基于事故機理和追責的地鐵隧道坍塌事故分析與防范策略

夏潤禾

(中交第二公路工程局有限公司， 陜西 西安 710065)

0 引言

近幾年，地鐵施工生產安全事故時有發生，屢見報端，尤其是在城區發生地鐵施工塌陷事故，往往伴隨著道路中斷、管線破壞及構筑物破壞等，對城市秩序及市民生活危害大，極易引起社會高度關注，加之新聞媒體的曝光度高，這些都給參建各方的單位形象、信譽和施工安全管理帶來嚴峻挑戰。筆者通過查閱大量文獻和有關政府部門網站[1]，對典型案例進行統計分析，得出2010—2018年(截至2018年6月)共發生地鐵施工事故164起，發生最多的是坍塌事故(43%)，因地鐵隧道施工作業面開挖失穩誘發地面坍塌事故是城市地鐵施工事故的主要形式，應當引起地鐵參建各方高度重視。

針對地鐵隧道施工的特點以及施工安全風險性控制方面，國內相關領域的專家及學者均進行了大量的研究工作。王夢恕等[2]結合具體工程事故案例,分析了城市地下工程建設中事故發生的主要原因,并提出了相應的控制對策；在北京及其他城市地鐵建設中得到了應用，取得了理想的控制效果。李希元等[3]在調查和分析上海、廣州、北京、深圳、南京等地的盾構隧道施工事故的基礎上，按盾構法的常見事故類型，對調查到的事故進行分類并對各種事故提出相應的工程對策。張成平等[4]采用理論分析和數值模擬揭示了城市隧道施工誘發地面塌陷的災變機理及其演化規律,在此基礎上提出了城市隧道施工過程中防止地面塌陷的控制技術。

這些研究成果對后續地下空間開發和地鐵隧道的安全施工具有較好的指導作用，但在實現軌道交通快速發展的道路上，需牢牢把控新時期安全生產新形勢和新要求，用法治手段強化安全生產意識，減少以坍塌為主的地鐵施工安全風險隱患。因此，有必要結合當前地鐵隧道施工事故調查報告，分別從事故機理和事故追責角度對地鐵隧道施工引發坍塌事故進行剖析及總結,進一步探索從法治問責角度如何加強地鐵施工安全管理，如何從根本上提升項目管理人員守法的普遍性與自覺性，以期在安全生產發展新時代的背景下有效避免地鐵隧道坍塌事故的發生。

1 地鐵隧道坍塌事故災害機理分析

1.1 誘發地鐵隧道坍塌事故因素分析

目前，國內地鐵隧道施工方法有礦山法、明挖法、蓋挖法、盾構法。根據有關文獻數據進行不完全統計、分析，近10年全國地鐵建設高峰期內，盾構法和明挖法是地鐵隧道施工中發生坍塌事故采用較多的工法[5-6]。在地鐵隧道施工過程中，掌子面穩定性出現破壞，極易演變為地面塌陷事故。通過還原每起事故真相，不難發現隧道坍塌事故的發生規律和致險誘因[7]。

由于城市地鐵沿線的工程地質和水文地質十分復雜，隧道深度相對較淺，無論是以人工爆破為主的礦山法隧道施工，還是采用大型機械設備掘進的盾構法施工，都對原有地層地質穩定性和力學平衡產生了很大的影響，以致于隧道掌子面圍巖發生應力重新分布和應力集中，不平衡內應力出現在開挖邊界上，一旦圍巖內拉應力超出巖體的破壞極限，則會造成周圍巖體的損傷、變形和失穩塌陷。由于地鐵隧道施工安全風險管理體系中涉及的風險影響因素很多，且影響因素之間存在復雜的耦合效應，地鐵隧道坍塌事故具有復雜性、隱蔽性、突發性和破壞性的特點[8]。因此，隧道坍塌事故的發生往往不是單一因素造成的，而是由工程水文地質變化、工程機械設備故障、作業人員違規行為等多種因素共同作用造成的，往往各種因素也是相互影響的。

