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1地鐵工程的特性及難點

地下工程具有以下特性:施工場地有限，作業(yè)環(huán)境惡劣，其穿越的地下土層經(jīng)過其他市政工程施工的多次破壞，其現(xiàn)有的力學(xué)性能與理論上的土力學(xué)基本原則相差較大，其狀態(tài)是變化的。另外，地鐵施工過程中會產(chǎn)生周圍地表沉降、噪聲污染、灰塵污染、地下水污染等對周邊環(huán)境影響比較大。城市軌道交通更具有幾大顯著特點:沿線建(構(gòu))筑物密集、地下管線設(shè)施復(fù)雜繁多，工程地質(zhì)與水文地質(zhì)的不確定性和復(fù)雜多變，施工工法種類多，施工難度大，施工工期較短等。這些特點都集中體現(xiàn)了地鐵施工的高風(fēng)險性。地鐵通過位置地理環(huán)境復(fù)雜，主要有以下幾個難點:

1)施工過程中遇到的地下管線設(shè)施復(fù)雜繁多，涉及到的產(chǎn)權(quán)單位比較多。主要有市政污水、雨水管道，自來水管道、天然氣管道、國防光纜、通信電纜、高壓電纜等，容易造成管線破損斷裂、電纜設(shè)施損壞等事故，對居民的正常生活、工業(yè)的生產(chǎn)、國家安全產(chǎn)生嚴(yán)重影響。

2)地鐵施工沿線建(構(gòu))筑物密集，包括各種市政道路、居民小區(qū)、商業(yè)場所、文物古跡、市政立交橋梁等設(shè)施，容易造成各建(構(gòu))筑物開裂。

3)暗挖屬于淺埋結(jié)構(gòu)，暗挖大部分城市內(nèi)雜填土層較厚，土層自穩(wěn)能力差，易造成塌方。

4)地鐵施工開挖較深，很多時候都會遇見地下水，但是其周圍建(構(gòu))筑物密集，降水井的布置比較困難，不可能大量布置降水井，施工中一般需要帶水作業(yè)，帶水作業(yè)的危險系數(shù)比較大。

5)明挖車站基坑深，離既有建筑物太近，施工難度大;暗挖車站、人防、聯(lián)絡(luò)線段跨度大，凈距小，施工過程中存在硐室效應(yīng)，要合理安排施工先后順序;二襯施工時，需要進(jìn)行體系轉(zhuǎn)換，如何保證拆除過程中結(jié)構(gòu)安全是施工控制的難點，施工技術(shù)復(fù)雜。

6)地鐵屬于市政工程，接口多，質(zhì)量要求較高，施工做到不滲不漏，既是施工質(zhì)量控制的重點，也是施工風(fēng)險控制的難點。為了控制復(fù)雜的技術(shù)性的地鐵工程設(shè)計中的工期、經(jīng)濟(jì)和質(zhì)量方面的影響，必須掌握地鐵工程的特難點，提高地鐵工程的風(fēng)險控制與管理，減少安全事故的發(fā)生。

