王 剛，李俊松，張興剛

(1.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，土木工程學(xué)院，成都 610031；2.中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031；3.沈陽(yáng)鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，沈陽(yáng) 110013)

地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理研究

王 剛1，李俊松2，張興剛3

(1.西南交通大學(xué)交通隧道工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，土木工程學(xué)院，成都 610031；2.中國(guó)中鐵二院工程集團(tuán)有限責(zé)任公司，成都 610031；3.沈陽(yáng)鐵道勘察設(shè)計(jì)院有限公司，沈陽(yáng) 110013)

基于風(fēng)險(xiǎn)分析理論、數(shù)值模擬方法對(duì)地鐵區(qū)間下穿既有鐵路站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)定量評(píng)價(jià)和專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)技術(shù)進(jìn)行研究。以大連地鐵2號(hào)線南南區(qū)間下穿哈大客運(yùn)專(zhuān)線站場(chǎng)為工程依托，提出綜合利用專(zhuān)家調(diào)查、層次分析和模糊評(píng)判法對(duì)工程進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)的初評(píng)和復(fù)評(píng)，在評(píng)估中采用數(shù)值模擬針對(duì)主要風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行量化分析，對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)較大的影響因素根據(jù)計(jì)算結(jié)果，制定相應(yīng)的安全風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施加以控制。實(shí)踐表明，本文提出的定性評(píng)價(jià)與定量模擬相結(jié)合的方法可有效提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的可靠性和設(shè)計(jì)方案的針對(duì)性、有效性，達(dá)到有效控制工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)、減少安全事故發(fā)生、降低工程經(jīng)濟(jì)損失和避免人員傷亡等目的。

地鐵風(fēng)險(xiǎn)分析；數(shù)值模擬；區(qū)間下穿既有鐵路；定量評(píng)價(jià)；專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)

地鐵區(qū)間下穿既有鐵路站場(chǎng)工程具有工程環(huán)境復(fù)雜多變、施工技術(shù)復(fù)雜、不可預(yù)見(jiàn)風(fēng)險(xiǎn)因素多和工程事故損失大等特點(diǎn)，是一項(xiàng)高風(fēng)險(xiǎn)建設(shè)工程，對(duì)此類(lèi)問(wèn)題做出科學(xué)、合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有極其重要的作用。

近年來(lái)，隨著地鐵工程的日益增多，其安全風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生頻率越來(lái)越高，人們也越來(lái)越重視地鐵區(qū)間安全風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估與管理工作，并取得了一系列的研究成果。晏啟祥、高華軍、朱曉蕾、王晶等[1-4]從環(huán)境、工程本身等多方面影響因素出發(fā)，提出了包括風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、分析和評(píng)估、應(yīng)對(duì)以及風(fēng)險(xiǎn)防范措施等的地下工程施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)管理的框架，并結(jié)合工程實(shí)例進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估并提出相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。曲強(qiáng)[5]等依托于實(shí)際工程，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析等手段，對(duì)盾構(gòu)隧道下穿既有城鐵地面線的施工方案進(jìn)行研究和探討。李俊松等[6]基于巖土力學(xué)與可靠度原理，建立了用于失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)失效概率分析的蒙特卡洛功能函數(shù)，推導(dǎo)出近接房屋的隧道基坑失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算模型。方勇等[7]考慮了盾構(gòu)機(jī)與管片襯砌的相互作用，分析了新隧道動(dòng)態(tài)掘進(jìn)時(shí)既有隧道位移、變形和內(nèi)力的變化規(guī)律以及其對(duì)周?chē)h(huán)境的影響。C Haas等[8]考慮了施工前期預(yù)測(cè)的局限性，根據(jù)施工掘進(jìn)過(guò)程中最新數(shù)據(jù)對(duì)預(yù)測(cè)給予動(dòng)態(tài)更新調(diào)整。以上諸多研究成果對(duì)經(jīng)驗(yàn)的依賴(lài)性較強(qiáng)，主觀因素影響較大，而地鐵區(qū)間下穿既有鐵路站場(chǎng)工程又對(duì)變形控制要求很高。因此，為確保工程的建設(shè)安全，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法提出了定量分析的要求。

