楊萌，劉永勤，陳殿干

（北京城建勘測設(shè)計研究院有限責(zé)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(chǎn)生交叉，其風(fēng)險管控要求高，需要通過專項風(fēng)險評估來確定應(yīng)對措施，并系統(tǒng)化提升盾構(gòu)下穿既有高鐵線路安全風(fēng)險管控，切實提高建設(shè)單位安全風(fēng)險管控能力，將安全預(yù)防關(guān)口前移，確保地鐵穿越重大風(fēng)險源的施工安全[1-3]。

2 安全風(fēng)險管理體系架構(gòu)

為提高安全風(fēng)險管理能力，在軌道公司建立了安全風(fēng)險監(jiān)控中心，并引入安全風(fēng)險管理咨詢單位，全面梳理安全風(fēng)險管理體系，劃分各參建單位主體責(zé)任，明確管控標(biāo)準(zhǔn)及目標(biāo)，對在施工的工程進(jìn)行全過程風(fēng)險管控。

安全風(fēng)險咨詢單位在施工準(zhǔn)備階段從源頭上辨識風(fēng)險，分級管控；在施工階段通過監(jiān)控量測、現(xiàn)場巡視、視頻監(jiān)控以及信息化系統(tǒng)平臺等手段，以施工工序為管控單元，開展風(fēng)險深入辨識、動態(tài)評估、危大工程專項論證、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)施工前條件核查、風(fēng)險告知、風(fēng)險監(jiān)測、現(xiàn)場巡視、隱患排查、預(yù)警、響應(yīng)、處置、消警等工作。同時，對危大工程及關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)進(jìn)行重點(diǎn)把控，指導(dǎo)和監(jiān)督各責(zé)任主體按要求開展工作，對在施項目的安全風(fēng)險實施信息化綜合管控[4]。

3 工程背景

本工程盾構(gòu)區(qū)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(qū)間結(jié)構(gòu)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(qū)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(nèi)主要由人工填土層，全新統(tǒng)陸相、海相交疊淤積層組成。其中⑥2層淤泥質(zhì)粉質(zhì)黏土（呈流塑狀態(tài)，局部以淤泥為主）、第⑦層粉質(zhì)黏土（呈流塑-軟塑狀態(tài)，局部含泥炭土），含水量及壓縮性較高，力學(xué)性質(zhì)較差，屬對城市軌道交通工程施工造成不利影響的地質(zhì)條件。

4 重大風(fēng)險源專項評估

4.1 評估方法

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

1）評估方法

安全風(fēng)險評估方法多樣，主要有專家調(diào)查法、層次分析法、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法、模糊綜合評判法及風(fēng)險矩陣法等。在本次的安全風(fēng)險評估當(dāng)中，對專家調(diào)查法進(jìn)行了一定改進(jìn)，引入了“信心指數(shù)”這一參數(shù)，用來表征數(shù)據(jù)的客觀可靠程度，對數(shù)據(jù)的深層次信息進(jìn)行挖掘。

2）風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)

在考慮各類因素的基礎(chǔ)上，細(xì)化工程自身和周邊環(huán)境影響的風(fēng)險等級劃分要求，可為工程實際風(fēng)險等級劃分提供幫助。影響風(fēng)險的主要因素為風(fēng)險事件的發(fā)生概率與損失程度，通過對工程風(fēng)險的總結(jié)，最終將風(fēng)險發(fā)生可能性與損失等級劃分為5 級，風(fēng)險發(fā)生可能性等級標(biāo)準(zhǔn)主要分為頻繁、可能、偶爾、罕見及不可能；風(fēng)險損失等級標(biāo)準(zhǔn)可劃分為災(zāi)難性、非常嚴(yán)重、嚴(yán)重、需考慮及可忽略。

3）風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)風(fēng)險發(fā)生的可能性和風(fēng)險損失等級，安全風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)可劃分為4 級，采用風(fēng)險矩陣的方式進(jìn)行分級，如表1所示。

表1 風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)

