商兆濤， 尹志凱， 張紅彬， 盧坤林

（1.蕪湖市軌道（隧道）交通工程質(zhì)量安全監(jiān)督站，安徽蕪湖 241000；2.合肥工業(yè)大學(xué)土木與水利工程學(xué)院，合肥 230009）

城市交通是否快捷、便利是一座城市發(fā)展最基礎(chǔ)性的要求，也是群眾對城市印象的一張明信片. 改革開放以來，我國經(jīng)濟(jì)飛速發(fā)展，地面交通早已不能滿足人們?nèi)粘３鲂械男枰?，因此開發(fā)地下交通空間是各個城市加快現(xiàn)代化步伐的一項(xiàng)重要建設(shè). 地下空間工程往往伴隨著一些重大的安全問題［1-2］，城市軌道交通在施工建設(shè)過程中會存在一定的風(fēng)險，如何及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險、預(yù)防風(fēng)險是城市軌道交通項(xiàng)目施工安全風(fēng)險管理研究的一個重要課題.建立合理的風(fēng)險預(yù)警體系，及時發(fā)現(xiàn)風(fēng)險源，從而降低事故發(fā)生的概率，國內(nèi)外學(xué)者對此也開展了一系列研究.

Leonard Graha［3］通過模擬火山噴發(fā)事件利用集成風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)和技術(shù)提出一種風(fēng)險管理模式；Widarsson［4］利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)技術(shù)在預(yù)警系統(tǒng)設(shè)計(jì)時加入與預(yù)警判別相關(guān)的診斷理論，利用事故發(fā)生的概率建立了一個量化的早期預(yù)警系統(tǒng). 目前在安全生產(chǎn)領(lǐng)域常用的預(yù)警模型有閾值預(yù)警、基于模糊系統(tǒng)的事故預(yù)警、基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的風(fēng)險預(yù)警、模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)融合技術(shù)預(yù)警、AHP-模糊綜合評判風(fēng)險預(yù)警等［5-10］. 孫金鳳［11］比較生產(chǎn)領(lǐng)域事故預(yù)警模型，對模型建立提出改進(jìn)意見，構(gòu)建一種基于模糊判斷和動態(tài)模糊神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的重大事故風(fēng)險預(yù)警模型. 通過實(shí)際應(yīng)用在預(yù)警量化分級上得到了較好的風(fēng)險預(yù)警效果，對工程應(yīng)用有一定的借鑒作用；Gaosheng Yang［12］運(yùn)用模糊綜合評價的方法詳細(xì)分析施工階段安全風(fēng)險，并在此基礎(chǔ)上建立安全風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)和預(yù)警指標(biāo)體系. 以項(xiàng)目進(jìn)行過程中的安全性作為風(fēng)險評價的指導(dǎo)標(biāo)準(zhǔn)，為降低項(xiàng)目施工風(fēng)險提供依據(jù)，對有效應(yīng)對風(fēng)險具有指導(dǎo)意義；丁烈云［13］針對長江隧道施工預(yù)警系統(tǒng)，對長江隧道盾構(gòu)施工安全風(fēng)險建立一體化控制體系，為施工安全風(fēng)險實(shí)事控制提供一種科學(xué)可靠的手段，對理論研究和工程指導(dǎo)具有重要的意義；楊樹才［14］通過現(xiàn)場監(jiān)測和現(xiàn)場巡視對軌道交通工程安全風(fēng)險進(jìn)行監(jiān)控，利用現(xiàn)代化施工管理方法從管理和技術(shù)兩個方面提出全面控制施工安全風(fēng)險的方案.

以上關(guān)于建立軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系的文獻(xiàn)具有較強(qiáng)的代表性. 建立合理的預(yù)警指標(biāo)體系是軌道交通施工風(fēng)險管理研究的一個重要環(huán)節(jié)，但就目前研究進(jìn)展而言，針對軌道交通施工風(fēng)險預(yù)警量化分級理論的研究仍然不足［15-17］，一方面預(yù)警指標(biāo)體系無量化指標(biāo)對預(yù)警量化分級；另一方面建立的量化指標(biāo)依據(jù)不足，對大多數(shù)工程施工不具有普適性. 因此，筆者在前人研究的基礎(chǔ)上，吸取經(jīng)驗(yàn)，根據(jù)軌道交通施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、我國事故分級、施工風(fēng)險損失量、施工風(fēng)險概率以及事故統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，改進(jìn)海因里希安全事故法則，對軌道交通施工安全風(fēng)險進(jìn)行合理量化分級，從而建立軌道交通施工安全分析預(yù)警指標(biāo)體系.