本文對(duì)地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理的流程、方法以及措施進(jìn)行了研究，并結(jié)合大連地鐵2號(hào)線南南區(qū)間下穿哈大客運(yùn)專(zhuān)線站場(chǎng)工程進(jìn)行了實(shí)例分析。提出了將定性的風(fēng)險(xiǎn)分析與定量的數(shù)值模擬相結(jié)合的評(píng)估方法，利用定性風(fēng)險(xiǎn)分析找出主要風(fēng)險(xiǎn)源，為后期數(shù)值模擬指明工況設(shè)計(jì)方向，同時(shí)定量的數(shù)值模擬又可彌補(bǔ)定性風(fēng)險(xiǎn)分析的不足，減小主觀因素的影響。實(shí)踐表明，利用本套方法得出的評(píng)估結(jié)果具有更高的可靠性和科學(xué)性，也使設(shè)計(jì)方案更具有針對(duì)性和目的性。

1 安全風(fēng)險(xiǎn)管理流程

安全風(fēng)險(xiǎn)管理的目的和意義在于規(guī)范工程建設(shè)中的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理工作，達(dá)到有效控制工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)、減少安全事故發(fā)生、降低工程經(jīng)濟(jì)損失和避免人員傷亡等目的，為工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、進(jìn)度、效益和環(huán)境等目標(biāo)提供技術(shù)保障。

安全管理工作應(yīng)貫穿工程建設(shè)全周期，并應(yīng)體現(xiàn)動(dòng)態(tài)性、實(shí)時(shí)性以及可操作性，結(jié)合實(shí)際工程提出了安全風(fēng)險(xiǎn)管理流程，具體如圖1所示。

圖1 安全風(fēng)險(xiǎn)管理流程

2 層次分析模糊綜合評(píng)價(jià)基礎(chǔ)理論

層次分析模糊綜合評(píng)價(jià)[9]是一種綜合利用層次分析理論[10]和模糊理論[11]的方法，可有效識(shí)別出待評(píng)價(jià)目標(biāo)的各個(gè)影響因素作為評(píng)判指標(biāo)，并在對(duì)指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重打分的基礎(chǔ)上，利用模糊理論給出待評(píng)價(jià)目標(biāo)的綜合評(píng)語(yǔ)。

2.1 層次分析法

層次分析法簡(jiǎn)稱(chēng)AHP，于20世紀(jì)70年代由美國(guó)匹茲堡大學(xué)的運(yùn)籌學(xué)專(zhuān)家Thomas L.Saaty 提出的一套理論方法。層次分析法通過(guò)將問(wèn)題分解，建立指標(biāo)體系，并通過(guò)指標(biāo)兩兩比較的方式得到各指標(biāo)的權(quán)重[9-10]，評(píng)價(jià)具有主觀性。在運(yùn)用AHP分析計(jì)算時(shí)，其難點(diǎn)和關(guān)鍵點(diǎn)是計(jì)算兩兩比較矩陣的特征值和特征向量，常用的計(jì)算方法主要有和法、根法和特征根法等，綜合考慮計(jì)算的精度和效率，本文采用根法進(jìn)行計(jì)算。

在準(zhǔn)則B下，采用1～9標(biāo)度法[12-13]分別比較其支配的元素C1，C2，…，Cn的重要性，構(gòu)建兩兩比較矩陣A=(aij)n×n，Ci的相對(duì)權(quán)重wi的計(jì)算式為

2.2 模糊評(píng)判

模糊評(píng)判的基本思想是基于模糊線性變換原理和最大隸屬度原則，其評(píng)判可采用加權(quán)平均型模糊綜合評(píng)判模型，此模型不但考慮了所有因素的影響，而且保留了單因素評(píng)判的全部信息，適用于需要全面考慮各個(gè)因素影響和全面考慮單因素評(píng)判結(jié)果的情況[14]。

