中鐵五局集團(tuán)有限公司哈牡客專項(xiàng)目經(jīng)理部

摘要：近幾年來，地鐵建設(shè)施工中安全事故層出不窮，如何采取合理的措施與方法，有效的規(guī)避各種潛在風(fēng)險(xiǎn)，使地鐵建設(shè)過程中，既能夠保證自身項(xiàng)目的安全性又不給周邊各種環(huán)境、建筑設(shè)施帶來安全隱患，特別是對城市地下管線的防護(hù)，這都是城市地鐵建設(shè)的重要課題。文章針對地鐵施工過程中存在的安全影響因素進(jìn)行逐一分析，通過比較各安全影響因素的內(nèi)容，有針對性地提出了對策建議，為我國地鐵建設(shè)服務(wù)，供同行參考。

關(guān)鍵詞：地鐵施工；建設(shè)；安全因素；盾構(gòu)法施工

1、背景概述

盡人皆知，地鐵，即在地下承擔(dān)運(yùn)輸功能的一個(gè)獨(dú)立、封閉的有軌運(yùn)輸系統(tǒng)，通過自動(dòng)化設(shè)備和信息設(shè)備，對地下環(huán)境進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控和管理，保證地下運(yùn)輸安全、有序的一種運(yùn)輸方式。在城市交通運(yùn)輸中，以地鐵為代表的地下空間運(yùn)輸工具，正處于高速發(fā)展時(shí)期。地鐵作為一種方便、快捷、準(zhǔn)時(shí)的交通工作，深受廣大城市市民的喜愛。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國已建、或者正在建設(shè)地鐵城市有北京、上海、杭州、武漢、鄭州、南京、天津、蘇州、成都、深圳、廣州、西安、青島、重慶、無錫、哈爾濱、佛山、長沙等地。

然而，隨著地鐵建設(shè)的規(guī)模逐漸擴(kuò)大，有關(guān)地鐵的安全問題正面臨復(fù)雜多變的情況，因此，對地鐵建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行研究，對將來的地鐵建設(shè)的安全管理工作，起到至關(guān)重要的作用。

由于地鐵處于城市地下，因此地上的道路情況、氣候條件等，對地下的地鐵系統(tǒng)影響較小。由于地鐵項(xiàng)目在城市運(yùn)輸中起到方便、快捷、安全的作用，因此，地鐵項(xiàng)目在大城市中逐步開展，而地鐵項(xiàng)目的建設(shè)周期較長，一般的地鐵項(xiàng)目僅一條線路，從項(xiàng)目立項(xiàng)到后期的施工，最后到試運(yùn)行，需要5年左右的時(shí)間。

因此，由于項(xiàng)目建設(shè)周期較長，地鐵項(xiàng)目在建設(shè)過程中，會(huì)遇到各種不同的風(fēng)險(xiǎn)因素，本研究中主要針對地鐵施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行分析，為其他地鐵建設(shè)提供決策參考。

2、地鐵建設(shè)中的風(fēng)險(xiǎn)分析

風(fēng)險(xiǎn)源指的是一個(gè)系統(tǒng)中潛在的危險(xiǎn)，可能會(huì)對人員、設(shè)施造成重大損害的因素。

對建設(shè)項(xiàng)目的安全管理，通?？梢詺w納為對該項(xiàng)目中的風(fēng)險(xiǎn)源的管理。而風(fēng)險(xiǎn)源的產(chǎn)生，可能是由于多種因素產(chǎn)生，由于施工現(xiàn)場的環(huán)境多變，因此可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，需要逐步分析，通過對風(fēng)險(xiǎn)因素的管理，將可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)源控制在初期，避免其產(chǎn)生大的危害。

2.1 地鐵施工的特點(diǎn)

2.1.1 施工方法復(fù)雜多樣

地鐵施工區(qū)域通常處于城市中心，因此施工方法需要考慮城市交通、地面建筑物分布、環(huán)境保護(hù)等問題，除此之外，還應(yīng)該考慮到施工方式對城市居民生活的影響。

