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        城市軌道交通施工安全風(fēng)險預(yù)警體系研究

        2020-07-04 02:54:52商兆濤尹志凱張紅彬盧坤林
        河南科學(xué) 2020年5期
        關(guān)鍵詞:軌道交通預(yù)警事故

        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.

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