筆者按照施工工法對地鐵隧道坍塌事故影響的風險因素進行了分析，見表1。

表1按照施工工法對地鐵隧道坍塌事故影響的風險因素分析

Table 1 Analysis on factors affecting metro tunnel collapse according to construction methods

施工工法 誘發坍塌因素明挖法地質水文條件發生變化管線滲漏或破壞基坑支護不滿足設計要求周邊環境存在劇烈動荷載基坑底部涌砂或水土流失盾構法地質因素與盾構選型匹配性差地質水文條件突變掘進參數不符合要求盾構長時間停機,掘進面失穩盾尾密封不足,造成透水注漿不足,周邊巖體收斂變形操作不當,欠壓推進管片拼裝質量與同步注漿影響判斷失誤,過程監控不到位礦山法覆土較淺地下水因素地層自穩能力差管線滲漏導致土體軟化開挖支護不及時或支護質量不合格超前支護存在空隙超前注漿加固不到位人員施工行為不規范

1.2 誘發地鐵隧道地面塌陷事故類型

通過國家有關部門事故查詢系統、CNKI數字圖書館和網絡媒體公開報道的事故案例進行檢索[9-10]，對近年來有記錄的地鐵施工地面塌陷事故和險情事件進行數據統計分析，得出引發地面塌陷事故的致險因子有內在因素也有外在因素，形成過程主要有以下幾種類型：

1)由于城市區域工程地質及水文地質條件的復雜性和無法精準判斷，在施工前已有的工程地質及水文地質資料不完整或不詳細，如遭遇富水性粗砂層，自穩能力差，導致施工過程中引起隧道周邊地層穩定性遭到破壞而出現地面塌陷。

2)由于地下空間開發程度愈加復雜，地鐵隧道鄰近既有建筑物施工的風險存在不確定性。在隧道施工過程中,對高靈敏度軟土產生相對較大的擾動，從而引起地層較大的損失率,或周圍土體無法承擔相應荷載，則會誘發地面沉降超限和塌陷問題。

3)由于地鐵線路走向往往要下穿管網密集、交通繁忙的市政道路，在這種客觀環境條件下，設計階段考慮風險因素不足而造成工程設計圖紙階段判定的結果與工程實際存在不一致的情況時有發生，這就可能導致工程事故的風險因素全部轉嫁給施工階段。

4)由于隧道施工引發鄰近軟弱地層沉降變化，造成一些城市老舊地下給(排)水管道出現滲漏問題，滲漏水在隧道結構上部形成水囊。軟弱土體長期被浸泡，處于飽和流塑狀態且持續惡化，隧道施工引發塌方、突水涌泥等工程災害風險顯著加大，爆破或開挖后導致巖土應力調整而發生急劇變化，使掌子面和拱部無法封堵進而導致地面塌陷出現。

5)由于專業技術人員及其操作技術水平參差不齊，地鐵隧道施工安全管理系統自身存在薄弱環節，加上對施工關鍵工序的管理存在覆蓋程度、管控深度不足，隱患排查預控措施不到位，更容易發生災難性安全事故。

6)施工項目各方對地鐵施工安全風險敏感性不強，在安全生產管理環節存在漏洞和缺陷，忽視施工中重點安全風險的辨識管控，對可能帶來不可預見、不可知影響因素的預測、預警能力不足(尤其是盾構施工出現刀盤系統故障和操作失誤)，任何一個環節差錯都可能演變成事故。

2 構建風險分級分類管控與隱患排査治理體系

隨著安全生產法律法規不斷完善，安全生產管理措施不斷創新、豐富和發展，安全生產管理方案愈加清晰，監管責任愈加明確，對安全生產事故追責愈加嚴厲。在地鐵施工管理中，傳統安全管理模式存在安全生產責任制落實不到位、安全風險辨識評估缺乏動態管理、施工作業執行技術標準和規章制度“打折扣”、事故隱患排查存在“走過場”等問題。因此，要改變傳統的安全管理模式，有效解決地鐵施工安全生產領域的突出問題,構建風險分級分類管控與隱患排査治理體系，目的是實現事故的雙重預防性工作機制[11]。從施工單位角度來講，在分析清楚地鐵隧道坍塌事故災害機理的基礎上，預防事故發生必須嚴格依照工程施工有關法律法規和標準規范，把責任落實挺在風險管控前面，把風險管控挺在隱患排查治理前面，并將風險管控和隱患排查、整改、驗收進行有機結合，才能將導致事故發生的根源性因素識別出來、管控起來，實現把風險管控在隱患形成之前、把隱患消滅在事故發生之前。

