基于結構化與數字化技術的軌道交通建設工程應急預案體系設計與構建方法研究*

林 麟，李 群

(1.北京市軌道交通建設管理有限公司，北京 100068；2.城市軌道交通全自動運行系統與安全監控北京市重點實驗室，北京 100068；3.中國安全生產科學研究院，北京 100029)

0 引言

近些年，隨著我國整體城鎮化水平的不斷發展，部分超大和特大城市為了解決日益嚴重的交通擁堵問題，相繼開始了城市軌道交通項目的設計和建設工作，截至2019年6月，全國共有42個城市的軌道交通工程正在建設，在建里程5 053.81 km；共計33個城市擁有已開通運營的軌道交通線路，運營里程達5 262.73 km。隨著建設規模的擴大和運營線路的增加，北京、上海、廣州已實現軌道交通網絡化運營，深圳、南京、重慶、天津等城市正逐步走向網絡化運營。“十三五”期間，我國已進入城市軌道交通建設的大發展階段，2020年規劃線路里程已達10 396 km。

隨著城市軌道交通給人們帶來便利的同時，更應清醒地認識到城市軌道交通工程建設是一項復雜的高風險性系統工程,其建設過程中帶有很大不確定性，尤其是新建隧道集中于城市主城區，近鄰既有地下基礎設施及地上建( 構) 筑物施工，必然會對其安全造成不利影響，若控制不力則極易造成重大安全事故。譬如：2003年7月1日，上海軌道交通4號線越江隧道聯絡通道因大量泥砂涌入，引起隧道受損及周邊地區地面沉降，造成3幢建筑物嚴重傾斜，以及防汛墻開裂、沉陷等險情，事故造成直接經濟損失約為1.5億元[1]；2008年11月15日下午3時15分，正在施工的杭州地鐵湘湖站北2基坑現場發生大面積坍塌事故，造成21人死亡，24人受傷，直接經濟損失4 961萬元[2]。近幾年，深圳、佛山、青島、廣州、廈門、重慶在建的軌道交通工程建設均發生了社會影響較大的事故。軌道交通工程建設快速發展與安全發展之間的矛盾凸顯。此類問題不但是擺在各級政府和企業面前的現實問題，也是相關學者重點關注的學術熱點，而以應急預案體系的構建作為主要解決方案的思路近些年逐漸被廣泛認可。

行政主管部門先后出臺了《生產安全事故應急預案管理辦法》(2019年修改)[3]、《城市軌道交通建設工程質量安全事故應急預案管理辦法》(2014年出臺)[4]、《北京市建設工程施工突發事故應急預案》(2012年修訂)[5]、《北京市軌道工程施工突發事故應急預案》(2008年)[6]等政策法規和指導性文件。此類文件更多是在宏觀上提出要求，對企業編制應急預案提出了總體要求和工作原則，但在針對性、執行性、操作性上存在一定不足，缺乏具體指導意見。尤其是近年來，行政主管部門從政策上、管理上，突出了城市軌道交通工程建設單位的總協調、總牽頭、總負責作用，而相關的政策法規并未對這種趨勢進行補強，或者說建設單位在應急管理工作中的地位、角色尚無法可依，需要建設單位自身去加強建設。在預案體系構建的理論、方法和技術層面，已有大量學者開展針對性研究，劉鐵民[7]針對我國應急預案頂層設計需求，分析應急管理體系建設主要經驗和現實問題，提出我國應急預案體系總體結構、功能分類及相互關系；林輝[8]在充分梳理現有應急預案體系的基礎上，針對應急預案(含現場處置方案)編制和實施時常見的誤區進行分析，并提出預案編制的一般性步驟；李洋等[9]提出將基于案例推理(CBR)與基于規則推理(RBR)相結合的應急預案快速生成方法。在軌道交通領域，有關預案方面研究更多集中在軌道交通運營環節，譬如：劉煜等[10]分析了國內各城市軌道交通運營企業應急預案體系編制中存在的問題，并提出了相應的應急預案編制一般性要求；董云周等[11]在對軌道交通運營企業突發事件的類別分析基礎上，提出構建“1+N+X”(1項綜合性文件+N項應急處置程序文件+X項指導各崗位實施現場處置的文件)的應急預案文本體系。相應的，在軌道交通建設階段，更多的學者是從某類工程的施工安全、風險以及質量進行研究，具有較強的工程技術特點，但與我國現行的“綜合預案—專項預案—現場處置方案”的預案體系對接不夠，造成大多軌道交通建設工程所構建的應急預案體系運轉不良，無法發揮各類應急預案在各類生產安全事故防控方面的積極作用。針對此類問題，本文以軌道交通建設工程建設單位，以及施工、監理單位等承包商的角度，從實際運行的預案體系中綜合應急預案、專項應急預案和現場處置方案入手，在業務層面提出兼具針對性以及通用性的軌道交通建設工程應急預案體系設計思路和方法，并基于結構化與數字化技術特點，在技術層面提出高效、可行的應急預案體系信息化系統平臺的構建方案，研究結果可為其他同類企業應急預案體系的設計、構建與管理提供參考和借鑒。