2地鐵工程的風(fēng)險控制與管理

1)做好設(shè)計前期的地勘與周圍環(huán)境的調(diào)查，風(fēng)險辨識，做到應(yīng)對風(fēng)險有針對性措施。地勘與周圍環(huán)境調(diào)查是工程建設(shè)前期重要的階段，不同設(shè)計階段需要進(jìn)行不同層次的調(diào)查。調(diào)查的范圍由設(shè)計單位給定，一般為影響線路或站位設(shè)置以及環(huán)境安全等級較高的建(構(gòu))筑物和管線。環(huán)境調(diào)查的方法以資料調(diào)閱和實地量測為主。環(huán)境調(diào)查主要有以下幾個方面的內(nèi)容:a．房屋建筑應(yīng)調(diào)查結(jié)構(gòu)的老化情況，結(jié)構(gòu)的裂縫情況，對于有地下室等地下結(jié)構(gòu)的房屋建筑宜調(diào)查基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)及降水井的施工屬性，搜集調(diào)查對象相關(guān)設(shè)計、施工資料等。b．管線一般應(yīng)在初查的基礎(chǔ)上調(diào)查管線的權(quán)屬單位、管理單位、控制閘位置、修建時間、其與擬建工程的位置關(guān)系。c．橋涵應(yīng)調(diào)查橋涵的養(yǎng)護(hù)情況、外觀(新舊)、橋面破損、結(jié)構(gòu)裂縫、沉降變形情況等，應(yīng)調(diào)查橋涵限載、限速等使用屬性，還應(yīng)調(diào)查其工作狀態(tài)，收集竣工資料及相關(guān)維修、維護(hù)資料。d．地表水體應(yīng)調(diào)查水底淤泥厚度及其與地下水的關(guān)系等;對于河流、湖泊、水庫等還應(yīng)調(diào)查堤岸的防洪水位、標(biāo)高、通航要求、歷史最高水位、建成年代、工作狀態(tài)等，通過現(xiàn)場觀測和試驗確定其與地下水的聯(lián)系，搜集水工建筑的設(shè)計、竣工資料。e．地下結(jié)構(gòu)物應(yīng)調(diào)查結(jié)構(gòu)形式、基礎(chǔ)埋深、使用現(xiàn)狀、出入口的準(zhǔn)確位置、充水情況等。f．文物古跡應(yīng)收集相關(guān)圖紙和沉降觀測資料，必要時進(jìn)行結(jié)構(gòu)鑒定。通過對線路周邊環(huán)境的詳細(xì)調(diào)查，充分了解其地質(zhì)、結(jié)構(gòu)特點后，根據(jù)以往類似施工經(jīng)驗，并逐個進(jìn)行方案的研討、論證。對于超高風(fēng)險的，應(yīng)在規(guī)劃和設(shè)計階段進(jìn)行有效的規(guī)避;對于較高風(fēng)險的，如果由于線路需要無法規(guī)避的，應(yīng)在設(shè)計階段采取專項設(shè)計，專項設(shè)計審查的方式論證，從設(shè)計上采取有針對性的措施進(jìn)行風(fēng)險預(yù)控。

2)進(jìn)一步做好施工調(diào)查，嚴(yán)格審查，層層把關(guān)，制定出合理科學(xué)的施工方案。a．工程實施前，做好詳細(xì)的施工調(diào)查報告，施工調(diào)查的內(nèi)容包括該項目的設(shè)計概況、工程概況、水文氣象資料、地質(zhì)情況、砂石等地材情況、施工現(xiàn)場地下管線的詳細(xì)情況、交通通訊、用地與拆遷情況、環(huán)保要求等。通過期間的現(xiàn)場勘查、走訪等多種途徑，完成施工調(diào)查，在分析整理調(diào)查資料后，結(jié)合施工任務(wù)計劃、工期要求、施工能力、技術(shù)水平和當(dāng)?shù)刈匀画h(huán)境特點，形成此份施工調(diào)查報告。然后根據(jù)各種風(fēng)險特點對工法、施工方案進(jìn)行充分論證，根據(jù)專項設(shè)計，編制切實可行的施工技術(shù)措施，對于可能出現(xiàn)的風(fēng)險進(jìn)行分析、評估，明確具體防范措施和應(yīng)急預(yù)案。b．在專項設(shè)計的基礎(chǔ)上，編制專項施工組織設(shè)計，堅持工程項目開工前安全條件審查，嚴(yán)格施工組織設(shè)計檢查是從源頭進(jìn)行安全控制的有效保障。建筑工程的施工組織設(shè)計中是否包括了安全風(fēng)險措施以及制訂措施的內(nèi)容是否符合各專業(yè)工種、各施工部位的安全要求，尤其是應(yīng)檢查新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新材料的施工安全技術(shù)措施是否切實可行。檢查建筑工程施工現(xiàn)場的安全保證體系是否健全、完善，從第一責(zé)任人到其他責(zé)任人再到各班組的安全責(zé)任制是否分解落實，有沒有一個安全管理監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)。檢查建筑施工的安全器材勞動保護(hù)是否完善齊備，對懸崖陡坡、深基坑的可能塌方或滑坡進(jìn)行檢查，并經(jīng)常性的開展防火安全、季節(jié)性的雨季防洪、冬施防凍、炎熱防暑等檢查。c．編制應(yīng)急救援預(yù)案，增強(qiáng)施工人員的風(fēng)險知識、安全技能教育培訓(xùn)等措施，加強(qiáng)項目工程安全生產(chǎn)管理，防止和減少安全生產(chǎn)事故發(fā)生，保障施工生產(chǎn)員工的安全與健康。安全生產(chǎn)管理，必須堅持“安全第一，預(yù)防為主，綜合治理”的方針及“管生產(chǎn)必須管安全”“誰主管誰負(fù)責(zé)”的原則。