一般的施工方法有明挖法、蓋挖法、噴錨暗挖法等，不同的施工方法所適用的范圍也不盡相同。

2.1.2 施工周期長

地鐵項(xiàng)目，從項(xiàng)目立項(xiàng)到設(shè)計(jì)、施工、以及竣工之后試運(yùn)行，到最后投入使用，需要經(jīng)過漫長的施工期。由于施工周期長，所以會(huì)有一些政治因素、經(jīng)濟(jì)因素、不可抗力等風(fēng)險(xiǎn)的影響。

2.1.3 地理環(huán)境復(fù)雜

由于地鐵項(xiàng)目不部分是地下施工，在盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行地下挖掘過程中，難以準(zhǔn)確把握掘進(jìn)方向的地理環(huán)境，因此對于復(fù)雜情形，例如產(chǎn)生涌水、流沙等，會(huì)對地鐵的施工工作產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，嚴(yán)重的甚至發(fā)生較大的安全事故。

2.1.4 施工設(shè)備復(fù)雜

由于地鐵施工項(xiàng)目復(fù)雜多變，為了應(yīng)對復(fù)雜的施工環(huán)境需要各種大型的機(jī)械設(shè)備，例如有盾構(gòu)機(jī)、挖掘機(jī)、抓斗機(jī)、混凝土車、吊車、送風(fēng)機(jī)、打樁機(jī)等，因此需要對機(jī)器設(shè)備制定嚴(yán)格的管理制度，防止安全事故的產(chǎn)生。

2.2 施工風(fēng)險(xiǎn)因素的種類

通過查閱國內(nèi)外的已有研究，以及我國目前地鐵建設(shè)中的事故因素，可將引發(fā)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)因素主要概括為以下幾類，見表1。

2.3 盾構(gòu)法施工中的排土量控制

現(xiàn)代化的地鐵施工在地下掘進(jìn)中都采用盾構(gòu)機(jī)，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)中節(jié)省人力、施工速度快、精度高、不受氣候條件的影響，因此有著廣泛的應(yīng)用。

有關(guān)盾構(gòu)機(jī)的工作原理，如圖1所示。

表1 影響地鐵施工安全的因素匯總

目標(biāo)一級指導(dǎo)二級指導(dǎo)指標(biāo)含義

影

響

地

鐵

施

安

全

的

因

素

分

析自然因素暴雨洪水暴雨、洪水會(huì)導(dǎo)致地下水位上升，導(dǎo)致地下用水，增加施工難度

地震對施工設(shè)備的精度產(chǎn)生影響，嚴(yán)重的產(chǎn)生施工區(qū)的塌方

雷擊對施工區(qū)的設(shè)備產(chǎn)生供電損害

經(jīng)濟(jì)環(huán)境只有城市經(jīng)濟(jì)總量達(dá)到一定程度，才能保證地鐵不隨造價(jià)影響而停滯

社會(huì)因素政治環(huán)境地鐵建設(shè)需要穩(wěn)定的政治環(huán)境作為支撐，才能完成百年大計(jì)的要求

交通環(huán)境地鐵一般處于主干道的地下，需要交通路段不過于復(fù)雜

地下管線施工過程中遇到地下管線易導(dǎo)致事故的發(fā)生，因此地下管線應(yīng)該合理

施工因素施工設(shè)備設(shè)備的先進(jìn)程度直接影響施工效率和施工安全

施工技術(shù)先進(jìn)的施工技術(shù)可以提高施工效率，縮短施工周期，減少安全隱患

施工間距部分地鐵會(huì)途徑建筑地下，間距過小的建筑會(huì)阻礙施工

人員因素現(xiàn)場管理現(xiàn)場管理人員可以第一時(shí)間對安全隱患進(jìn)行排查和管理

人員素質(zhì)參與地鐵施工的人員提高工作過程中的安全意識(shí)，能有效減少安全事故

圖1 盾構(gòu)機(jī)的施工原理

盾構(gòu)機(jī)的使用已有近180年歷史，最早出現(xiàn)在英國，隨后日本、德國進(jìn)行了發(fā)展。

隨著我國的地鐵建設(shè)逐步增多，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的盾構(gòu)機(jī)國產(chǎn)盾構(gòu)機(jī)隨之出現(xiàn)，并出現(xiàn)在我國大城市的地鐵建設(shè)中，為保證地鐵的順利施工提供了技術(shù)保障。本研究中對盾構(gòu)法施工中的施工安全影響因素排土量進(jìn)行具體分析。