1 軌道交通建設工程應急預案體系整體架構設計

1.1 預案體系的定位

軌道交通建設工程應急預案體系覆蓋軌道交通建設工程應急管理全過程(預防、準備、響應和恢復4個階段)，通過編制、發布的綜合應急預案、專項應急預案和現場處置方案服務于企業(包含建設單位和施工、監理單位等承包商)的全方位應急管理工作，如圖1所示。

圖1 軌道交通建設工程應急預案體系定位說明Fig.1 Orientation description of emergency plan system for metro construction project

1.2 預案體系的組成與結構

以軌道交通建設工程應急預案體系的定位為核心，對預案體系的整體組成與結構進行設計，為了更好地銜接具體軌道交通建設工程應急管理業務與相關結構化數字化技術，預案體系的組成與結構設計原則為“以應急管理實踐為業務指導，以結構化數字化技術實現為目標”。相應軌道交通建設工程應急預案體系(以建設單位為視角)如圖2所示，從圖2可知不同層次的應急預案服務不同的最終用戶，這些用戶既是預案結構化數字化技術實現過程中具體業務需求的提供方，也是預案信息化系統上線運行后的實操用戶。

1.2.1 綜合應急預案組成與結構

軌道交通建設工程的綜合應急預案主要是建設單位為應對各種生產安全事故而制定的綜合性工作方案，是應對生產安全事故的總體工作程序、措施和應急預案體系的總綱。綜合應急預案從應急管理業務角度，應當規定“應急組織機構及其職責”“應急預案體系”“事故風險描述”“預警及信息報告”“應急響應”“保障措施”“應急預案管理”等內容，而從預案結構化角度(預案文檔結構化和存儲結構化)，可以進一步細化為若干1級節點和2級節點，表1描述了“節點編號及名稱”“節點內容描述”“存儲字段類型”“存儲字段維護說明”4方面內容。

圖2 軌道交通建設工程應急預案體系結構(以建設單位為視角)Fig.2 Structure of emergency plan system for metro construction project (from perspective of construction units)

表1 軌道交通建設工程綜合應急預案組成與結構說明Table 1 Composition and structure description of comprehensive emergency plan for metro

表1(續)