2.1 安全風險防控與隱患排查治理的關系

為準確把握地鐵施工安全生產事故的特點和規律，進一步厘清風險點與危險有害因素的辯證關系，建立施工關鍵節點風險控制制度，強化工程重要部位和關鍵環節施工安全條件審查，實行分級分類管控，嚴格落實風險管控的主體責任，將事故前的責任落實、風險管控、隱患排查和事故后的應急救援有機結合，構建“四位一體”的事故風險防范體系，提出針對性的措施進行施工風險防范,從而降低項目的事故風險。因此，要從人的不安全行為、物的不安全狀態、場所的不安全因素和管理上的缺陷4個方面入手，通過施工工序排查治理隱患，建立起全員參與、全崗位覆蓋、全過程銜接的隱患治理閉環管理機制。表2示出安全風險防控與隱患排查治理之間的關系。

表2 安全風險防控與隱患排查治理之間的關系

2.2 風險管控與隱患排查治理依據的相關法律法規及安全規范標準

從國家和地方安全監管形勢分析來看，國家對安全事故追責將更加嚴厲，政府安監執法將更加嚴格，項目安全屬地化管理面臨更嚴厲的監管。從站在施工企業角度來看，再大的項目、再好的企業都經不起安全生產事故的嚴重破壞，以及對事故相關責任人的法律責任追究和黨紀政紀處分。

從國家現行的與地鐵安全相關的法律法規和規范標準(見表3)來看，自2003年國家和有關部門相繼出臺、修訂了一系列地鐵安全相關的法律法規和規范標準文件[12]，成為當前城市軌道交通建設和安全生產管理的主要法律法規和技術標準依據。這對于不斷推動地鐵施工安全風險防控與安全生產隱患排查治理工作提供了法治和技術保障，為進一步強化安全生產責任主體落實，預防和減少生產安全事故，保障人民群眾生命和財產安全，發揮了極其重要的作用。

表3 國家現行的與地鐵安全相關的法律法規和技術規范標準統計(部分)

2.3 地鐵項目構建風險管控與隱患排查治理管理的實踐舉措

1)建立“一崗雙責”全員參與的安全責任體系清單。從項目管理實際出發，將雙重預防機制建設的各項工作責任分解落實到項目安全生產領導小組各成員、施工項目各工區、各班組長和每個具體管理工作崗位，明確管理系統崗位安全生產主體責任。通過制定與項目管理實際相適應的安全生產管理制度，明晰生產要素中生產組織系統、安全監督系統、技術支撐系統、機械設備資源系統的安全職責，建立“一崗雙責”全員參與的安全責任體系清單。

2)建立安全風險清單，進行動態管理。從項目施工組織中人、機、物、法、環、管理等方面，以實現系統安全為目的，運用系統安全工程原理和方法，對存在的已辨識的風險類別進行分析，判斷系統發生事故的可能性及其嚴重程度，將導致事故發生的根源性風險因素建立安全風險清單和數據庫。按照“分級管理、分級負責”和“誰主管、誰負責”的原則，細化風險管控單元，落實安全監管責任主體，并根據施工進展對下階段施工可能存在的風險及采取的控制措施等進行動態管理。在施工現場設置風險等級區域公示牌，在重點工序作業崗位設置崗位風險告知卡，便于及時采取控制措施。