4.2 風(fēng)險辨識與分析

根據(jù)工程建設(shè)實際，對盾構(gòu)穿越高鐵線路進(jìn)行了安全風(fēng)險辨識并展開風(fēng)險調(diào)研，采用“信心指數(shù)法”對所列的風(fēng)險點(diǎn)進(jìn)行專家調(diào)研和資料整理收集，綜合調(diào)研數(shù)據(jù)得到風(fēng)險評價，如表2 所示。

表2 風(fēng)險評價匯總表

通過對風(fēng)險評價結(jié)果的綜合考慮，盾構(gòu)區(qū)間下穿客運(yùn)專線，風(fēng)險等級定為一級，應(yīng)制訂專項風(fēng)險控制方案。

5 綜合風(fēng)險控制措施

5.1 施工風(fēng)險控制措施

專項施工方案應(yīng)在施工準(zhǔn)備期進(jìn)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(hù)樁配合洞內(nèi)注漿加固對既有結(jié)構(gòu)進(jìn)行防護(hù)。盾構(gòu)施工導(dǎo)致的地層變形及其持續(xù)時間與盾構(gòu)施工參數(shù)密切相關(guān)。盾構(gòu)施工過程中目標(biāo)土壓力的設(shè)置主要應(yīng)參考前期推進(jìn)經(jīng)驗，計算盾構(gòu)掘進(jìn)參數(shù)與地層位移的關(guān)系，由此確定合理的盾構(gòu)參數(shù)。

地下水對盾構(gòu)推進(jìn)會產(chǎn)生不利影響，盾構(gòu)施工防水密封不嚴(yán)將會導(dǎo)致滲漏水事故，為滿足本區(qū)間最大埋深處水壓要求，應(yīng)對盾構(gòu)機(jī)的密封艙、盾尾密封裝置等密封設(shè)施進(jìn)行嚴(yán)格選擇及管理，并編制涌水漏泥（特別是盾尾處）時的應(yīng)急預(yù)案。

5.2 安全風(fēng)險數(shù)值模擬論證

根據(jù)工程建設(shè)實際情況，認(rèn)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(gòu)關(guān)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(gòu)管片及其他結(jié)構(gòu)來進(jìn)行模擬，橋梁上部結(jié)構(gòu)考慮行車配重及結(jié)構(gòu)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(jié)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(shù)規(guī)程》的要求，墩頂總縱向位移滿足TB 10092—2017《鐵路橋涵設(shè)計規(guī)范》中的限值要求。

5.3 風(fēng)險因素分解

根據(jù)風(fēng)險源實際情況，可將風(fēng)險源進(jìn)行因素分解，本重大風(fēng)險源主要包括盾構(gòu)姿態(tài)偏差、地表或建筑物沉降、測量和監(jiān)控數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確、盾構(gòu)鉸接漏水、盾構(gòu)盾尾漏水、壁后注漿不足、螺旋輸送機(jī)噴涌、管片破裂、管片錯臺、管片漏水、盾構(gòu)反力架變形、盾構(gòu)基座變形、盾構(gòu)井的結(jié)構(gòu)和支護(hù)不當(dāng)、洞門鑿除發(fā)生涌水涌泥、洞門密封失效發(fā)生漏水漏泥漏漿等風(fēng)險因素。對各風(fēng)險因素設(shè)定管理及工序負(fù)責(zé)人，各參建單位根據(jù)崗位職責(zé)對風(fēng)險源進(jìn)行管理，并承擔(dān)責(zé)任，確保施工現(xiàn)場安全風(fēng)險可控。

6 施工過程動態(tài)風(fēng)險監(jiān)控

安全風(fēng)險信息化管理平臺涵蓋安全風(fēng)險管控、安全隱患排查、盾構(gòu)管理、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等系統(tǒng)，可將安全風(fēng)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(guān)人員更快、更準(zhǔn)確地掌握風(fēng)險狀況，從而實現(xiàn)施工過程中安全風(fēng)險的動態(tài)監(jiān)控。

