地鐵隧道盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)研究

龔磊

中煤隧道工程有限公司 江蘇 徐州 221000

本文主要針對(duì)地鐵隧道盾構(gòu)施工的安全評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究。首先，對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用進(jìn)行了概述，并指出了當(dāng)前存在的問題。然后，對(duì)新的安全評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究，包括危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)、安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建技術(shù)以及安全評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新。最后，通過實(shí)例分析，展示了新的安全評(píng)價(jià)技術(shù)在盾構(gòu)施工中的應(yīng)用，并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的對(duì)策。本文的研究成果對(duì)于提高盾構(gòu)施工的安全性具有重要的參考價(jià)值。

1 盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)綜述

1.1 安全評(píng)價(jià)技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

安全評(píng)價(jià)技術(shù)，作為預(yù)防事故發(fā)生的重要手段，其發(fā)展歷程可以追溯到上世紀(jì)60年代。最初，安全評(píng)價(jià)主要依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷和定性分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，定量分析方法逐漸得到應(yīng)用，如故障樹分析、事件樹分析等。這些方法通過建立模型，對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行定量評(píng)估，從而為決策提供依據(jù)[1]。然而，這些方法在處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，往往因?yàn)槟Ｐ瓦^于簡化或數(shù)據(jù)缺乏而受到限制。為了解決這個(gè)問題，研究者開始探索新的評(píng)價(jià)方法，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息，從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。在地鐵隧道盾構(gòu)施工領(lǐng)域，安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了類似的過程。早期，盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)主要依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)和直觀判斷。隨著盾構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展，施工過程變得越來越復(fù)雜，傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法已經(jīng)無法滿足需求。因此，研究者開始引入定量分析方法，如風(fēng)險(xiǎn)矩陣、故障樹分析等。這些方法通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行定量分析，為施工安全管理提供了科學(xué)依據(jù)。近年來，隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展，新的評(píng)價(jià)方法開始得到應(yīng)用，如基于數(shù)據(jù)挖掘的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的安全評(píng)價(jià)等。這些新方法能夠從大量的施工數(shù)據(jù)中提取有用信息，從而對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行更精確的評(píng)估。

1.2 盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用

通過危險(xiǎn)源識(shí)別，找出施工過程中可能導(dǎo)致事故的因素；然后，通過風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定各個(gè)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)；根據(jù)評(píng)估結(jié)果，制定相應(yīng)的安全措施。在這個(gè)過程中，安全評(píng)價(jià)技術(shù)起到了關(guān)鍵的作用。在危險(xiǎn)源識(shí)別階段，可以通過故障樹分析、HAZOP分析等方法，系統(tǒng)地找出施工過程中的危險(xiǎn)源。這些方法通過對(duì)施工過程進(jìn)行詳細(xì)的分析，能夠找出隱藏的、非直觀的危險(xiǎn)源，從而為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估階段，可以通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣、FMEA分析等方法，對(duì)各個(gè)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。這些方法通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的可能性和嚴(yán)重性進(jìn)行定量分析，能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，從而為安全措施的制定提供依據(jù)。在安全措施的制定階段，可以通過風(fēng)險(xiǎn)控制圈方法、安全層防護(hù)分析等方法，制定有效的安全措施。

1.3 盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)存在的問題

雖然盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成果，但仍存在一些問題。首先，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法大多基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，這就要求施工過程中有充足、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。然而，在實(shí)際施工中，由于各種原因，往往無法獲取到完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)，這就限制了這些方法的應(yīng)用。其次，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法大多基于定量分析，這就要求有明確、可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。然而，在實(shí)際施工中，許多風(fēng)險(xiǎn)因素是模糊、不確定的，無法用明確的指標(biāo)來表示，這就限制了這些方法的應(yīng)用[2]。最后，現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法大多基于單一的評(píng)價(jià)模型，這就要求模型能夠準(zhǔn)確地反映施工過程的實(shí)際情況。然而，在實(shí)際施工中，由于施工過程的復(fù)雜性，單一的模型往往無法準(zhǔn)確地描述施工過程，這就限制了這些方法的應(yīng)用。為了解決這些問題，研究者已經(jīng)開始探索新的評(píng)價(jià)方法，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息，從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。