單位掘進(jìn)循環(huán)過程中的開挖土量Q，計(jì)算公式為：

Q （1）

其中：

Q為開挖土的計(jì)算體積；

D為盾構(gòu)外徑；

St為掘進(jìn)循環(huán)長度。

Q3=Q2-Q1 （2）

其中：

Q1表示送泥體積，m3；

Q2表示排泥體積，m3；

Q3表示排土體積，m3。

通過比較Q3和Q的大小，根據(jù)式1.1和式1.2，可以確定排土量是否符合控制要求。Q3大于Q時(shí)候，一般表示涌水；而Q3小于Q時(shí)，一般表示泥漿流失。

由此可以確定盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過程中是否對土體產(chǎn)生了擾動(dòng)，以此控制施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3、設(shè)備安裝工程的主要風(fēng)險(xiǎn)管理內(nèi)容

3.1 安全管理統(tǒng)一協(xié)調(diào)指揮

按照建設(shè)單位的統(tǒng)一安排、要求，提報(bào)施工計(jì)劃，并按審批的計(jì)劃進(jìn)場組織施工。在建設(shè)單位的統(tǒng)一協(xié)調(diào)下，積極與相關(guān)單位簽訂安全管理協(xié)議，確定施工方案及影響范圍，指派專職安全人員監(jiān)督本單位的施工，加強(qiáng)與各相關(guān)單位的協(xié)調(diào)溝通。按時(shí)參加建設(shè)單位召集的施工協(xié)調(diào)會(huì)議，通報(bào)研究問題，加強(qiáng)協(xié)作。

3.2 軌行區(qū)作業(yè)安全管理

參照鐵路營業(yè)線施工安全管理規(guī)定，按照建設(shè)單位的要求，嚴(yán)格執(zhí)行請銷點(diǎn)登記制度，嚴(yán)格按照批準(zhǔn)的施工計(jì)劃進(jìn)行施工，嚴(yán)禁無計(jì)劃、超范圍、超計(jì)劃施工。未經(jīng)批準(zhǔn)，任何人不得擅自進(jìn)入軌行區(qū)。施工時(shí)指派經(jīng)過培訓(xùn)合格的聯(lián)絡(luò)員、現(xiàn)場防護(hù)員加強(qiáng)施工防護(hù)。

3.3 消防安全管理

包括施工原材料的存放，設(shè)備包裝物及時(shí)清理，易燃、易爆、危險(xiǎn)化學(xué)品的搬運(yùn)、使用，滅火器材的配置、管理，電焊等動(dòng)火作業(yè)的申請與審批。

3.4 防汛管理

對于設(shè)備施工單位來說，防汛管理主要是事先排查出入口、風(fēng)亭、設(shè)備材料運(yùn)輸井的防雨、防洪情況，做為危險(xiǎn)源辨識(shí)的一個(gè)重要部分。對有隱患的部位積極提出意見，并做好防范措施。

3.5 作業(yè)人員管理

統(tǒng)一辦理進(jìn)入隧道許可證件，進(jìn)入車站和軌道區(qū)的人員須經(jīng)培訓(xùn)許可，掌握地下作業(yè)面情況及安全應(yīng)急知識(shí)后方可進(jìn)入。并對進(jìn)入地下作業(yè)人員實(shí)行統(tǒng)一登記、清點(diǎn)制度，確保人員的進(jìn)出安全。

