某地鐵穿越重大風險源安全風險綜合管控

楊萌，劉永勤，陳殿干

（北京城建勘測設計研究院有限責任公司，北京 100101）

1 引言

地鐵線路不可避免與既有線路、高鐵產生交叉，其風險管控要求高，需要通過專項風險評估來確定應對措施，并系統化提升盾構下穿既有高鐵線路安全風險管控，切實提高建設單位安全風險管控能力，將安全預防關口前移，確保地鐵穿越重大風險源的施工安全[1-3]。

2 安全風險管理體系架構

為提高安全風險管理能力，在軌道公司建立了安全風險監控中心，并引入安全風險管理咨詢單位，全面梳理安全風險管理體系，劃分各參建單位主體責任，明確管控標準及目標，對在施工的工程進行全過程風險管控。

安全風險咨詢單位在施工準備階段從源頭上辨識風險，分級管控；在施工階段通過監控量測、現場巡視、視頻監控以及信息化系統平臺等手段，以施工工序為管控單元，開展風險深入辨識、動態評估、危大工程專項論證、關鍵節點施工前條件核查、風險告知、風險監測、現場巡視、隱患排查、預警、響應、處置、消警等工作。同時，對危大工程及關鍵節點進行重點把控，指導和監督各責任主體按要求開展工作，對在施項目的安全風險實施信息化綜合管控[4]。

3 工程背景

本工程盾構區間左右線分別從高鐵115#～116#墩和116#～117#墩間穿過，平面示意圖見圖1。區間結構外皮距橋墩承臺底2.69 m，橋樁水平凈距8.26～9.07 m，隧道覆土5.38m。

圖1 區間平面示意圖

場地地貌屬海積-沖積濱海平原，工程影響深度范圍內主要由人工填土層，全新統陸相、海相交疊淤積層組成。其中⑥2層淤泥質粉質黏土（呈流塑狀態，局部以淤泥為主）、第⑦層粉質黏土（呈流塑-軟塑狀態，局部含泥炭土），含水量及壓縮性較高，力學性質較差，屬對城市軌道交通工程施工造成不利影響的地質條件。

4 重大風險源專項評估

4.1 評估方法

風險值量化可準確、綜合地把握風險事件概率特征，利用合理的風險評估方法能有效控制工程建設風險，保證工程順利完成[5]。

1）評估方法

安全風險評估方法多樣，主要有專家調查法、層次分析法、神經網絡法、貝葉斯網絡法、模糊綜合評判法及風險矩陣法等。在本次的安全風險評估當中，對專家調查法進行了一定改進，引入了“信心指數”這一參數，用來表征數據的客觀可靠程度，對數據的深層次信息進行挖掘。

2）風險評估標準

在考慮各類因素的基礎上，細化工程自身和周邊環境影響的風險等級劃分要求，可為工程實際風險等級劃分提供幫助。影響風險的主要因素為風險事件的發生概率與損失程度，通過對工程風險的總結，最終將風險發生可能性與損失等級劃分為5 級，風險發生可能性等級標準主要分為頻繁、可能、偶爾、罕見及不可能；風險損失等級標準可劃分為災難性、非常嚴重、嚴重、需考慮及可忽略。

3）風險等級標準

根據風險發生的可能性和風險損失等級，安全風險等級標準可劃分為4 級，采用風險矩陣的方式進行分級，如表1所示。

表1 風險等級標準

4.2 風險辨識與分析

根據工程建設實際，對盾構穿越高鐵線路進行了安全風險辨識并展開風險調研，采用“信心指數法”對所列的風險點進行專家調研和資料整理收集，綜合調研數據得到風險評價，如表2 所示。

表2 風險評價匯總表

通過對風險評價結果的綜合考慮，盾構區間下穿客運專線，風險等級定為一級，應制訂專項風險控制方案。

5 綜合風險控制措施

5.1 施工風險控制措施

專項施工方案應在施工準備期進行編制，并完成專家審查。臨近高架橋115#～116#墩和116#～117#墩，采取隔離防護樁配合洞內注漿加固對既有結構進行防護。盾構施工導致的地層變形及其持續時間與盾構施工參數密切相關。盾構施工過程中目標土壓力的設置主要應參考前期推進經驗，計算盾構掘進參數與地層位移的關系，由此確定合理的盾構參數。

地下水對盾構推進會產生不利影響，盾構施工防水密封不嚴將會導致滲漏水事故，為滿足本區間最大埋深處水壓要求，應對盾構機的密封艙、盾尾密封裝置等密封設施進行嚴格選擇及管理，并編制涌水漏泥（特別是盾尾處）時的應急預案。

