風(fēng)險(xiǎn)源稱為原生安全危險(xiǎn)源;而由原生安全危險(xiǎn)源所誘導(dǎo)出來的危險(xiǎn)源則稱為次生安全危險(xiǎn)源，由此還可以導(dǎo)生出一系列其他安全事故，這些可泛稱為衍生安全危險(xiǎn)源。當(dāng)然，安全事故發(fā)生的過程往往是很復(fù)雜的，有時(shí)候一種安全事故可由幾種安全危險(xiǎn)源引起，或者一種安全危險(xiǎn)源會(huì)同時(shí)引起好幾種不同的安全事故。這些安全危險(xiǎn)源中既有突發(fā)性的，如物體打擊、高處墜落、土體坍塌;也有如滲水、管涌、地面沉降、隆起等在較長時(shí)間中才能逐漸顯現(xiàn)的漸變性的安全危險(xiǎn)源。

在地下工程施工過程中，不同的施工方法、不同的地質(zhì)條件發(fā)生事故的類型和概率不盡相同，甚至在同一地質(zhì)條件下的同一隧道的不同部位，事故發(fā)生的類型和概率也相差很大。下面針對幾種常見的施工方法進(jìn)行關(guān)鍵危險(xiǎn)源的辨識。

2 明挖法危險(xiǎn)源識別

地鐵明挖法施工過程根據(jù)其施工、開挖方法可分為支護(hù)型開挖和無支護(hù)型開挖兩種方式。其中，有支護(hù)的明挖法基坑施工過程主要包括以下內(nèi)容:圍護(hù)結(jié)構(gòu)、支撐體系、土方開挖(工藝及設(shè)施)、降水工程、地基加固、監(jiān)測、環(huán)境保護(hù)工程。無支護(hù)的明挖法放坡開挖一般包括以下內(nèi)容:降水工程、土方開挖、地基加固及土坡護(hù)面。

地鐵明挖法施工過程中深基坑支護(hù)體系主要包括擋土結(jié)構(gòu)和支撐結(jié)構(gòu)。擋土結(jié)構(gòu)主要用來承受土壓力、水壓力的作用;支撐結(jié)構(gòu)主要用來支撐擋土結(jié)構(gòu)，保持深基坑內(nèi)的整體穩(wěn)定性和剛度。常用的擋土結(jié)構(gòu)主要有重力式水泥土攪拌樁、鋼筋混凝土灌注樁、地下連續(xù)墻、SMW工法、高壓旋噴樁、預(yù)制混凝土板樁、鋼板樁等。常用的支撐結(jié)構(gòu)主要形式為內(nèi)支撐以及外拉錨等。

對于無支護(hù)的放坡開挖由于設(shè)計(jì)放坡太陡，或雨水管道漏水等原因?qū)е峦馏w抗剪強(qiáng)度降低，引起基坑邊土體滑坡。

國內(nèi)如北京、上海、天津、深圳、廣州、南京等地的城市地鐵建設(shè)中，由于受周邊環(huán)境條件所限，地鐵明挖法普遍是以支護(hù)開挖為主要形式。因此以下介紹的事故類型集中在有支護(hù)的基坑開挖過程中。正是由于地鐵明挖法多以深基坑有支護(hù)體系開挖形式為主，因此地鐵明挖法也就具備了深基坑施工過程的主要特點(diǎn)［1-3］。

明挖法施工程序一般可以分為:圍護(hù)結(jié)構(gòu)施工→內(nèi)部土方開挖→工程結(jié)構(gòu)施工→管線恢復(fù)及覆土。由于降水施工過程、圍護(hù)施工過程、開挖施工過程是基坑有支護(hù)開挖過程中的關(guān)鍵工序，而深基坑工程事故形式與支護(hù)結(jié)構(gòu)形式、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)差異很多，產(chǎn)生深基坑工程事故的原因很復(fù)雜，對其嚴(yán)格分類是很困難的，粗略的分類如圖1所示。