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1.2.2 專項應急預案組成與結構

軌道交通建設工程的專項應急預案是建設單位及施工、監理單位等承包商為應對某1種或者多種類型生產安全事故，或者針對重要生產設施、重大危險源、重大活動防止生產安全事故而制定的專項性工作方案。考慮到軌道交通建設工程的行業和施工特點，不同的軌道交通建設工程項目具有不同的實際工程情況，但大體上所應涵蓋的專項應急預案包括：防基坑坍塌事故專項應急預案；防隧道涌水(透水)、涌沙事故專項應急預案；防觸電事故專項應急預案；防設備傾覆事故專項應急預案；防人身傷亡事故專項應急預案；防食物中毒和窒息事故專項應急預案；施工現場滅火及應急疏散專項應急預案；防車輛傷害事故專項應急預案；防機械傷害事故專項應急預案；防起重傷害事故專項應急預案；防物體打擊事故專項應急預案；防灼傷事故專項應急預案；防周圍建(構)筑物及房屋開裂事故專項應急預案；防高處墜落事故專項應急預案；防壓力容器爆炸專項應急預案；防冒頂片幫事故專項應急預案；防地面沉陷事故專項應急預案；防交通事故專項應急預案；有限空間作業專項應急預案；防隧道土方坍塌事故專項應急預案；防自來水、中水管線破壞專項應急預案；防雨污水管線破壞專項應急預案；防電力、通信管線破專項壞應急預案；防熱力管線破壞專項應急預案；防燃氣管線破壞專項應急預案；防汛專項應急預案；職業病危害事故專項應急預案；施工現場環境保護應急預案；特殊氣候應急預案。從以上所列專項應急預案可以看出，目前本文所討論提出的專項預案基本對照軌道交通建設工程實施過程中可能出現的事故類型，而在實際專項預案編制過程中，還需考慮不同軌道交通建設工程可能面對的重大危險源以及重大活動等，在此不一一列舉。

根據近些年實際軌道交通建設工程發生的事故案例，尤其是一次性導致大量人員傷亡和財產損失的事故，防基坑坍塌事故專項應急預案和防隧道涌水(透水)、涌沙事故專項應急預案是軌道交通建設工程專項應急預案中最為重要的。因此下文以防基坑坍塌事故專項應急預案為例，對其基本組成與結構進行討論，如表2所示，限于篇幅僅對涉及具體工程情況以及基坑坍塌事故特點的內容進行展開。

表2 軌道交通建設工程防基坑坍塌事故專項應急預案組成與結構說明Table 2 Composition and structure description of special emergency plan for foundation pit collapse accident prevention of metro construction project

由表2內容可知，軌道交通建設工程防基坑坍塌事故專項應急預案的組成與結構要遵循2個主線：①以具體項目標段為對象，結合基坑坍塌事故類型特點，提出針對性的事故預防與控制、搶險與救援的對策措施；②與相應的綜合應急預案上下銜接，做到組織機構上下兼容、應急流程上下互通。

1.2.3 現場處置方案組成與結構

軌道交通建設工程的現場處置方案，是軌道交通建設工程施工、監理單位等承包商根據不同生產安全事故類型，針對具體場所、裝置或者設施所制定的應急處置措施。考慮到具體的軌道交通建設工程項目標段所面對的事故類型多樣以及施工場所、裝置或設施較多，本文不逐一列出，僅以基坑坍塌事故為例，列出現場處置方案的要點以供參考：

1)封鎖事故現場，禁止閑雜人員入內，并疏散圍觀人員，組織現場救援組搶救被困受傷人員，引導被困非受傷人員離開事故發生地點并疏散至安全地點安置。

2)對有可能再次發生事故的地方立即采取必要的保護措施，防止在搶險過程對搶險人員造成危險。

3)如坍塌可能對周邊單位或住宅內的人員存在危險時，立即通知建設單位，協助政府部門對影響范圍內的人員進行疏散，項目部在編制專項預案時要對疏散的路線、標示、目的地、組織方式及責任人等做詳細要求，并對主要施工作業面人員應急疏散的路線圖、避險場所等繪制平面圖。