5.2 安全風險數值模擬論證

根據工程建設實際情況，認為土層呈水平層狀分布，且同一土層為各向同性。模型尺寸為200 m 長，100 m 寬，80 m 深，本構關系采用修正摩爾-庫倫模型，分別用1D 梁單元、2D 板單元及3D 實體單元來對橋梁樁基、盾構管片及其他結構來進行模擬，橋梁上部結構考慮行車配重及結構自重為荷載加載在承臺上，土體水平四周邊界采用水平約束，底邊界采用豎向約束。

模擬結果顯示，114#～118#墩縱向水平變形均有不同程度的影響，階段累計墩頂最大縱向水平變形為1.664 mm；疊加初始值后墩頂最大縱向水平變形為4.88 mm。因此，本工程施工引起的橋梁附加縱向水平位移滿足TB 10182—2017《公路與市政工程下穿高速鐵路技術規程》的要求，墩頂總縱向位移滿足TB 10092—2017《鐵路橋涵設計規范》中的限值要求。

5.3 風險因素分解

根據風險源實際情況，可將風險源進行因素分解，本重大風險源主要包括盾構姿態偏差、地表或建筑物沉降、測量和監控數據不準確、盾構鉸接漏水、盾構盾尾漏水、壁后注漿不足、螺旋輸送機噴涌、管片破裂、管片錯臺、管片漏水、盾構反力架變形、盾構基座變形、盾構井的結構和支護不當、洞門鑿除發生涌水涌泥、洞門密封失效發生漏水漏泥漏漿等風險因素。對各風險因素設定管理及工序負責人，各參建單位根據崗位職責對風險源進行管理，并承擔責任，確保施工現場安全風險可控。

6 施工過程動態風險監控

安全風險信息化管理平臺涵蓋安全風險管控、安全隱患排查、盾構管理、遠程視頻監控等系統，可將安全風險及隱患資料集中在1 個平臺上管理，有助于信息有效傳遞，方便相關人員更快、更準確地掌握風險狀況，從而實現施工過程中安全風險的動態監控。

6.1 監測數據實時分析

監測數據能夠及時、準確、全面地反映施工現場的安全狀態，通過對監測數據的整理分析，能夠為盾構施工提出指導意見，保證風險源處于可控狀態。區間掘進期間，將加強對第三方監測單位提交數據的督促，并實時分析數據，保證監測數據處于可控狀態，當超出控制值時，及時發布預警。

6.2 風險巡視及隱患排查

在盾構施工過程中，針對工程結構自身（鉸接密封、盾構管片、滲漏情況、盾尾密封及盾構推進參數等）、鐵路（結構開裂、結構滲水、道床結構開裂、變形裂縫開合及錯臺等）、橋梁（墩臺或梁體開裂、剝落情況）以及地下管線（管體或接口破損、滲漏、附屬設施的開裂及進水）等部位進行重點巡視；對施工單位責任制度、管理、作業人員、操作流程、設備、物料以及作業場所等重點內容進行全面的隱患排查，并督促施工單位進行隱患整改。

6.3 盾構信息監控

盾構施工參數可通過物聯網技術進行遠程的實時監控，實現對盾構施工過程的實時監控、統計及分析，進而實現對盾構施工風險狀態的實時監控。盾構使用期間，值班人員負責填寫風險動態控制圖，同時每日上午8 點匯總盾構進度、機械設備情況、風險源狀態，發生應急情況時，按照流程進行響應。

6.4 遠程視頻監控

通過搭建的VPN 網絡，將施工現場的高清圖像實時傳輸至監控中心，對施工現場的重點施工部位及盾構掘進情況進行監控。值班人員通過視頻監控即可完成對現場的監控，對存在的問題要求施工單位及時整改。

6.5 風險狀態綜合評估

重大風險源施工期間，咨詢單位要綜合工程施工監測數據、風險巡視、隱患排查、盾構數據及視頻監控資料，對工程安全風險狀態進行周期性評價，確保安全風險可控。當安全風險狀態不可控時，及時發布綜合預警，各參建單位進行響應。

7 結語

根據咨詢巡視、監理巡視記錄、第三方監測數據以及施工單位測量數據表明，在盾構始發、盾構穿越高鐵線路、曲線段掘進以及負環拆除階段，均未出現報警情況，現場安全、質量可控，得出了2 條成功經驗：

1）信息系統全面集成了監測系統、巡視系統、遠程視頻監控系統、自動化監測預警管理系統、盾構施工實時監控系統等軟件和硬件系統，形成了綜合性安全風險管控信息平臺，提高了管控效率及力度。

2）引入風險咨詢單位對重大風險源進行風險評估、風險處置及動態風險監控，對風險源狀態進行全過程管控，可提升建設單位監管水平，確保施工安全。