3.6 防護(hù)設(shè)施與文明施工管理

地鐵工程臨邊長、孔洞多，施工交叉作業(yè)多，必須保證作業(yè)場所的洞口、臨邊防護(hù)設(shè)施完好，堅(jiān)持做到先設(shè)牢固的臨邊防護(hù)再施工，孔洞用堅(jiān)實(shí)的鋼板堵好墊平。同時(shí)做到施工區(qū)域邊界燈具照度滿足施工作業(yè)要求，進(jìn)場作業(yè)人員穿防護(hù)衣，戴好安全帽等。文明施工方面做到場地整潔有序、及時(shí)清除廢棄物，材料設(shè)備的堆放整齊，確保工完料凈場地清。對施工的成品和半成品設(shè)置警示標(biāo)志和必要的說明，避免損壞。

4、地鐵安全施工的對策建議

4.1 制定現(xiàn)場安全管理責(zé)任制度

由于地鐵施工現(xiàn)場存在大量的施工器具，且大型機(jī)械器具的造價(jià)成本較高，操作復(fù)雜，因此需要對現(xiàn)場切實(shí)進(jìn)行有效管理，避免不必要的安全事故產(chǎn)生。另外，地下施工的環(huán)境惡劣，氧氣密度低，需要對通風(fēng)設(shè)備進(jìn)行有效檢查，通過制定現(xiàn)場安全管理制度，對人員和機(jī)械器具的管理做到面面俱到，提高施工現(xiàn)場的安全管理水平。

4.2 強(qiáng)化人員安全意識(shí)

安全始終處于第一的關(guān)鍵位置，只有將工作人員的安全意識(shí)提高起來，才能對施工現(xiàn)場的安全管理提供保障。提到施工由于處于地下施工，施工過程中對前進(jìn)方向的土質(zhì)、土體的穩(wěn)定性等都無法準(zhǔn)確了解，需要在掘進(jìn)過程中時(shí)時(shí)刻刻注意安全，遇到復(fù)雜地形及時(shí)上報(bào)處理。對于施工過程中出現(xiàn)的涌水，及時(shí)排出，防止發(fā)生土體滑坡等安全事故。

4.3 制定先進(jìn)的預(yù)警系統(tǒng)

地鐵施工區(qū)的屬于長距離施工，每一個(gè)施工區(qū)的端口都距離較遠(yuǎn)，一旦發(fā)現(xiàn)問題需要及時(shí)處理，需要較快的反應(yīng)時(shí)間。因此，建立先進(jìn)的預(yù)警系統(tǒng)，能夠在發(fā)現(xiàn)問題的時(shí)候及時(shí)提供風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警，為管理人員提供有效的反應(yīng)時(shí)間。例如，制定土體監(jiān)測系統(tǒng)，通過該系統(tǒng)可以及時(shí)監(jiān)測土體的擾動(dòng)情況，有利于保持施工過程的安全穩(wěn)定。

4.4 采用先進(jìn)的機(jī)械設(shè)備

在技術(shù)革新過程中，應(yīng)該采用新的技術(shù)和新的施工設(shè)備，在同等施工條件下，新的設(shè)備一般能夠提供更高的施工效率，以及更安全的施工防護(hù)，有利于減少安全事故。積極借鑒國外的先進(jìn)技術(shù)和先進(jìn)設(shè)備，通過比較我國與之存在的差異，取其精華去其糟粕，將更好的方法因地制宜地運(yùn)用到我國工程領(lǐng)域，為我國的現(xiàn)代化事業(yè)服務(wù)。

5、結(jié)束語

綜上所述，本研究通過分析了我國地鐵施工過程中影響施工安全的因素，同時(shí)針對我國地鐵施工過程中盾構(gòu)法的排土量控制，從理論上解釋了排土量的計(jì)算規(guī)則以及排土量控制依據(jù)，為盾構(gòu)法施工過程中的排土量控制提供了理論參考。最后，根據(jù)地鐵施工中的安全影響因素，有針對性地提出了控制意見，為我國地鐵安全施工提供決策建議。

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