李玉生，陳文逵

（江西交通咨詢有限公司，江西 南昌 330008）

近年來，我國城鎮(zhèn)化及城市規(guī)模迅猛發(fā)展，城市地鐵建設(shè)方興未艾，截至2019 年底，我國運營及在建地鐵城市63座，運營里程達6736.2 公里，在建里程達6902.5 公里。城市地鐵埋深相對較淺，常穿越第四系富水砂層、斷層破碎帶、富水裂隙巖體等不良地質(zhì)體，上述不良地質(zhì)體往往具有含水豐富、結(jié)構(gòu)松散、膠結(jié)強度低、自穩(wěn)能力差等顯著特點，在地鐵隧道施工擾動與地下水作用下，極易誘發(fā)涌水潰砂、塌方等工程災(zāi)害事故，導(dǎo)致重大人員傷亡與經(jīng)濟損失，如杭州地鐵風(fēng)情大道塌方事故(死亡21 人)、佛山地鐵盾構(gòu)區(qū)間塌方事故(死亡10 人)、青島地鐵靜沙區(qū)間隧道塌方事故(死亡5 人)等。同時，地鐵周邊城市環(huán)境復(fù)雜，建筑林立、市政交通道路與管網(wǎng)密集，還易誘發(fā)道路塌陷、市政管線斷裂、建筑物差異沉降等間接次生災(zāi)害。

1 基于層次分析法的地下空間施工風(fēng)險智能評價方法

城市地下空間施工風(fēng)險評價等級的影響因素非常多，各個因素之間又有一定的聯(lián)系與相對獨立性，基于各個因素對風(fēng)險等級評價的影響分析，結(jié)合城市地下空間施工的特點以及城市環(huán)境特點，建立地下空間施工風(fēng)險評價等級層次，將不良地質(zhì)體分析、富水性分析、城市環(huán)境分析、施工工法分析四種方法定位一級評價指標(biāo)。二級評價指標(biāo)由相應(yīng)的一級指標(biāo)下的各個不同因素構(gòu)成，不良地質(zhì)體分析包括不良地質(zhì)體規(guī)模及不良地質(zhì)體類型；富水性分析下屬二級指標(biāo)包括地層飽和度及地層含水率；城市環(huán)境分析包括地下空間施工影響范圍內(nèi)有無建筑物、有無市政道路、有無市政管線；施工工法分析主要涉及施工擾動程度分析。

根據(jù)城市地下空間施工安全性需求，將城市地下空間施工風(fēng)險評價等級分為極高風(fēng)險、高風(fēng)險、中風(fēng)險與低風(fēng)險四個評價集，城市地下空間施工風(fēng)險評價等級體系及影響因素量化見表1。

根據(jù)城市地下空間施工風(fēng)險使用的等級評價方法實際情況及專家意見，結(jié)合層級模型的邏輯結(jié)構(gòu)，對評價影響因素建立比較判斷矩陣，采用由1 至9 的分級比例指標(biāo)對各個因素的重要程度進行賦值并對矩陣進行計算，將dii的權(quán)重定義為1：

2 城市地下空間施工安全風(fēng)險管理案例

某城市地鐵隧道工程中區(qū)間隧道下穿富水砂層，隧道拱頂埋深13 ～16m，上覆巖層厚度2 ～4m，覆巖以上為8 ～10m 厚富水砂層，通過本文所提出的基于層次分析的城市地下空間施工風(fēng)險評價方法對本工程的風(fēng)險等級進行評價。本工程不良地質(zhì)體的規(guī)模在隧道走向上遠遠超過10m，不良地質(zhì)體類型為富水砂層，為極高風(fēng)險地層，富水性分析中，地層飽和度為1，地層含水率為45%，城市環(huán)境分析，隧道工程影響區(qū)域內(nèi)無建筑物，但是有市政道路和市政管線，本區(qū)間隧道施工采用鉆爆法施工，施工影響程度為強擾動，綜合判定本工程風(fēng)險等級為極高風(fēng)險。