6.1 監(jiān)測數(shù)據(jù)實時分析

監(jiān)測數(shù)據(jù)能夠及時、準(zhǔn)確、全面地反映施工現(xiàn)場的安全狀態(tài)，通過對監(jiān)測數(shù)據(jù)的整理分析，能夠為盾構(gòu)施工提出指導(dǎo)意見，保證風(fēng)險源處于可控狀態(tài)。區(qū)間掘進(jìn)期間，將加強(qiáng)對第三方監(jiān)測單位提交數(shù)據(jù)的督促，并實時分析數(shù)據(jù)，保證監(jiān)測數(shù)據(jù)處于可控狀態(tài)，當(dāng)超出控制值時，及時發(fā)布預(yù)警。

6.2 風(fēng)險巡視及隱患排查

在盾構(gòu)施工過程中，針對工程結(jié)構(gòu)自身（鉸接密封、盾構(gòu)管片、滲漏情況、盾尾密封及盾構(gòu)推進(jìn)參數(shù)等）、鐵路（結(jié)構(gòu)開裂、結(jié)構(gòu)滲水、道床結(jié)構(gòu)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(shè)施的開裂及進(jìn)水）等部位進(jìn)行重點(diǎn)巡視；對施工單位責(zé)任制度、管理、作業(yè)人員、操作流程、設(shè)備、物料以及作業(yè)場所等重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行全面的隱患排查，并督促施工單位進(jìn)行隱患整改。

6.3 盾構(gòu)信息監(jiān)控

盾構(gòu)施工參數(shù)可通過物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)進(jìn)行遠(yuǎn)程的實時監(jiān)控，實現(xiàn)對盾構(gòu)施工過程的實時監(jiān)控、統(tǒng)計及分析，進(jìn)而實現(xiàn)對盾構(gòu)施工風(fēng)險狀態(tài)的實時監(jiān)控。盾構(gòu)使用期間，值班人員負(fù)責(zé)填寫風(fēng)險動態(tài)控制圖，同時每日上午8 點(diǎn)匯總盾構(gòu)進(jìn)度、機(jī)械設(shè)備情況、風(fēng)險源狀態(tài)，發(fā)生應(yīng)急情況時，按照流程進(jìn)行響應(yīng)。

6.4 遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控

通過搭建的VPN 網(wǎng)絡(luò)，將施工現(xiàn)場的高清圖像實時傳輸至監(jiān)控中心，對施工現(xiàn)場的重點(diǎn)施工部位及盾構(gòu)掘進(jìn)情況進(jìn)行監(jiān)控。值班人員通過視頻監(jiān)控即可完成對現(xiàn)場的監(jiān)控，對存在的問題要求施工單位及時整改。

6.5 風(fēng)險狀態(tài)綜合評估

重大風(fēng)險源施工期間，咨詢單位要綜合工程施工監(jiān)測數(shù)據(jù)、風(fēng)險巡視、隱患排查、盾構(gòu)數(shù)據(jù)及視頻監(jiān)控資料，對工程安全風(fēng)險狀態(tài)進(jìn)行周期性評價，確保安全風(fēng)險可控。當(dāng)安全風(fēng)險狀態(tài)不可控時，及時發(fā)布綜合預(yù)警，各參建單位進(jìn)行響應(yīng)。

7 結(jié)語

根據(jù)咨詢巡視、監(jiān)理巡視記錄、第三方監(jiān)測數(shù)據(jù)以及施工單位測量數(shù)據(jù)表明，在盾構(gòu)始發(fā)、盾構(gòu)穿越高鐵線路、曲線段掘進(jìn)以及負(fù)環(huán)拆除階段，均未出現(xiàn)報警情況，現(xiàn)場安全、質(zhì)量可控，得出了2 條成功經(jīng)驗：

1）信息系統(tǒng)全面集成了監(jiān)測系統(tǒng)、巡視系統(tǒng)、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控系統(tǒng)、自動化監(jiān)測預(yù)警管理系統(tǒng)、盾構(gòu)施工實時監(jiān)控系統(tǒng)等軟件和硬件系統(tǒng)，形成了綜合性安全風(fēng)險管控信息平臺，提高了管控效率及力度。

2）引入風(fēng)險咨詢單位對重大風(fēng)險源進(jìn)行風(fēng)險評估、風(fēng)險處置及動態(tài)風(fēng)險監(jiān)控，對風(fēng)險源狀態(tài)進(jìn)行全過程管控，可提升建設(shè)單位監(jiān)管水平，確保施工安全。