3)建立安全風險與隱患排查信息化平臺。利用信息化手段保障雙重預防機制實效是非常重要的，也是必要的手段。實行安全風險監控“動態管理、逐級負責、快速高效”扁平化管理模式，將重大風險監測監控數據接入信息化平臺，形成電子化風險分布圖，設計一系列監控項目和預警指標,充分發揮信息系統智能化預警的作用。利用系統數據分析，建立涵蓋隱患名稱、排查日期、隱患級別、整改期限、檢查人、整改落實情況等內容的隱患排查治理清單，對安全隱患的形成和未得到及時整改的情況進行深層次原因分析，及時提出有針對性的改進措施，并提交項目月度安全生產例會通報。

4)建立雙重預防與安全教育培訓相結合的機制。通過調研基層單位和項目發現，施工項目現場安全風險辨識、隱患排查目前主要依賴安全技術管理人員的工作經驗，對安全檢查工作標準掌握不全面、對風險管控措施認識不足等問題較突出，利用安全教育培訓手段保障雙重預防機制建設顯得尤為重要，更是基礎工作。按照安全風險及多發事故隱患分類，有針對性地進行培訓教育，建立完善的教育培訓課程，并著眼于提高員工安全生產綜合素質、管理能力和實操水平的教育培訓教材體系建設，實現企業內部優質課程資源共享，做到項目員工掌握“應知應會”的安全管理知識，提升崗位履職責任心和業務工作能力。

3 地鐵盾構隧道坍塌事故案例分析

3.1 事故概況

2018年2月7日，佛山市軌道交通2號線一期工程土建1標段，湖涌站至綠島湖站盾構區間右線工地突發透水，引發隧道及路面坍塌，地面塌方面積約4 192 m2，坍塌體方量接近2.5萬m3。事故最終造成11人死亡、1人失蹤、8人受傷，直接經濟損失約5 323.8萬元。事故調查組認定，主要原因是盾尾密封承壓性能下降、遭遇特殊地質環境等因素疊加，引發隧道透水坍塌。施工方盾構施工安全風險管控不足，應急處置不當，未及時撤出作業人員，未采取有效的技術和管理措施及時消除盾尾密封性能下降等事故隱患，對事故發生負有責任。

3.2 事故致因分析

根據廣東省政府批準成立的“2·7”重大事故調查組所發布的《廣東省佛山市軌道交通2號線一期工程“2·7”透水坍塌重大事故調查報告》[13]，調查結論將此次事故性質認定為一起責任事故，調查組對33名責任人員提出了處理意見。佛山地鐵透水坍塌重大事故原因及致險因素分析見表4。

表4 佛山地鐵透水坍塌重大事故原因及致險因素分析

3.3 事故調查認定適用的法律法規

此次盾構隧道重大事故案例涉及到諸多國家現行安全生產法律法規和有關地鐵施工標準規范，這既是生產經營單位滿足安全生產條件的基本要求和前提，也是生產安全事故調查分析、追究相關單位和個人責任的重要依據和載體。

筆者根據廣東省安全生產監督管理局向社會公布的《廣東省佛山市軌道交通2號線一期工程“2·7”透水坍塌重大事故調查報告》，重點對此次事故調查對象(施工單位、事故區間發包單位、事故區間承包單位)在此次事故中違法違規行為梳理分析(見表5)，深入思考事故的背景及其深刻教訓，從施工技術角度來講，盾構施工時應該對技術方案的安全性進行全面評估，盾尾密封、注漿不足等都是盾構施工過程中較大的風險源，應編制相應的應急預案，這對施工單位預防同類事故的發生具有重要意義。

表5 對事故相關方調查認定適用的法律法規標準

4 地鐵盾構隧道坍塌事故的防范措施

4.1 從安全生產管理原理出發，進一步完善地鐵施工安全責任體系

安全生產管理的缺失是地鐵盾構隧道坍塌事故的本質原因。安全生產管理作為項目管理的主要組成部分，應從生產管理的共性出發，將人本原理、預防原理、強制原理作為指導安全生產活動的基本原理，在防范人員傷亡和財產損失的前端，依次設立安全生產策劃、風險管控、隱患排查、應急救援、事故分析等防線，并相應結合國家、行業和地方強制性標準、規范、規程以及規范性文件，將施工各環節安全責任納入法治維度下建立責任分解清單，逐級建立安全生產風險預控清單，將過程隱患排查治理形成銷項閉合的管理清單，嚴防隱患整改責任不落實而升級為事故，構建以“風險動態管控與隱患排查治理”為核心的地鐵施工安全“多重預防”的監管體系。