在隧道開挖過程中發(fā)生了潰砂塌方事故，洞內(nèi)潰砂涌出物照片如圖1 所示，事故發(fā)生的具體過程如下：

現(xiàn)場隧道掌子面圍巖主要呈綠褐色、灰褐色等顏色狀態(tài)，構(gòu)造為塊狀構(gòu)造，地層之間的膠結(jié)物為火山灰等，圍巖的節(jié)理裂隙較為發(fā)育，通過取芯得到的巖芯多呈砂土狀，無水狀態(tài)下干鉆不容易鉆進，在該區(qū)段巖體為極軟巖，巖體呈現(xiàn)散體狀結(jié)構(gòu)，圍巖的完整性為極破碎，巖體的基本質(zhì)量等級為V 級。在5 月27 日，施工單位正在施工的區(qū)間隧道突發(fā)掌子面涌水潰砂事故，造成多個工作人員被困隧道內(nèi)。在現(xiàn)場，現(xiàn)場技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)隧道內(nèi)掌子面發(fā)生局部出水、掉塊，并立即通知項目管理人員分別趕赴現(xiàn)場，現(xiàn)場采取噴射混凝土、附加鋼筋網(wǎng)片進行封閉及反壓加固。在搶險期間，施工人員又發(fā)現(xiàn)掌子面穩(wěn)定，隨后離開，在之后一段時間，掌子面突然出現(xiàn)大面積涌水潰砂，瞬間沖垮剛剛封閉的掌子面，現(xiàn)場若干人員被困，掌子面上方出現(xiàn)約600m2的地面塌陷。在豎井橫通道附近的現(xiàn)場工作人員立即出井向項目負責(zé)人匯報險情，項目負責(zé)人向施工總承包項目指揮部報告事故情況，事故信息分別從不同渠道上報省級及部級單位。

按照地面搶險處治方案，對地面塌陷區(qū)進行混凝土回填，待穩(wěn)定后再繼續(xù)豎井內(nèi)區(qū)間隧道的進一步搜救?，F(xiàn)場組織2臺混凝土泵車、多臺混凝土罐車，對地面塌陷區(qū)采用混凝土和加氣磚等相關(guān)物資輔助回填，回填混凝土1280 方，加氣磚308 方，速凝劑5 噸，河砂1650 立方，袋裝水泥80 噸，砂袋3000 個，以及修復(fù)路面用的瀝青混凝土、水泥穩(wěn)定料?；靥罱Y(jié)束之后，在填筑頂面埋設(shè)沉降觀測點，用于持續(xù)觀測回填區(qū)的沉降狀況。

啟動井下洞內(nèi)的搜救程序，在封堵完成后，現(xiàn)場救援組經(jīng)過反復(fù)偵查和現(xiàn)場評估，因為隧道內(nèi)已形成堰塞，部分區(qū)段積水淤積非常嚴(yán)重，依然不具備繼續(xù)搜救條件，施工單位決定采用泥漿泵清淤排水處理后，進一步營造搜救救援條件。

豎井井口局部清淤工作完成后，搶險救援組對豎井井口30m 深處進行了多輪搜索，未發(fā)現(xiàn)失聯(lián)人員。因為隧道內(nèi)部塌陷區(qū)雜物和淤泥依然較多，救援隊伍無法繼續(xù)深入，消防相關(guān)隊伍攜帶可燃氣體及有毒氣體探測儀器對豎井及橫通道內(nèi)空氣進行持續(xù)監(jiān)測，現(xiàn)場指揮部重新確定了搜救方案，與現(xiàn)場搜救配合組研究在井下鋪設(shè)搜救浮橋的新方案，井下泥漿浮橋鋪設(shè)完畢。經(jīng)偵查發(fā)現(xiàn)，井下豎井口到左線洞分叉口之間淤泥深度為1.5 ～1.8m 遞增，泥漿稀稠程度仍不能承載任何人員，左線洞內(nèi)淤泥深度在3m 以上，若干個救援小組和工程人員對隧道內(nèi)所有泥漿表面及能夠探查的空間進行了搜尋，未發(fā)現(xiàn)失聯(lián)人員。根據(jù)現(xiàn)場情況判斷，失聯(lián)人員被泥漿埋壓，具體位置無法確定，并重新研究了救援方案。因抽水泥漿液沉降及泥中混雜石塊雜物等原因，人力挖掘效果不明顯，緊急調(diào)用小型挖掘機械到坑道內(nèi)進行清淤搜救。

表1 評價等級體系

消防支隊組織多名消防隊員分別進入井下對搜救工作進行幫助和指導(dǎo)，因排淤過程中發(fā)現(xiàn)大量枕木等大型雜物，組織現(xiàn)場多名人員攜帶破拆工具分批次深入井下協(xié)助排淤工作，在井下淤泥中發(fā)現(xiàn)失聯(lián)人員，已無生命跡象，繼續(xù)進行搜救后，最后失聯(lián)人員找到，已無生命體征，搜救工作結(jié)束。

現(xiàn)場實際情況與通過本文基于層次分析的城市地下空間施工風(fēng)險智能評價方法所得到的的極高風(fēng)險等級相匹配，一定程度驗證了本文所提方法的合理性。

圖1 地鐵隧道潰砂塌方后洞內(nèi)涌出物

3 結(jié)語

基于層次分析的城市地下空間施工風(fēng)險智能評價方法對于城市地下空間安全建設(shè)具有重要意義，通過對地下空間施工風(fēng)險的智能預(yù)警，可顯著提升城市地下空間安全施工的管理水平與風(fēng)險防控水平，相關(guān)成果可為類似工程提供一定工程借鑒。