2 盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)新技術(shù)研究

2.1 危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)

危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)是盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，它涉及到對(duì)施工過程中可能導(dǎo)致事故的因素進(jìn)行系統(tǒng)、全面的識(shí)別和分析。這一過程通常包括以下幾個(gè)步驟：首先，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察，收集與危險(xiǎn)源相關(guān)的信息，如施工環(huán)境、施工設(shè)備、施工方法等；其次，通過對(duì)收集到的信息進(jìn)行整理，找出可能導(dǎo)致事故的因素；最后，對(duì)這些因素進(jìn)行分析，確定其可能對(duì)施工安全造成的影響。危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從定性分析到定量分析的過程。在早期，危險(xiǎn)源識(shí)別主要依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)和直觀判斷。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，定量分析方法逐漸得到應(yīng)用。這些方法通過建立模型，對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行定量評(píng)估，從而為決策提供依據(jù)。然而，這些方法在處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí)，往往因?yàn)槟Ｐ瓦^于簡化或數(shù)據(jù)缺乏而受到限制。為了解決這個(gè)問題，研究者開始探索新的評(píng)價(jià)方法，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等[3]。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息，從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。在地鐵隧道盾構(gòu)施工領(lǐng)域，危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)主要包括以下幾種方法：故障樹分析（FTA）、危險(xiǎn)與可操作性研究（HAZOP）、事故因果鏈分析（ACCA）等。這些方法各有特點(diǎn)，具體應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。故障樹分析（FTA）是一種基于邏輯運(yùn)算的定量分析方法，通過構(gòu)建故障樹模型，對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行分析。故障樹模型是一種自上而下的樹形圖，其中樹的根節(jié)點(diǎn)表示事故，樹的葉節(jié)點(diǎn)表示基本事件，通過邏輯門連接。故障樹分析可以從系統(tǒng)層面識(shí)別危險(xiǎn)源，找出導(dǎo)致事故的關(guān)鍵因素，從而為安全措施的制定提供依據(jù)。危險(xiǎn)與可操作性研究（HAZOP）是一種基于專家經(jīng)驗(yàn)的定性分析方法，通過對(duì)施工過程進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析，找出可能導(dǎo)致事故的因素。HAZOP分析通常采用小組討論的形式進(jìn)行，參與者包括工程師、技術(shù)員、管理人員等。通過對(duì)施工過程的詳細(xì)分析，HAZOP可以找出隱藏的、非直觀的危險(xiǎn)源，從而為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。事故因果鏈分析（ACCA）是一種基于因果關(guān)系的定性分析方法，通過構(gòu)建事故因果鏈模型，分析事故發(fā)生的原因和過程。事故因果鏈模型是一種自下而上的樹形圖，其中樹的根節(jié)點(diǎn)表示基本事件，樹的葉節(jié)點(diǎn)表示事故，通過因果關(guān)系連接。事故因果鏈分析可以從過程層面識(shí)別危險(xiǎn)源，找出事故發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，從而為安全措施的制定提供依據(jù)。

2.2 安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建技術(shù)

安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是衡量盾構(gòu)施工安全性的重要工具，它為安全評(píng)價(jià)提供了明確、可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建通常包括以下幾個(gè)步驟：通過對(duì)施工過程進(jìn)行分析，找出影響施工安全的關(guān)鍵因素；根據(jù)這些關(guān)鍵因素，確定相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo)；對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配，構(gòu)建安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建需要考慮多方面的因素，如施工環(huán)境、施工設(shè)備、施工方法等。在實(shí)際應(yīng)用中，可以采用多層次、多角度的指標(biāo)體系，以充分反映施工過程的安全狀況。安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系通常包括以下幾類指標(biāo)：事故指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)、管理指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)等。事故指標(biāo)是衡量施工安全性的直接指標(biāo)，如事故發(fā)生率、事故死亡率等。這些指標(biāo)可以直接反映施工過程中事故的發(fā)生情況，為安全評(píng)價(jià)提供直觀的依據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)是衡量施工安全性的間接指標(biāo)，如風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)概率等。這些指標(biāo)可以反映施工過程中潛在的安全隱患，為安全評(píng)價(jià)提供預(yù)警信息。管理指標(biāo)是衡量施工安全管理水平的指標(biāo)，如安全投入、安全培訓(xùn)等。這些指標(biāo)可以反映施工單位在安全管理方面的投入和成效，為安全評(píng)價(jià)提供管理依據(jù)。技術(shù)指標(biāo)是衡量施工技術(shù)水平的指標(biāo)，如施工質(zhì)量、施工進(jìn)度等。這些指標(biāo)可以反映施工單位在技術(shù)方面的能力和水平，為安全評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。