1 預(yù)警指標(biāo)體系

監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)、巡視預(yù)警指標(biāo)和綜合預(yù)警指標(biāo)是預(yù)警指標(biāo)體系的三大組成部分.

1.1 施工階段安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)

監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)作為一項(xiàng)基礎(chǔ)性的預(yù)警指標(biāo)，對預(yù)警指標(biāo)體系的可靠性有重大的影響. 在施工過程中結(jié)合施工工藝特點(diǎn)和特殊環(huán)境因素對城市軌道交通項(xiàng)目施工階段常規(guī)施工監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行單一指標(biāo)監(jiān)測，建立全面可靠的施工監(jiān)測指標(biāo)預(yù)警. 科學(xué)選取單一監(jiān)測指標(biāo)是監(jiān)測指標(biāo)體系是否合理的關(guān)鍵［18］. 針對地下工程項(xiàng)目監(jiān)測尚未出臺統(tǒng)一的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，近十年出臺的軌道交通施工階段相關(guān)技術(shù)監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)有《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、《地鐵施工安全評價標(biāo)準(zhǔn)》、《建筑基坑工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》、《鐵路隧道監(jiān)控量測技術(shù)規(guī)程》等. 也有地方根據(jù)施工經(jīng)驗(yàn)建立的監(jiān)測標(biāo)準(zhǔn)，如上海市工程建設(shè)規(guī)范《基坑工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)》（DG/TJ 08—16—2018）、福建省地方標(biāo)準(zhǔn)《地鐵基坑工程技術(shù)規(guī)程》（DBJT 13—283—2018）等.

結(jié)合各地方標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和軌道交通項(xiàng)目、地下工程項(xiàng)目分部分項(xiàng)工程技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)規(guī)范總結(jié)出常見的軌道交通施工監(jiān)測指標(biāo). 其中深基坑監(jiān)測指標(biāo)、區(qū)間隧道暗挖工程監(jiān)測指標(biāo)、地鐵盾構(gòu)施工監(jiān)測指標(biāo)均為常見分布分項(xiàng)工程施工監(jiān)測指標(biāo)［19-20］. 限于篇幅本文僅列出區(qū)間隧道采用淺埋暗挖法施工的安全風(fēng)險預(yù)警監(jiān)測指標(biāo)作為本文探討對象，如圖1所示.

圖1 隧道暗挖工程安全風(fēng)險預(yù)警監(jiān)測指標(biāo)Fig.1 Early warning and monitoring indicators for safety risk of tunnel excavation engineering

1.2 施工階段安全風(fēng)險巡視預(yù)警指標(biāo)

軌道交通巡視預(yù)警指標(biāo)從人員因素、施工器具因素、材料因素、管理因素和環(huán)境因素五個方面建立安全風(fēng)險巡視指標(biāo)，運(yùn)用傳統(tǒng)風(fēng)險評估采用的“A計(jì)分法”把五大因素的各個環(huán)節(jié)細(xì)化，對當(dāng)前安全狀態(tài)和未來風(fēng)險發(fā)展程度進(jìn)行評分，確定監(jiān)測指標(biāo)預(yù)警閾值并對單一指標(biāo)進(jìn)行預(yù)警. 監(jiān)測預(yù)警限量化標(biāo)準(zhǔn)和量化原則較為開放，在保證安全施工和規(guī)范操作的準(zhǔn)則下進(jìn)行現(xiàn)場巡視評分，同時也可以及時發(fā)現(xiàn)可能引起安全事故的現(xiàn)場風(fēng)險源和安全隱患，包括施工過程中人員操作不規(guī)范、施工機(jī)械和工作環(huán)境的不安全狀態(tài)以及管理的缺陷. 對于可以及時制止或處理的行為及時采取措施，做到防微杜漸，避免危險擴(kuò)大到不可接受的狀態(tài).