式中，w表示指標(biāo)體系整體權(quán)重向量。

從而，最終根據(jù)式(3)計(jì)算出安全風(fēng)險(xiǎn)的綜合評(píng)價(jià)分值Ma

3 地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)分析指標(biāo)體系

3.1 指標(biāo)體系建立

基于層次分析和模糊數(shù)學(xué)的地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)管理，首要步驟是要建立合理有效的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系來(lái)進(jìn)行各影響因素的權(quán)重比較。指標(biāo)體系的建立需要兼顧全面性和可操作性，全面性即為綜合考慮各方面的影響，不遺漏評(píng)價(jià)指標(biāo)，否則會(huì)影響評(píng)價(jià)結(jié)果的有效性；可操作性為指標(biāo)體系的建立不宜過(guò)于繁冗復(fù)雜，宜適當(dāng)合并或剔除一些影響甚微的因素以易于評(píng)價(jià)操作。筆者在廣泛調(diào)研和專(zhuān)家咨詢(xún)的基礎(chǔ)上，結(jié)合工作經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，對(duì)地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素進(jìn)行識(shí)別，共得到3個(gè)一級(jí)指標(biāo)，10個(gè)二級(jí)指標(biāo)，如表1所示。

3.2 指標(biāo)權(quán)重

首先計(jì)算各層指標(biāo)的相對(duì)權(quán)重。通過(guò)專(zhuān)家打分的方式，構(gòu)建各指標(biāo)間的兩兩比較矩陣，采用根法計(jì)算其相對(duì)權(quán)重。

兩兩優(yōu)勢(shì)度比較時(shí)采用1～9標(biāo)度法，其描述見(jiàn)表2。

以B1站場(chǎng)為例，在準(zhǔn)則B1下，比較C11，C12，C13的優(yōu)勢(shì)度，采用式(1)歸一化：

B1C11C12C13歸一化C11143w11=0.625C121/411/2w12=0.137C131/321w13=0.238

對(duì)判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，R.I.=0，符合要求，由此得C11，C12，C13的相對(duì)權(quán)重w1=[0.625， 0.137， 0.238]T。

同理，分別以B2和B3為準(zhǔn)則，兩兩比較其下層指標(biāo)間的優(yōu)勢(shì)度，得到w2=[0.250， 0.350， 0.096， 0.304]T，w3=[0.308， 0.449， 0.243]T。

最后計(jì)算底層指標(biāo)的總體權(quán)重。將每個(gè)底層指標(biāo)逐層向上權(quán)重相乘，得到各個(gè)底層指標(biāo)相對(duì)于總目標(biāo)的權(quán)重。在目標(biāo)準(zhǔn)則下，構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)B1，B2，B3的兩兩比較矩陣并歸一化、一致性檢驗(yàn)，得到B1，B2，B3相對(duì)于目標(biāo)P的權(quán)重p=[p1，p2，p3]T=[0.333，0.570，0.097]T，那么底層指標(biāo)的總體權(quán)重w=[0.208，0.046，0.079，0.143，0.199，0.055，0.173，0.029，0.044，0.024]T。

4 實(shí)例應(yīng)用分析

4.1 工程概況

大連市地鐵2號(hào)線工程南關(guān)嶺鎮(zhèn)站～南關(guān)嶺站區(qū)間隧道在里程DK40+530～DK40+800、左DK40+545～左DK40+820處下穿新建南關(guān)嶺火車(chē)站站場(chǎng)路基。其中在DK40+710～DK40+800段隧道需穿運(yùn)行的哈大鐵路路基，DK40+530～DK40+710段下穿正在施工的哈大客運(yùn)專(zhuān)線和丹大線路基。