在構(gòu)建安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí)，需要注意以下幾點(diǎn)：指標(biāo)體系應(yīng)具有全面性，即能夠涵蓋施工過程中的各個(gè)方面；層次性，即能夠從不同層次對(duì)施工安全進(jìn)行評(píng)價(jià)；動(dòng)態(tài)性，即能夠隨著施工過程的變化進(jìn)行調(diào)整。

2.3 安全評(píng)價(jià)方法改進(jìn)與創(chuàng)新

安全評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新成為了研究的熱點(diǎn)。近年來，研究者開始探索新的評(píng)價(jià)方法，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息，從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。模糊邏輯是一種基于模糊集合理論的評(píng)價(jià)方法，它可以處理模糊、不確定的信息，從而適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)[4]。在模糊邏輯中，評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值不再是確定的數(shù)值，而是一個(gè)模糊集合，這就使得模糊邏輯能夠處理實(shí)際施工中的模糊、不確定因素。通過構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣和模糊綜合評(píng)價(jià)模型，模糊邏輯可以對(duì)施工安全進(jìn)行定性、定量的評(píng)價(jià)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種基于人工智能的評(píng)價(jià)方法，它可以處理大量、復(fù)雜的數(shù)據(jù)，從而適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過模擬人腦神經(jīng)元的連接和傳遞機(jī)制，對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和學(xué)習(xí)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。通過構(gòu)建多層次、多節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型，神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)施工安全進(jìn)行非線性、動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)。遺傳算法是一種基于自然選擇和遺傳原理的評(píng)價(jià)方法，它可以處理多目標(biāo)、多約束的問題，從而適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。遺傳算法通過模擬自然界的遺傳和變異過程，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和求解，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的最優(yōu)評(píng)價(jià)。通過構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)和遺傳操作，遺傳算法可以對(duì)施工安全進(jìn)行全局搜索和局部搜索，從而找出最優(yōu)解。雖然這些新方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成果，但仍然面臨許多挑戰(zhàn)，如模型構(gòu)建的復(fù)雜性、計(jì)算量的大等。為了解決這些問題，研究者可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新：通過對(duì)現(xiàn)有方法的改進(jìn)，提高模型的精度和效率；通過整合多種方法，構(gòu)建多方法融合的評(píng)價(jià)模型；最后，通過引入新的理論和技術(shù)，如大數(shù)據(jù)、人工智能等，進(jìn)一步拓展安全評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用領(lǐng)域。