1.3 施工階段安全風(fēng)險綜合預(yù)警指標(biāo)

綜合預(yù)警指標(biāo)是由施工階段安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)和巡視預(yù)警指標(biāo)中可以統(tǒng)一量綱、方便計(jì)量的指標(biāo)組成，主要是結(jié)合兩種預(yù)警指標(biāo)對軌道交通施工安全風(fēng)險的影響合理量化指標(biāo)發(fā)出綜合預(yù)警.

施工過程中的各個單一監(jiān)測指標(biāo)值可能存在量綱不完全統(tǒng)一的問題，對此需統(tǒng)一量化施工現(xiàn)場獲得安全風(fēng)險監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)值和安全風(fēng)險巡視預(yù)警指標(biāo)值，便于量化計(jì)算. 對監(jiān)測指標(biāo)值構(gòu)建模糊隸屬度函數(shù)并進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算單一預(yù)警結(jié)果發(fā)生的概率并與臨界值比較后評價定性指標(biāo)風(fēng)險狀況. 發(fā)出無警藍(lán)色預(yù)警、輕警黃色預(yù)警、中警橙色預(yù)警、重警紅色預(yù)警（表1）.

監(jiān)測預(yù)警、巡視預(yù)警均在量化的指標(biāo)閾內(nèi)發(fā)出相應(yīng)指標(biāo)預(yù)警，同時結(jié)合監(jiān)測預(yù)警和巡視預(yù)警發(fā)出綜合預(yù)警，針對同一指標(biāo)預(yù)警，綜合預(yù)警級別一般同監(jiān)測及巡視預(yù)警級別較高者，特殊情況下高于二者預(yù)警.

表1 城市軌道交通項(xiàng)目施工階段安全風(fēng)險預(yù)警警限Tab.1 Early warning limits for safety risks of urban rail transit projects during construction

2 城市軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)警限劃分

通過合理改進(jìn)海因里希安全事故法則，確定適合軌道交通工程施工的預(yù)警指標(biāo)閾值和警限，從而建立城市軌道交通安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)體系. 根據(jù)現(xiàn)行的軌道交通施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、我國事故分級、施工風(fēng)險損失量、施工風(fēng)險概率以及軌道交通施工事故統(tǒng)計(jì)分析結(jié)果，改進(jìn)適合軌道交通的海因里希300∶29∶1法則，使量化的預(yù)警指標(biāo)準(zhǔn)確判斷各個預(yù)警.

2.1 施工安全事故量化分析

我國生產(chǎn)安全事故劃分標(biāo)準(zhǔn)由國務(wù)院規(guī)定，《安全事故報(bào)告和處理?xiàng)l例》中將規(guī)定生產(chǎn)安全事故造成的人員傷亡事故劃分為特別重大事故、重大事故、較大事故、一般事故. 對于軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警的重警如表2所示，本文將可能發(fā)生重大事故和特大事故定性的最低量化標(biāo)準(zhǔn)作為軌道交通施工重警事故可能造成人身傷害的參考值，將可能發(fā)生一般事故定性的最低量化標(biāo)準(zhǔn)作為軌道交通施工輕警可能造成人身傷害的參考值，中警最低參考值介于重警和輕警之間，根據(jù)軌道交通事故發(fā)生頻率和可能發(fā)生較大事故定性最低量化標(biāo)準(zhǔn)確定.

2.2 建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險等級劃分

事故損失程度一般從人身、經(jīng)濟(jì)和社會三個要素警限定量定性分析，事故的社會影響與人身和經(jīng)濟(jì)損失成正相關(guān)，傷亡人數(shù)越多造成的財(cái)產(chǎn)損失越大，社會影響就越惡劣［21］. 本文依據(jù)建設(shè)工程項(xiàng)目風(fēng)險管理的風(fēng)險等級評估（表3）、風(fēng)險區(qū)域圖（圖2）對軌道交通施工安全風(fēng)險事故影響程度定量分析.