圖1 基坑工程事故分類

3 盾構(gòu)法危險(xiǎn)源識別

盾構(gòu)法施工的工序較為復(fù)雜且施工精度及技術(shù)含量很高，利用盾構(gòu)作為開挖地下土體及支護(hù)土體和拼裝隧道襯砌的機(jī)具，掘進(jìn)一環(huán)，拼裝一環(huán)，循環(huán)工作，直至完成整條隧道，其主要施工步驟為:

1)在盾構(gòu)法施工隧道的起始端和終端各建一個(gè)工作井，分別稱為始發(fā)井和到達(dá)井(或稱拼裝室、拆卸室);

2)盾構(gòu)在端頭井內(nèi)拼裝就位;

3)洞口地層加固;

4)依靠盾構(gòu)千斤頂推力(作用在已拼裝好的襯砌環(huán)和工作井后壁上)將盾構(gòu)從起始工作井的墻壁開孔處推出(此工序?yàn)槎軜?gòu)出洞);

5)盾構(gòu)在地層中沿著設(shè)計(jì)軸線推進(jìn)，在推進(jìn)的同時(shí)不斷出土和安裝襯砌管片;

6)及時(shí)向襯砌背后的空隙注漿，防止地層移動(dòng)和固定襯砌環(huán)位置;

7)盾構(gòu)進(jìn)入終端工作井并被拆除(此工序?yàn)槎軜?gòu)進(jìn)洞)，如施工需要，可穿越工作井或盾構(gòu)過站再向前推進(jìn)。

盾構(gòu)法施工的主要安全危險(xiǎn)源如圖2所示。

圖2 盾構(gòu)法主要安全危險(xiǎn)源

4 淺埋暗挖危險(xiǎn)源識別

淺埋暗挖施工的基本作業(yè)由開挖和支護(hù)兩大作業(yè)構(gòu)成。前者是采用各種方法將隧道斷面開挖成與設(shè)計(jì)輪廓相符的斷面;而后者是確保施工過程和結(jié)構(gòu)物運(yùn)營過程的安全而采取的結(jié)構(gòu)措施［4，5］(見圖 3)。

圖3 施工過程主要作業(yè)流程

圖4 淺埋暗挖法主要安全危險(xiǎn)源

暗挖施工需要人員長時(shí)間在地下開挖形成的空間中進(jìn)行施工作業(yè)，風(fēng)險(xiǎn)較大，一旦發(fā)生事故，造成的人員傷亡情況較為嚴(yán)重。

淺埋暗挖法的重大危險(xiǎn)源是管線斷裂以及開挖過程中產(chǎn)生的土體坍塌和地面塌陷。要對周邊管線進(jìn)行保護(hù)，不能讓管線有過大變形。否則就會(huì)造成管線開裂，引起漏水，導(dǎo)致事故發(fā)生，如圖4所示。

在軟弱地層中采用淺埋暗挖法施工的核心問題是在輔助工法中因水土流失而產(chǎn)生的地層沉降。礦山法的重大危險(xiǎn)源——支撐(襯砌支護(hù))失穩(wěn)，危害表現(xiàn)為相鄰建(構(gòu))筑物或地表變形嚴(yán)重或圍巖坍塌或地下涌水。

5 結(jié)語

對地下工程施工安全危險(xiǎn)源從時(shí)間和空間兩個(gè)角度進(jìn)行了識別，分析了這些危險(xiǎn)源之間的相互作用，詳細(xì)對明挖法施工、盾構(gòu)法施工和淺埋暗挖施工工藝中的關(guān)鍵危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識，得到各安全施工中需要重點(diǎn)關(guān)注要點(diǎn)，可供地下工程安全施工參考。

［1］ 趙志縉，應(yīng)惠清.簡明深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2000:176-345.

［2］ 劉建航，侯學(xué)淵.基坑工程手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1997.

［3］ 龔曉南，高有潮.深基坑工程設(shè)計(jì)施工手冊［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［4］ 江見鯨，龔曉南，王元清，等.建筑工程事故分析與處理［M］.北京:中國建筑工業(yè)出版社，1998.

［5］ 關(guān)寶樹.地下工程概論［M］.成都:西南交通大學(xué)出版社，2001.