4.2 從頂層設計層面，進一步健全和完善地鐵施工安全法規和技術標準體系

新時期地鐵施工安全管理離不開相關法規標準支撐，但目前國家層面建筑行業的安全標準規范較多，尚無專門針對城市軌道交通工程的相關安全生產法律法規，有關部門出臺的地鐵施工技術標準、規程和管理規定建設相對滯后。只有從頂層設計層面強化法律法規支撐、完善標準規范體系，才能解決影響和制約地鐵施工安全的基礎性、根本性難題。在健全完善技術標準的基礎上，一是建議國家有關部門盡快制定地鐵盾構法施工中一些具體環節的標準規定，如目前施工規范中尚無盾尾刷檢測檢驗行業標準；二是將地方相關規定及時上升到國家標準，將分部分項關鍵節點驗收進行固化和強化，如地鐵通道凍結法施工設計規范只有上海、天津等地方標準。

4.3 分級建立地鐵施工安全風險管理體系

雖然地鐵施工風險管理逐漸被廣泛接受并引起重視[14]，但是針對地鐵施工風險識別和評斷，目前參建單位缺乏對配備專業人員的能力水平、施工工藝工法、作業環境、施工機械設備等方面進行系統性研判分析，有的僅僅是某個方面單一性評判，沒有有效地查找出施工安全風險管理體系的薄弱環節，以致于在地鐵施工過程中安全事故時有發生，甚至有的地區安全事故頻繁發生且損失慘重；因此，地鐵各參建方的風險管理體系的建立是非常迫切的。各參建方應按照法定安全管理職責，在分級構建科學合理的安全風險體系的基礎上，從組織、制度、技術、應急等方面對安全風險進行有效管控，最大程度減少因安全事故引發的人員傷亡、經濟損失和環境影響。

4.4 加快信息技術與安全生產的深度融合，全面提升施工安全綜合性控制措施

地鐵施工安全管理應結合迅速發展的互聯網+、靈敏檢測監測及5G無線信息傳輸、智能平臺及智慧工地建設、產業工人社會培育與持證上崗、無人機與智能機器人等工程應用，加快信息技術與安全生產的深度融合，對潛在的重大不良水文地質或環境風險，強化信息化監測、自動化控制和預警，全面提升安全生產風險管控、隱患排查治理和應急預警響應的信息化水平。

4.5 地鐵隧道施工必須用先進的安全技術升級專業能力

對于地鐵施工事故的預防與控制，應從安全技術、安全教育和安全管理等方面入手，要做好安全生產，必須堅持專業化思路，用先進的安全技術升級專業能力。特別是提升地鐵施工裝備控制智能化、管理網絡化是未來管理技術創新發展的趨勢。地鐵隧道盾構法事故多發生于進出洞階段、區間穿越復雜地層階段，要求盾構要有更高的地質適應性，技術先進、性能優越、質量可靠的長壽命盾構是保證施工安全的關鍵因素之一。

地鐵暗挖隧道在當前施工中投入的工人數量仍然占據一定比例，應根據不同的開挖斷面、對穿越淺埋地層采取的不同工法，建立不同的風險管控層級，要依法依規采取強制管理手段控制作業人員的施工行為，使人員的施工作業行為等受到安全生產管理要求的約束，才能減少或避免風險事故的發生。近年來，我國隧道及地下工程領域針對軟弱圍巖隧道施工技術創新取得了顯著成效[15-17]，通過實踐總結出“一強化(強化監控量測)、二緊跟(鋼架緊跟掌子面、初期支護仰拱封閉成環緊跟下臺階)、三超前(超前預報、超前加固、超前支護)、四到位(工法選擇到位、支護措施到位、快速封閉到位、襯砌質量到位)”，地鐵暗挖隧道施工可以借鑒學習。