表2 傷亡人數(shù)判定事故等級Tab.2 Accident level of casualties

按表3風(fēng)險等級劃分，圖中各風(fēng)險區(qū)的風(fēng)險等級如下：

1）風(fēng)險區(qū)A——5等風(fēng)險；

2）風(fēng)險區(qū)B——3等風(fēng)險；

3）風(fēng)險區(qū)C——3等風(fēng)險；

4）風(fēng)險區(qū)D——1等風(fēng)險.

如圖2，處于風(fēng)險區(qū)A的事件，則屬于高概率、高損失的風(fēng)險，風(fēng)險評估等級為最高級別5 級，需要及時采取有效的措施降低風(fēng)險等級，避免危害人身財(cái)產(chǎn)安全的事故發(fā)生. 風(fēng)險區(qū)A可以通過降低事故發(fā)生概率將風(fēng)險轉(zhuǎn)移至風(fēng)險區(qū)B，同時也可以通過減小損失量將風(fēng)險轉(zhuǎn)移到風(fēng)險區(qū)C. 即使事件處于風(fēng)險區(qū)B、C 也仍然存在風(fēng)險，為避免風(fēng)險擴(kuò)大需要進(jìn)一步采取措施將其轉(zhuǎn)移到風(fēng)險區(qū)D，將事故發(fā)生的概率和損失減小到最低狀態(tài).

表3 風(fēng)險等級評估Tab.3 Risk level assessment

圖2 風(fēng)險區(qū)域圖Fig.2 Schematic diagram of risk areas

2.3 修正相關(guān)量化指標(biāo)值

確定城市軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)閾值及警限，由2.1、2.2節(jié)并參照實(shí)際施工情況和相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料，總結(jié)三條設(shè)置原則修正相關(guān)量化的指標(biāo)值. 加入事故影響因子分析得到調(diào)整后的事故預(yù)警量值（表4）.

1）設(shè)定預(yù)警閾值，將事故從人身、社會的角度給出具體的量值，社會影響引入影響因子輔以量化，嚴(yán)格按照相關(guān)規(guī)范、施工經(jīng)驗(yàn)選取具有代表性的預(yù)警指標(biāo)，對施工階段現(xiàn)場監(jiān)測和巡視的指標(biāo)勤做記錄，當(dāng)情況復(fù)雜不宜說明緣由時應(yīng)選取較小的報(bào)警值.

2）全國各地預(yù)警指標(biāo)閾值因?yàn)楦鞯氐墓こ虒?shí)際情況會有所不同，可適當(dāng)根據(jù)各地區(qū)環(huán)境特點(diǎn)、機(jī)械設(shè)備、材料供應(yīng)和施工工藝對預(yù)警值進(jìn)行合理界定.

3）由工程建設(shè)事故定性標(biāo)準(zhǔn)和國際上通用的風(fēng)險等級評估、事件風(fēng)險量區(qū)域，對軌道交通安全風(fēng)險預(yù)警指標(biāo)做出合理的量化. 在量化的基礎(chǔ)上根據(jù)各分部分項(xiàng)工程的施工特點(diǎn)和重難點(diǎn)施工方案的專家論證建議對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行修正，保證單一預(yù)警指標(biāo)閾值的合理性，對安全事故起到預(yù)警的作用.

由于建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險等級劃分最高為5級，對應(yīng)的事故危害和影響最大，故將發(fā)出重警的事件影響因子定為5. 建設(shè)項(xiàng)目風(fēng)險等級劃分最低為1級，對應(yīng)的事故危害和影響相對較小，故將發(fā)出輕警的事件影響因子定為1. 中警介于輕警和重警之間，中警預(yù)警影響因子確定為3. 本文認(rèn)為中警影響因子u=3時，死傷人數(shù)可能會比重大事故的最低定性標(biāo)準(zhǔn)要多. 由于重大事故造成人員傷亡過多并且社會影響巨大，在設(shè)立預(yù)警指標(biāo)時應(yīng)做到提前預(yù)警，對即將可能造成重大事故的警情升級為重警，引起足夠的重視，及時采取有效額措施避免事故發(fā)生概率和損失量擴(kuò)大.