3 盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)實(shí)例分析

3.1 工程背景

地鐵建設(shè)在很大程度上改善了城市交通狀況，提高了城市居民的出行便利性。然而，地鐵建設(shè)過程中的安全問題也日益凸顯，尤其是盾構(gòu)施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)施工是地鐵隧道建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，其安全性直接影響到整個(gè)地鐵工程的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量。因此，對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。在過去的幾十年里，世界各國在地鐵隧道盾構(gòu)施工方面取得了顯著的成就，技術(shù)水平不斷提高，施工方法日趨多樣化。然而，隨著地鐵線路的延伸和施工條件的復(fù)雜化，盾構(gòu)施工過程中的安全問題逐漸暴露出來。事故頻發(fā)，不僅導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失，還對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和城市形象造成嚴(yán)重影響。因此，各國政府和施工單位越來越重視盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的研究和應(yīng)用，希望通過科學(xué)、系統(tǒng)的方法，對(duì)施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效管控，確保工程順利進(jìn)行。在這個(gè)背景下，本文以某地鐵隧道盾構(gòu)施工項(xiàng)目為例，對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。首先，通過對(duì)工程背景的分析，找出影響盾構(gòu)施工安全的關(guān)鍵因素；其次，采用危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)，對(duì)這些關(guān)鍵因素進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析；接著，構(gòu)建了安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，為安全評(píng)價(jià)提供了明確、可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)；最后，應(yīng)用新的評(píng)價(jià)方法，如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等，對(duì)盾構(gòu)施工安全進(jìn)行了定性、定量的評(píng)價(jià)。

3.2 盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)應(yīng)用

本文以某地鐵隧道盾構(gòu)施工項(xiàng)目為例，應(yīng)用了盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)。首先，通過對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察，收集了與危險(xiǎn)源相關(guān)的信息，如施工環(huán)境、施工設(shè)備、施工方法等。接著，采用了故障樹分析、危險(xiǎn)與可操作性研究、事故因果鏈分析等危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)，對(duì)這些信息進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的分析。在此基礎(chǔ)上，構(gòu)建了安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，包括事故指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)、管理指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)等多層次、多角度的指標(biāo)[5]。最后，應(yīng)用了模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等新的評(píng)價(jià)方法，對(duì)盾構(gòu)施工安全進(jìn)行了定性、定量的評(píng)價(jià)。在實(shí)際應(yīng)用過程中。例如，在危險(xiǎn)源識(shí)別與分析階段，同時(shí)采用了故障樹分析和危險(xiǎn)與可操作性研究方法，從不同角度識(shí)別危險(xiǎn)源；在安全評(píng)價(jià)階段，分別采用了模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等方法，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。

3.3 評(píng)價(jià)結(jié)果分析與對(duì)策

從事故指標(biāo)的分析結(jié)果來看，施工過程中的事故發(fā)生率和事故死亡率較高，表明施工安全狀況存在較大隱患。針對(duì)這一問題，建議施工單位加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)管，嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)法規(guī)，提高施工人員的安全意識(shí)和技能水平。從風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的分析結(jié)果來看，施工過程中存在較多的潛在安全隱患，如地質(zhì)條件復(fù)雜、施工設(shè)備老化等。針對(duì)這些隱患，建議施工單位加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)境的監(jiān)測(cè)和預(yù)警，及時(shí)調(diào)整施工方案，提高施工設(shè)備的更新?lián)Q代速度。

從管理指標(biāo)的分析結(jié)果來看，施工單位在安全管理方面存在一定的不足，如安全投入不足、安全培訓(xùn)不到位等。針對(duì)這些問題，建議施工單位加大對(duì)安全管理的投入，完善安全管理制度，加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全培訓(xùn)和考核。最后，從技術(shù)指標(biāo)的分析結(jié)果來看，施工單位在技術(shù)方面具有一定的優(yōu)勢(shì)，如施工質(zhì)量較高、施工進(jìn)度較快等。然而，在面臨復(fù)雜施工條件和安全風(fēng)險(xiǎn)的情況下，技術(shù)優(yōu)勢(shì)可能會(huì)受到一定的制約。因此，建議施工單位進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng)，提高施工技術(shù)水平，以適應(yīng)不斷變化的施工環(huán)境和安全要求。

4 結(jié)束語

通過對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的研究，我們發(fā)現(xiàn)新的評(píng)價(jià)技術(shù)在危險(xiǎn)源識(shí)別、安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建以及評(píng)價(jià)方法改進(jìn)等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。實(shí)例分析也證實(shí)了這些新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。然而，這些新技術(shù)仍需要在實(shí)踐中不斷驗(yàn)證和改進(jìn)。希望本文的研究成果能為提高盾構(gòu)施工的安全性提供參考，同時(shí)也期待更多的研究者參與到這一領(lǐng)域的研究中來，共同推動(dòng)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展。