哈大客運(yùn)專(zhuān)線站場(chǎng)路基設(shè)計(jì)高程18.69 m，目前路基正在施工?，F(xiàn)狀運(yùn)行的哈大鐵路路基高程在12.31～13.6 m，為雙線干線鐵路路基。目前該段隧道已從南關(guān)嶺站基坑大里程端進(jìn)洞，正向哈大鐵路和客運(yùn)專(zhuān)線站場(chǎng)路基段施工。擬下穿運(yùn)營(yíng)的哈大鐵路，并穿越正施工的哈大客運(yùn)專(zhuān)線站場(chǎng)路基。隧道拱頂距現(xiàn)有地面約5.5～7.0 m，距離現(xiàn)有運(yùn)行鐵路軌頂為7.85～9.03 m。隧道預(yù)計(jì)位于中風(fēng)化石灰?guī)r中，地勘資料的綜合圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)。

4.2 風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)

針對(duì)建立的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，分層構(gòu)建指標(biāo)因素集。首先構(gòu)建一級(jí)指標(biāo)因素集U={u1，u2，u3}T={站場(chǎng)，區(qū)間，近接}T，然后再分別構(gòu)建各個(gè)二級(jí)指標(biāo)因素集，例如u1={u11，u12，u13}T={線路，結(jié)構(gòu)，設(shè)備}T，同理可得u2和u3。

對(duì)于建立好的指標(biāo)因素集，需要對(duì)其采用定性語(yǔ)言進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。評(píng)語(yǔ)等級(jí)集合可將定性描述轉(zhuǎn)換為定量評(píng)價(jià)，考慮到各種因素對(duì)目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)的影響程度，本文將評(píng)語(yǔ)分為四個(gè)等級(jí)，即V={極高，高，中，低}={4， 3， 2， 1}。

通過(guò)問(wèn)卷形式對(duì)組織的評(píng)審團(tuán)進(jìn)行專(zhuān)家咨詢(xún)，建立U到V的模糊關(guān)系矩陣R，如表3所示。

根據(jù)指標(biāo)體系整體權(quán)重向量w及模糊判斷矩陣R，根據(jù)式(2)可計(jì)算出安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的隸屬向量R′=[0.396，0.412，0.134，0.058]T，最后根據(jù)式(3)計(jì)算出安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)分值Ma=3.1。根據(jù)評(píng)估結(jié)果可知，該階段安全風(fēng)險(xiǎn)于3～4，屬于高風(fēng)險(xiǎn)水平，需要制定風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

表3 指標(biāo)體系整體權(quán)重及模糊評(píng)價(jià)矩陣

4.3 數(shù)值模擬

由風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)可知，對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)影響最大的4個(gè)指標(biāo)為“線路”、“超前支護(hù)”、“初期支護(hù)”和“施工工藝”，因此針對(duì)此4項(xiàng)指標(biāo)，設(shè)計(jì)多種工況進(jìn)行數(shù)值模擬，根據(jù)模擬結(jié)果再進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)，以有效降低安全風(fēng)險(xiǎn)。

4.3.1 工況設(shè)計(jì)

圖2 區(qū)間隧道與路基位置關(guān)系(單位：mm)

隧道下穿運(yùn)行的哈大鐵路路基，綜合圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)，區(qū)間隧道與路基關(guān)系見(jiàn)圖2。隧道開(kāi)挖方法為先左洞后右洞、上下臺(tái)階法施工，考察不同的超前支護(hù)和初期支護(hù)工況下隧道受力和既有鐵路站場(chǎng)的位移，工況設(shè)計(jì)見(jiàn)表4。

表4 工況設(shè)計(jì)

計(jì)算采用平面應(yīng)變模型，地層均采用平面實(shí)體單元模擬，隧道結(jié)構(gòu)采用梁?jiǎn)卧M?？紤]邊界效應(yīng)的影響，計(jì)算模型的尺寸取為90 m×40 m。邊界條件為左右和底部為法向約束，上部為自由面。計(jì)算采用控制應(yīng)力釋放率的方法模擬，隧道采用上下臺(tái)階法施工，開(kāi)挖釋放率為0.5，初支時(shí)釋放率為0.7，在下臺(tái)階施工前釋放全部荷載。有限元模型如圖3所示。