表4 預(yù)警事故傷亡量值表Tab.4 The casualty value of early warning accident

2.4 改進(jìn)海因里希法則確定預(yù)警指標(biāo)閾值

海因里希300∶29∶1法則，由美國著名安全工程師海因里希提出. 海因里希在統(tǒng)計(jì)大量機(jī)械事故得出結(jié)論：在300起安全隱患和違章中，大概率會出現(xiàn)死亡或重傷、輕傷和無傷害事故的比例為1∶29∶300. 軌道交通施工過程危險因素遠(yuǎn)多于一般的生產(chǎn)活動，現(xiàn)根據(jù)海因里希法則結(jié)合軌道交通施工特點(diǎn)，適當(dāng)調(diào)整事故發(fā)生頻數(shù)，通過事故或警情發(fā)生規(guī)律和海因里希統(tǒng)計(jì)結(jié)論，確定預(yù)警綜合指標(biāo)值.事故發(fā)生的綜合指標(biāo)值表示，一旦事故發(fā)生可能造成的傷亡程度，指標(biāo)值越大相應(yīng)傷亡比例越高（如表5）.

利用城市軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警綜合指標(biāo)量總值替代海因里希法則中總結(jié)的事故發(fā)生頻數(shù). 故預(yù)警指標(biāo)量值為死傷人數(shù)與影響因子的乘積，結(jié)合事故統(tǒng)計(jì)規(guī)律［22-26］，本文認(rèn)為重警發(fā)生概率與一般事故發(fā)生占比一致，輕警發(fā)生概率與重大事故發(fā)生占比一致，中警發(fā)生概率與較大事故發(fā)生占比一致.

通過定性—定量—定性分析，對海因里希安全事故法則合理改進(jìn). 對軌道交通事故安全風(fēng)險預(yù)警合理量化輕警、中警、重警預(yù)警區(qū)間和閾值，即在指標(biāo)閾內(nèi)按輕警占2/330、中警占48/330、重警占280/330劃分.

表5 軌道交通施工風(fēng)險預(yù)警閾值Tab.5 Early warning thresholds of rail transit construction risk

2.5 預(yù)警指標(biāo)警限劃分

根據(jù)《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》（JGJ 59—2011）和改進(jìn)海因里希安全事故法則確定的預(yù)警閾值，劃分監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)和巡視預(yù)警指標(biāo)的警限. 限于篇幅本文僅列出淺埋暗挖法區(qū)間隧道工程監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)警限劃分（如表6）.

表6 淺埋暗挖法區(qū)間隧道工程監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)警限劃分Tab.6 Division of warning limits for monitoring and early warning indicators of tunnel engineering in the shallow excavation method

因軌道交通工程基坑開挖較深，故所選用的預(yù)警指標(biāo)閾值按一類基坑確定. f1為構(gòu)建承載力設(shè)計(jì)值，f2為荷載設(shè)計(jì)值，B為建筑物寬度. 另外預(yù)警指標(biāo)警限還參考《城市軌道交通工程監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》（GB 50911—2013）、《建筑變形測量規(guī)范》（JGJ 8—2016）等，確保預(yù)警警限確定的合理性.

2.6 預(yù)警指標(biāo)無量綱化預(yù)警

為更好地建立統(tǒng)一評判依據(jù)，通過對施工現(xiàn)場監(jiān)測指標(biāo)進(jìn)行無量綱處理，并建立關(guān)于監(jiān)測指標(biāo)安全風(fēng)險預(yù)警的隸屬度函數(shù)，如下式：

其中：［a，b］為預(yù)警指標(biāo)閾值；［0，a）為無警區(qū)間；［a，c）為輕警區(qū)間；［c，d）為中警區(qū)間；［d，b］為重警區(qū)間.

預(yù)警指標(biāo)無綱量化處理，單一指標(biāo)之間可以直接通過隸屬度函數(shù)統(tǒng)一量化表達(dá). 對比指標(biāo)量值可以讀出各個指標(biāo)的風(fēng)險程度從而進(jìn)行綜合指標(biāo)評價，過濾出無警指標(biāo)；對于帶有警情預(yù)報(bào)的指標(biāo)從小到大以此排序進(jìn)而確定安全事故的警級，發(fā)出相應(yīng)警報(bào)，從而引起安全管理人員注意，做出相應(yīng)預(yù)防，從而有效管控風(fēng)險，降低事故發(fā)生的概率.