4)如影響城市交通或可能造成人員傷害，應立即聯系相關部門對現場交通進行疏導，項目部應在專項方案中注明相關部門的聯系人員和聯系方式。

5)當險情影響到城市各類管線時，項目部在編制方案時，對影響范圍內的管線制定專項搶險措施，并對各類管線的權屬單位標注聯系人員和聯系方式。

6)現場有人員被掩埋，在搶救前要立即撥打120急救電話。搶救小組救出人員后，立即進行簡單的包扎、清洗、消毒、人工呼吸、止血等，如無能力搶救受傷人員，應盡快將受傷人員送往附近醫院進行搶救，或把受傷人員搬運到安全的地方，等待醫務人員救治。

7)加強基坑開挖對周邊環境影響的同步監測，提高監測的頻率；并且及時匯總、分析，有異常情況及時匯報相關人員進行處理。

8)加強排水、降水措施；加強基坑支護，對邊坡薄弱環節進行加固處理；削去部分坡體，減小邊坡坡度。

9)遇現場救援難度較大時，由現場應急救援機構成立的專家組對現場勘查后制定出具體搶救方案或加固方案后，現場救援機構負責實施救援。

2 軌道交通建設工程應急預案體系的結構化與數字化實現

近些年，隨著信息化技術的快速發展，信息化技術應用已經覆蓋幾乎所有行業領域，在軌道交通建設工程應急預案體系的“平時”日常管理以及“戰時”應用方面，一樣離不開相關信息化技術的支撐，以上文從業務角度的分析與設計為基礎，討論相關軌道交通建設工程應急預案體系的結構化與數字化實現關鍵技術。

2.1 軌道交通建設工程應急預案管理系統的功能框架

軌道交通建設工程應急預案管理系統主要包括：預案模板管理和預案內容管理2個功能模塊，每個應急預案(含其具體內容)均建立在具體的預案模板基礎上，而相應的預案模板結構來自上文的預案體系組成與結構設計結果，功能框架如圖3所示。

圖3 軌道交通建設工程應急預案管理系統的功能框架Fig.3 Functional framework of emergency plan management system for metro construction project

2.2 軌道交通建設工程應急預案管理系統的關鍵數據結構

在軌道交通建設工程應急預案管理系統的設計階段，關鍵數據結構設計是主要內容之一，下面以實體關系圖給出主要的數據實體和彼此之間的關聯關系，如圖4所示。

2.3 軌道交通建設工程應急預案管理系統的實現

為了方便軌道交通建設工程應急預案體系的高效運行，需要將預案管理系統的應用覆蓋到相關的項目管理單位和施工單位，而這些單位均不在一處，故采用基于互聯網的B/S架構進行系統實現，系統服務端(Server端)的配置信息如表3所示。

系統基于java語言開發，利用Springboot+Mybatis框架進行物理實現，系統的主要操作界面如圖5～6所示。

圖4 預案管理系統關鍵數據實體-關系說明Fig.4 Description on key data entity and relationship of plan management system

表3 預案管理系統服務端配置信息說明Table 3 Configuration information description on server of plan management system

圖5 預案模板管理界面Fig.5 Interface of plan template management

圖6 預案內容管理界面Fig.6 Interface of plan content management

3 結論

1)針對目前軌道交通建設工程應急預案體系標準化、系統化、信息化不強，需進一步增強應急預案制式、格式、內容的統一性、合規性的問題，提出基于“綜合應急預案—專項應急預案—現場處置方案”的軌道交通建設工程應急預案體系整體結構。

2)從軌道交通建設工程的行業特點出發，提出綜合應急預案、專項應急預案(以防基坑坍塌事故專項應急預案為例)和現場處置方案(以應對基坑坍塌事故為例)的組成與結構，并給出相應預案結構化和數字化要點。

3)提出軌道交通建設工程應急預案系統的功能框架，設計關鍵數據結構，并基于Java語言和Springboot+Mybatis框架開發實現一套能夠實際運行的軌道交通建設工程應急預案系統，系統實現了基于模板的應急預案在線管理功能，為各類應急預案內容的規范化管理提供高效工具。