圖3 有限元計(jì)算模型

4.3.2 計(jì)算結(jié)果分析

通過(guò)對(duì)工況一～六計(jì)算結(jié)果的分析，工況四的支護(hù)強(qiáng)度已在滿(mǎn)足相關(guān)規(guī)范要求的前提下提供適宜的安全儲(chǔ)備。由工況四計(jì)算結(jié)果分析可知，在隧道左線開(kāi)挖完成后，隧道拱頂下沉9.173 mm，引起路基下沉為3.814 mm，水平側(cè)向位移為-1.961 mm。隧道右線開(kāi)挖完成后，隧道拱頂下沉9.267 mm，引起路基最大下沉為4.837 mm，水平側(cè)向位移為2.509 mm，10 m弦最大高低偏差為0.98 mm。隧道開(kāi)挖完成后隧道及地層的位移云圖如圖4所示，路基面沉降曲線如圖5所示。

圖4 隧道開(kāi)挖后地層位移云圖

圖5 隧道開(kāi)挖后路基面沉降曲線

依據(jù)工程實(shí)際地質(zhì)情況，為了確保路基在區(qū)間隧道施工過(guò)程中，不致發(fā)生結(jié)構(gòu)沉降過(guò)大而破壞，根據(jù)相關(guān)監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)和經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，確定該路基基礎(chǔ)沉降控制標(biāo)準(zhǔn)如下。

路基絕對(duì)沉降控制在20 mm以?xún)?nèi)，隆起量控制在10 mm以?xún)?nèi)；穿越哈大鐵路軌道絕對(duì)沉降值建議不大于10 mm。線路鋼軌靜態(tài)幾何尺寸容許偏差管理值(按小于120 km/h、經(jīng)常保養(yǎng)狀態(tài))：①軌距，-4～+7 mm；②水平，6 mm；③高低，6 mm；④三角線扭曲，6 mm。

4.4 專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)

南南區(qū)間下穿哈大鐵路路基段，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)和數(shù)值模擬計(jì)算的結(jié)果，有針對(duì)性地對(duì)風(fēng)險(xiǎn)高的因素進(jìn)行專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)。主要采取線路加固、洞內(nèi)預(yù)加固或預(yù)支護(hù)措施、開(kāi)挖措施、初期支護(hù)及二次襯砌措施，確保全過(guò)程的施工安全及環(huán)境安全。

(1)針對(duì)站場(chǎng)，線路為對(duì)安全風(fēng)險(xiǎn)影響權(quán)重最大的一項(xiàng)，專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)主要考慮加強(qiáng)對(duì)線路的保護(hù)。由此，為確保鐵路站場(chǎng)和隧道安全，要對(duì)既有哈大鐵路線進(jìn)行加固，加固措施為便梁托換、扣軌等。同時(shí)，加強(qiáng)站場(chǎng)的各項(xiàng)監(jiān)測(cè)工作，嚴(yán)格控制施工期間的沉降變形。

圖6 區(qū)間隧道專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)(單位：mm)

(2)針對(duì)區(qū)間隧道，初期支護(hù)、施工工藝和超前支護(hù)為權(quán)重最大的三項(xiàng)，專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)應(yīng)主要對(duì)這3項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)源進(jìn)行控制。設(shè)計(jì)按照“新奧法”原理設(shè)計(jì)和施工，做到隨挖隨支。為確保洞室穩(wěn)定和施工安全，采用超前小導(dǎo)管支護(hù)，上、下斷面臺(tái)階法開(kāi)挖施工，開(kāi)挖后應(yīng)及時(shí)施作鋼架、網(wǎng)、錨、噴混凝土支護(hù)，如圖6所示。

①超前支護(hù)采用超前錨桿φ22 mm，L=3.0 m，環(huán)向間距30 cm，縱向間距1.0 m，范圍120°；

②初期支護(hù)采用C25噴射混凝土，厚度35 cm，格柵鋼架支護(hù)，間距0.5 m/榀，雙層鋼筋網(wǎng)加強(qiáng)初期支護(hù)強(qiáng)度。系統(tǒng)錨桿φ22 mm，L=3.0 m，環(huán)向間距30 cm，縱向間距1.0 m；