對于綜合預(yù)警，可先計(jì)算無量綱指標(biāo)值與單一指標(biāo)權(quán)重的乘積求得預(yù)警指標(biāo)加權(quán)平均值，再將其與相應(yīng)預(yù)警指標(biāo)警限區(qū)間對比，發(fā)出綜合預(yù)警.

設(shè)有m個預(yù)警指標(biāo)，每一個指標(biāo)共獲取了n個原始數(shù)據(jù)，無綱量化處理這些原始數(shù)據(jù)，從而得到標(biāo)準(zhǔn)矩陣：

在m個指標(biāo)中，第i個指標(biāo)的熵定義：

對相應(yīng)重警、中警、輕警狀態(tài)的安全事故預(yù)警指標(biāo)，由式（1）進(jìn)行無量綱化處理，得到無量綱化值xi，利用式（4）指標(biāo)熵權(quán)與相應(yīng)量化值相乘通過加權(quán)求和得到加權(quán)平均值Δ：

3 工程實(shí)例

蕪湖軌道交通建設(shè)項(xiàng)目自2017年開工建設(shè)，目前規(guī)劃建設(shè)中的1、2號線大部分區(qū)間采用高架鋪設(shè)輕軌的方式. 2號線一期工程有部分暗挖區(qū)段和深基坑工程，其中神山公園站至蕪湖火車站區(qū)間暗挖段位于弋江北路與站北路交叉口處，沿站北路東西方向布置，下穿弋江北路.

本工程暗挖段起點(diǎn)里程左線CK11+183.015，終點(diǎn)里程左線CK11+324.214，長度125.943 m. 隧道結(jié)構(gòu)采用單線馬蹄形斷面，為復(fù)合式襯砌（初期支護(hù)Φ42 mm×3.5 mm雙層超前小導(dǎo)管+格柵鋼架+Φ22縱向連接筋+鎖腳錨管+Φ8@150 mm×150 mm鋼筋網(wǎng)片+C25噴射混凝土+二次襯砌HRB400、HPB300鋼筋+C35 P8模筑混凝土），主要穿越地層為3～24硬塑粉質(zhì)黏土層，地下水位較高，基本位于地面下0～5.8 m，開挖斷面寬為6.5 m，斷面高為8.18 m，礦山法施工，設(shè)計(jì)軌頂標(biāo)高-3.546～-5.915 m，區(qū)間線間距5.1 m，線路縱向下坡段坡度45.929‰，埋深7.2～9.8 m左右. 工法為二臺階預(yù)留核心土法施工. 本工程屬于超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項(xiàng)工程. 暗挖段監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)原則見表7.

表7 暗挖段監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)原則Tab.7 Arrangement principles of monitoring points in underground excavation section

3.1 現(xiàn)場監(jiān)測值

3.1.1 監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)及監(jiān)測方法

1）地面沉陷監(jiān)測. 地面沉陷監(jiān)測應(yīng)沿隧道軸線上方地表布設(shè)監(jiān)測斷面，監(jiān)測斷面間距應(yīng)為20 m左右，每個監(jiān)測斷面的監(jiān)測點(diǎn)間距應(yīng)為2～5 m.

利用全站儀對隧道中心線在地表上進(jìn)行放樣，并作標(biāo)記，在隧道軸線上方地表，每20 m設(shè)一橫向監(jiān)測斷面，斷面測點(diǎn)示意圖如圖3所示.

圖3 暗挖段地面沉降監(jiān)測布置斷面圖Fig.3 Sectional view of the ground settlement monitoring layout of the underground excavation section

2）拱頂下沉、底部隆起監(jiān)測. 拱頂下沉監(jiān)測點(diǎn)應(yīng)布設(shè)在隧道支撐的拱頂位置，底部隆起監(jiān)測點(diǎn)布設(shè)在隧道支撐的拱頂位置. 監(jiān)測點(diǎn)斷面布設(shè)示意如圖4所示，具體監(jiān)測點(diǎn)位置和數(shù)量可根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際條件調(diào)整.