3)建立完善的監(jiān)控量測系統(tǒng)，加強(qiáng)風(fēng)險實施過程中的信息化管理。地鐵工程地下管線密布，周邊建筑物復(fù)雜，因此必須建立完善的監(jiān)測系統(tǒng)，加強(qiáng)風(fēng)險實施過程中的信息化管理，實行信息化施工。例如在施工區(qū)域建立視頻監(jiān)控系統(tǒng)，人工監(jiān)控信息網(wǎng)，在地鐵施工期間對地鐵結(jié)構(gòu)工程及施工沿線周圍重要的地下、地面建(構(gòu))筑物、重要管線、地面道路的變形實施監(jiān)測，通過對量測數(shù)據(jù)的分析處理，來判定圍護(hù)結(jié)構(gòu)的安全穩(wěn)定性，為業(yè)主提供及時、可靠的信息用以評定地鐵結(jié)構(gòu)工程在施工期間的安全性及施工對周邊環(huán)境的影響，并對可能發(fā)生的危及環(huán)境安全的隱患或事故及時、準(zhǔn)確的預(yù)報，以便及時采取有效措施，避免事故的發(fā)生。監(jiān)測主要包括以下幾方面的內(nèi)容:基坑變形、應(yīng)力應(yīng)變、地表沉降及位移，管線變形、拱頂下沉、凈空收斂、鋼筋內(nèi)力變化、土壓力變化、地下水位變化、橋基礎(chǔ)位移、蓋梁不均勻沉降等。

4)實行風(fēng)險分級管理、預(yù)警預(yù)報制度。地鐵工程周邊環(huán)境和地質(zhì)情況較為復(fù)雜，風(fēng)險評估的方法較多，國內(nèi)外通常采用的有故障樹法、危險和可操作性分析法、專家調(diào)查法等。地鐵施工大多采用風(fēng)險綜合評估，即根據(jù)專家意見進(jìn)行統(tǒng)計分析，根據(jù)發(fā)生事故的可能性和事故后果嚴(yán)重程度，將危險源的等級實行分級管理。對于風(fēng)險等級較高，危險較大的工程，根據(jù)監(jiān)控量測的數(shù)值，實行三級管理制度，當(dāng)監(jiān)控量測結(jié)果在允許值的70%范圍內(nèi)，可以進(jìn)行正常施工;當(dāng)監(jiān)控量測結(jié)果在允許極限值的70%～80%之間時，就應(yīng)該加強(qiáng)監(jiān)控量測的頻率，每日上報監(jiān)理、業(yè)主，現(xiàn)場可自行采取措施處理;當(dāng)監(jiān)測值超過85%時，現(xiàn)場必須停止作業(yè)，上報監(jiān)理、業(yè)主，組織專家進(jìn)行論證，論證完成后根據(jù)專家意見采取加固和支護(hù)措施。

5)加強(qiáng)風(fēng)險管控，確保安全措施費用合理規(guī)范。安全措施費用，是指施工企業(yè)按照國家和業(yè)主方的規(guī)定，用于改善企業(yè)安全與施工環(huán)境的資金。主要體現(xiàn)在購買安全防護(hù)用具及設(shè)備、改善施工作業(yè)環(huán)境、安全風(fēng)險管控科研的投入。施工單位必須確保?？顚Ｓ茫诔杀局袉为毩兄?。加強(qiáng)風(fēng)險管控，確保施工安全投入到位。