③二次襯砌采用模筑C40鋼筋混凝土，厚度50 cm。

④上臺(tái)階建議采取非爆破施工，下臺(tái)階采取減振爆破措施，在下半斷面需進(jìn)行爆破時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格控制爆破引起的路基和軌道振動(dòng)速度在2.0 cm/s以?xún)?nèi)。若爆破工藝及技術(shù)有足夠保證，也可全部采取減振爆破施工；

⑤在該段初期支護(hù)施工完成并在掌子面離開(kāi)一定距離后，及時(shí)通過(guò)預(yù)埋的二次注漿管向初期支護(hù)背后回填注漿；

⑥施工應(yīng)遵循“管超前、嚴(yán)注漿、短開(kāi)挖、強(qiáng)支護(hù)、快封閉、勤量測(cè)”的原則。

考慮土體結(jié)構(gòu)本身的復(fù)雜性，在施工過(guò)程中需要加強(qiáng)對(duì)隧道和路基的監(jiān)測(cè)，根據(jù)實(shí)際情況實(shí)時(shí)調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工措施，確保路基和隧道結(jié)構(gòu)的安全。為確保萬(wàn)無(wú)一失，如果監(jiān)測(cè)后發(fā)現(xiàn)變形過(guò)大，可增加臨時(shí)橫撐、臨時(shí)仰拱和豎撐。

(3)針對(duì)近接，為保證周邊環(huán)境和施工的安全，各相關(guān)方須通力合作，采取有效的維護(hù)及應(yīng)急措施，當(dāng)量測(cè)中發(fā)現(xiàn)指標(biāo)超限時(shí)，應(yīng)立即停止開(kāi)挖，全斷面封閉掌子面，并及時(shí)通知業(yè)主、監(jiān)理及設(shè)計(jì)單位，提供所有資料給有關(guān)人員或部門(mén)，認(rèn)真分析與查找原因，提出對(duì)策，采取可靠措施后方可恢復(fù)掌子面開(kāi)挖。主要應(yīng)急措施如下，根據(jù)實(shí)際情況選用。

①施工期間應(yīng)配備必要的搶險(xiǎn)設(shè)備及材料，例如注漿機(jī)、砂包、水泥、速凝劑及鋼管等；

②應(yīng)備一定數(shù)量的搶險(xiǎn)人員，指揮人員應(yīng)在現(xiàn)場(chǎng)值班；

③如沉降過(guò)大，可對(duì)開(kāi)挖影響范圍的土體，尤其是隧道與哈大鐵路路基間的土體進(jìn)行加固處理，根據(jù)監(jiān)測(cè)情況調(diào)整注漿壓力和參數(shù)；

④如出現(xiàn)紅色預(yù)警，可采用注漿、懸噴樁進(jìn)行跟蹤加固；

⑤加密監(jiān)測(cè)頻率，成立現(xiàn)場(chǎng)指揮小組進(jìn)駐現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行24 h的施工管理。

4.5 風(fēng)險(xiǎn)復(fù)評(píng)

針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)源專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)后，再次進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，其評(píng)價(jià)流程同風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)流程：首先再次向?qū)＜疫M(jìn)行咨詢(xún)打分，建立U到V的模糊關(guān)系矩陣R，如表5所示；再根據(jù)式(2)計(jì)算出安全風(fēng)險(xiǎn)對(duì)評(píng)語(yǔ)集V的隸屬向量R′=[0.000，0.051，0.339，0.610]T；最后根據(jù)式(3)計(jì)算出安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)分值Ma=1.4。根據(jù)評(píng)估結(jié)果可知，該階段安全風(fēng)險(xiǎn)于1～2，屬于中度偏低風(fēng)險(xiǎn)水平，可以接受。

表5 風(fēng)險(xiǎn)復(fù)評(píng)模糊判斷矩陣

風(fēng)險(xiǎn)復(fù)評(píng)可以看出，由于專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)過(guò)程中重點(diǎn)控制權(quán)重大的風(fēng)險(xiǎn)因素，單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別變低，從而地鐵區(qū)間暗挖隧道下穿既有鐵路站場(chǎng)的整體安全風(fēng)險(xiǎn)也就隨之降低。