4.6 以遠程監控網絡化為載體，發揮安全生產專家治理機制，提升隧道施工安全風險監控管理水平

建立地鐵盾構隧道施工監控中心，成立盾構隧道施工安全風險監控管理專家團隊，按照專業化、集約化、透明化原則，通過實時數據、圖像、視頻等數字化方式，在實現預防事故的前提下，將監控環節逐步前移，建立健全覆蓋參建各方的監測監控信息共享平臺，研究制定完善的盾構施工風險監控方法、預警標準，監測、分析相關風險指標，發揮盾構隧道施工安全風險監控管理專家團隊的作用，為參建各級單位提供預警信息和監控報告，有效提高對重大險情科學、果斷決策能力和應急救援處置能力。

5 結論與建議

1)面對新時代高質量發展下對安全生產管理的新形勢，從法治維度認識安全生產的極端重要性，如何解決當前部分項目管理人員存在安全生產法律法規知識不健全、守法能力不強、法律法規觀念薄弱和尚未真正全面形成法律敬畏意識等問題，筆者提出： 一是要不斷認真學習國家現行和新修訂的工程建設方面的法律法規和地鐵施工安全相關技術標準規范及規范性文件要求，特別是地鐵施工各參與方主要管理人員要“懂法”更要“守法”；二是在企業內部要制定比國家法律法規更嚴的問責制度體系，嚴肅整治非法違法、違規違章、降低安全生產條件等行為，注重源頭治理，嚴格依照工程施工安全有關法律法規和標準規范，依法合規做好每一個環節的管控，不斷提高施工安全管理水平。

2)以工程施工組織為載體，建立以安全法制為準則的“主體責任”履責細則，實現安全生產管理從全員參與到全員履責的轉變。鑒于我國地鐵施工建設正處于快速發展階段，而過去一個時期地鐵施工領域事故多發且損失慘重；因此，地鐵參建單位應建立隔離事故的“2道屏障”，阻斷風險向隱患轉變，在事故前面筑牢隱患排查的防線。首先，要按照地鐵施工的每個環節、每個施工階段進行風險辨識，評估出風險等級再進行分級管理、分級預控，針對風險預警和出現重大風險實行專家決策機制，及時采取有效措施進行控制；其次，要以隱患就是事故的敏感性，作為參建全員各層級、各崗位日常工作的重要組成部分，全面落實隱患治理包保責任制，確保隱患排查責任“不缺位”，關鍵節點施工前進行安全核查，強化施工安全風險防控，降低事故發生概率。

3)地鐵工程事故案例對地鐵參建方而言，可謂是“前車之鑒，后事之師”。通過向“事故”學習，吸取事故教訓，由被動守法向主動守法轉變，強化復雜地質條件下安全風險管控；通過深入研究地鐵隧道坍塌致險因素，將水文地質風險作為隧道施工安全風險防范第一要務，為安全風險事故的預控提供依據。建議國家層面和有關政府部門構建統一的、分專業的施工事故案例庫，特別是對某些進入地鐵新業務領域的施工單位顯得尤為重要。建立并完善地鐵施工事故統計調查數據庫，有利于工程技術人員總結分析事故發生的規律，尋找施工中存在的問題，探究事故災變機理，預防和避免同類事故再次發生。

4)在城市密集地區和復雜建設環境下的地鐵施工必然給施工安全提出更高的要求，只有依托先進的信息化、智能化管理手段，推廣應用標準化的安全防護設施設備，才能提高安全管理效能。要充分利用大數據、互聯網+、BIM技術、北斗技術等現代化先進科技手段為安全生產監管提供抓手，推動地鐵施工機械化、自動化向智能化轉變，改善作業環境，降低職業健康風險，達到保證安全質量、節約成本的目的。

綜上所述，只有進一步深入研究和評價誘發事故的風險因素，深層次總結事故原因，結合施工區域特點，因地制宜地采取防范對策，才能做到地鐵施工安全事故的原因可查、可控、可預防，這對于現實的安全生產管理更具指導意義。