6)加強(qiáng)科技攻關(guān)，提升科技管理成果。昆明地鐵是首次在滇池流域地層中修建地鐵，地鐵下穿地裂縫、淤泥質(zhì)粘土、盾構(gòu)穿越泥炭質(zhì)軟土等，施工包含許多國內(nèi)外領(lǐng)先技術(shù)、施工中的眾多難點都是新的課題，如何采取科學(xué)的方法進(jìn)行決策，正確指導(dǎo)施工是擺在施工過程中的一個難題。為此施工單位要加大科研技術(shù)投入，與專業(yè)型院校、設(shè)計研究機(jī)構(gòu)以及各參建施工單位共同科研立項，開發(fā)推廣新工法、新技術(shù)。通過對以上幾方面的有效管理，最終實現(xiàn)既定的安全目標(biāo)。

3目前地鐵施工風(fēng)險管理的幾點體會

隨著城市地鐵工程建設(shè)步伐的加快、項目數(shù)量的增加，事故發(fā)生影響面不斷增大，社會的重視程度越來越高，廣大設(shè)計專家與學(xué)者開始密切關(guān)注地下工程風(fēng)險管控研究中存在的問題，主要包括以下幾個方面:

1)安全風(fēng)險管控體系應(yīng)該進(jìn)一步標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化。由于國內(nèi)地鐵建設(shè)起步較晚，我國地鐵工程安全風(fēng)險管控標(biāo)準(zhǔn)存在很大的缺口，亟待進(jìn)一步完善安全風(fēng)險管控方面的標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前應(yīng)結(jié)合國內(nèi)外地下工程風(fēng)險管控的研究現(xiàn)狀，有步驟的、合理、科學(xué)地推進(jìn)我國地下工程安全風(fēng)險管控體系標(biāo)準(zhǔn)化工作。

2)加強(qiáng)設(shè)計與施工方的溝通。地鐵工程的風(fēng)險因素是一個不斷變化的過程，隨著施工的進(jìn)展，每個施工階段的風(fēng)險因素大不相同。提倡工程設(shè)計與管理者對施工面臨的風(fēng)險因素進(jìn)行分析與評估，以期最大可能的規(guī)避風(fēng)險。目前設(shè)計工作繁重，現(xiàn)場變化情況較多，不可避免會出現(xiàn)前期設(shè)計與施工不相符，或設(shè)計疏漏現(xiàn)象等。做好設(shè)計和施工的結(jié)合，優(yōu)化設(shè)計，完善施工方案既能節(jié)約投資又能加快施工進(jìn)度。通過已完工程表明，施工中加強(qiáng)與設(shè)計的溝通，充分理解設(shè)計意圖，優(yōu)化施工方案是很有必要的，其結(jié)果不僅是保證現(xiàn)場的安全，而且?guī)硪欢ǖ慕?jīng)濟(jì)效益。

3)合理設(shè)定中標(biāo)價位，避免低價中標(biāo)。在工程預(yù)算中，充分考慮該項工程施工所產(chǎn)生的全部費用，以不低于成本價為底限進(jìn)行投標(biāo)，避免由于行業(yè)惡性競爭，一些單位投標(biāo)由公司經(jīng)營人員負(fù)責(zé)，施工由各項目部負(fù)責(zé)，投標(biāo)時個別單位為了中標(biāo)，對現(xiàn)場的復(fù)雜因素沒有充分考慮以接近成本價中標(biāo)。由于中標(biāo)價接近施工成本，一些施工單位就會盡可能減少投入，壓縮安全管控經(jīng)費。安全管控經(jīng)費的減少增加了安全事故發(fā)生的幾率。

4)人力、物力等裝備要先進(jìn)。地下工程施工中地質(zhì)是基礎(chǔ)，設(shè)備是關(guān)鍵，地下工程建設(shè)的管理取決于一線技術(shù)人員的素質(zhì)和能力。在既有地質(zhì)的情況下，充分調(diào)動一線技術(shù)人員的積極性，發(fā)揮技術(shù)骨干的模范帶頭作用，采用信息化的技術(shù)設(shè)備，通過計算機(jī)模擬、自動監(jiān)控、自動報警等手段，達(dá)到對風(fēng)險的預(yù)控。

作者：李武祥單位：中鐵二十局集團(tuán)第五工程有限公司