5 結(jié)論

本文結(jié)合實(shí)際工程，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與工程狀況相互反饋的形式，按照“風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)—數(shù)值模擬—風(fēng)險(xiǎn)復(fù)評(píng)”的流程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與巖體力學(xué)分析緊密結(jié)合起來(lái)，由此提高了評(píng)估的科學(xué)性和工程實(shí)用性，有效地降低了工程方案安全風(fēng)險(xiǎn)，提高了工程方案的可行性。結(jié)合本工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程，可得出以下結(jié)論。

(1)通過(guò)“風(fēng)險(xiǎn)初評(píng)—數(shù)值模擬—風(fēng)險(xiǎn)復(fù)評(píng)”的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和流程，不僅有利于減輕專(zhuān)家的主觀性，加強(qiáng)客觀因素的針對(duì)性，提高風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的準(zhǔn)確性和合理性，還可為制定切實(shí)有效的專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)、應(yīng)急預(yù)案提供理論依據(jù)。

(2)本地鐵區(qū)間隧道穿越站場(chǎng)路基工程初次評(píng)價(jià)的安全風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別為高風(fēng)險(xiǎn)，在經(jīng)過(guò)數(shù)值模擬選擇合理設(shè)計(jì)參數(shù)和專(zhuān)項(xiàng)設(shè)計(jì)再次評(píng)價(jià)的步驟后，其風(fēng)險(xiǎn)水平大大降低，由高度降為中度偏低，達(dá)到可接受水平。其評(píng)價(jià)過(guò)程可為其他相似工程的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供借鑒。

(3)施工過(guò)程中不僅應(yīng)按照設(shè)計(jì)要求加強(qiáng)區(qū)間隧道施工時(shí)的綜合控制，減少開(kāi)挖對(duì)地層的擾動(dòng)，還應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，并及時(shí)結(jié)合監(jiān)測(cè)結(jié)果調(diào)整支護(hù)參數(shù)和施工措施，確保路基和隧道結(jié)構(gòu)的安全。

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Study on Safety Risk Management of Metro Tunnel with Hidden-digging Method Under-passing Existing Railway Station

WANG Gang1， LI Jun-song2， ZHANG Xing-gang3

(1.Key Laboratory of Transportation Tunnel Engineering， Deppartment of Education， School of Civil Engineering， Southwest Jiaotong University， Chengdu 610031， China; 2.China Railway Eryuan Engineering Group Co. LTD， Chengdu， 610031， Sichuan， China; 3.Shenyang Railway Survey & Design Institute Co.， ltd， Shenyang， 110013， Liaoning， China)

Based on risk assessing theory and numerical simulation method， quantitive risk assessing and special design technique for metro line tunnel under-passing existing railway station are studied. With reference to major project of Dalian metro line 2 Nannan section tunnel under-passing Harbin～Dalian express railway station yard， primary assessing and re-evaluation for the risk of the project are conducted through comprehensive expert investigation， AHP and Fuzzy evaluation method. During the assessing process， quantitive evaluation of major risk sources is analyzed with numerical simulation method， and relevant measurements for risk control are proposed according to calculation results to cope with potential risky factors. The practice shows that the combination of qualitative assessing with quantitive simulation suggested by this paper may improve effectively the reliability of risk assessment， the specificity and efficiency of design work so as to control the construct risk， reduce safety accident， decrease economic loss and prevent personnel casualties．

Metro; Risk assessment; Numerical simulation; Under-passing existing railway; Quantitive evaluation; Special design

2013-11-04；

：2014-01-20

國(guó)家自然科學(xué)基金青年科學(xué)基金資助(51208437)

王 剛(1989—)，男，博士研究生，E-miai：wanggang19891989@163.com。

1004-2954(2014)09-0093-06

U231+.3

：A

10.13238/j.issn.1004-2954.2014.09.023