3）凈空收斂. 凈空收斂監(jiān)測應(yīng)在隧道的頂部及腰部布設(shè)收斂監(jiān)測線，監(jiān)測點(diǎn)斷面布設(shè)示意如圖5所示.應(yīng)在隧道的頂部及腰部易于觀測、便于保護(hù)的地方用紅油漆噴置好，以便觀測和瞄準(zhǔn).

圖4 拱頂、拱底隆起監(jiān)測點(diǎn)斷面布置示意圖Fig.4 Schematic diagram of the cross-section layout of the monitoring points of the arch top and arch bottom uplift

圖5 凈空收斂監(jiān)測斷面布設(shè)示意圖Fig.5 Schematic diagram of cross-section layout of the headroom convergence monitoring

3.1.2 現(xiàn)場監(jiān)測值 現(xiàn)場巡視所得蕪湖火車站到弋江路區(qū)間基坑以及暗挖段監(jiān)測報(bào)警值如表8所示.

表8 蕪弋區(qū)間基坑、暗挖段監(jiān)測精度和報(bào)警值表Tab.8 Monitoring accuracy and alarm value of foundation pit and underground excavation section in Wuyi interval

3.2 當(dāng)前安全狀態(tài)判別

根據(jù)2.6建立預(yù)警指標(biāo)無量綱隸屬度函數(shù)，對當(dāng)前單一監(jiān)測指標(biāo)安全狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算排序，并由表6安全事故預(yù)警的綜合預(yù)警區(qū)間，將加權(quán)平均值Δ 與綜合預(yù)警區(qū)間分析對比（表9），確定安全事故的警級，發(fā)出預(yù)警.

表9 監(jiān)測指標(biāo)量化預(yù)警Tab.9 Quantitative early warning of monitoring indicators

經(jīng)計(jì)算與綜合預(yù)警區(qū)間對比得出監(jiān)測項(xiàng)目預(yù)警情況，蕪弋區(qū)間基坑監(jiān)測指標(biāo)中的地面沉降、地下水位地表裂縫以及區(qū)間暗挖地表沉陷、凈空收斂監(jiān)測指標(biāo)均呈現(xiàn)輕警狀態(tài)，需采取必要措施控制風(fēng)險避免風(fēng)險擴(kuò)大造成不必要的損失；尤其需要引起注意的是基坑周圍建筑物傾斜，經(jīng)量化計(jì)算可知，該監(jiān)測指標(biāo)呈現(xiàn)重警狀態(tài)，發(fā)生倒塌事故的可能性和風(fēng)險損失量巨大，需要組織專業(yè)應(yīng)急隊(duì)伍及時采取有效措施，防止事故發(fā)生.

蕪弋區(qū)間基坑以及區(qū)間暗挖其他監(jiān)測指標(biāo)均處于無警狀態(tài)，暫時無發(fā)生事故的風(fēng)險.

4 結(jié)論

1）通過改進(jìn)海因里希安全事故法則提出適合軌道交通施工特點(diǎn)的監(jiān)測預(yù)警指標(biāo)閾值與警限，并建立軌道交通施工安全風(fēng)險的量化分級預(yù)警指標(biāo)體系.

2）預(yù)警指標(biāo)的量化分級根據(jù)軌道交通施工相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、我國事故分級、施工風(fēng)險損失量、施工風(fēng)險概率以及事故統(tǒng)計(jì)分析總結(jié)，得出風(fēng)險影響因子和監(jiān)測預(yù)警綜合指標(biāo)值，在此基礎(chǔ)上指標(biāo)閾內(nèi)按重警占2/330、中警占48/330、輕警占280/330進(jìn)行劃分.

3）結(jié)合蕪湖軌道交通以2號線一期工程神山公園站至蕪湖火車站區(qū)間暗挖段施工為例，建立施工安全風(fēng)險預(yù)警體系，根據(jù)監(jiān)測數(shù)據(jù)和現(xiàn)場巡視對暗挖段按本文方法計(jì)算，定量分析各監(jiān)測項(xiàng)目預(yù)警警報(bào)情況，為相關(guān)軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警體系的構(gòu)建提供參考.