地铁车站安全风险分析

池洪军

1 概述

随着我国地铁建设的迅速发展，近几年地铁建设中安全事故时有发生，因此建设过程中的安全问题已成为全社会关注的焦点之一。特别是地铁车站，结构规模大，施工工序复杂，工程周边建(构)筑物及管线等环境条件复杂，是地铁建设过程中风险偏高的工程。因此，地铁车站施工安全成为地铁建设安全防范的重点。如何做好地铁车站风险点排查与风险控制，提高工程建设过程中的安全风险控制水平，防患于未然，成为地铁建设者面临的重要问题。本文结合一些工程实例，谈谈地铁车站结构建设中常见风险点及其控制措施。

2 风险分析

2.1 地铁车站结构风险事件

1)环境风险事件:车站基坑开挖引起临近的建(构)筑物变形过大、开裂、倒塌，地下管线破坏，市政道路或桥梁变形过大、开裂、限制或禁止通行、坍塌，地面过大隆沉、塌陷、列车限速或停运、地表水灌入基坑等。2)不良地质风险事件:软土地区基坑底部地基承载力不足、基坑内被动土压力区压缩破坏，黄土地区黄土湿陷性、既有空洞、陷穴、饱和软黄土，灰岩地层基底溶洞等。3)技术方案、施工措施风险事件:明挖车站基坑支撑体系变形过大、倾斜、掉落，基坑周边土体渗水、流砂、开裂、滑移、坍塌，管涌、突涌、基底隆起等。暗挖车站支护结构变形过大、倾斜、断裂、滑移、倒塌，掌子面突水、涌砂、坍塌，冒顶，围岩松动、侧壁失稳，洞底隆起等。

2.2 引发风险事件的原因分析

地铁施工中对环境风险控制不当，出现风险事件主要原因就是地铁车站设计、施工前，对车站周边环境调查不够全面、详细，采取的防护措施强度不够。其次是勘察资料深度不够，提供的地层参数可靠性不够，未能提醒设计单位应对不良地质条件、特殊性岩土高度重视。建设过程中参建各方对风险认识不够，措施不当，没有相应的应急预案。

3 工程实例中对风险事件的控制措施

3.1 设计单位对风险的控制

首先是设计单位在技术上采取了规避风险的措施。设计单位首先要分析环境风险因素，深入了解周边环境因素。调查建(构)筑物结构形式、基础形式、基础埋深，设计允许沉降量、沉降预警值和沉降观测资料等内容。针对周边结构允许沉降量采取相应的架构处理措施，控制风险。其次是对工程地质风险因素的分析，应从特殊性岩土、勘察资料深度及可靠性、对工程施工的不利地质条件等方面进行有效控制。设计之前要查明存在的不良地层，针对不良地层，采取避让、改良、加固等措施进行处理，规避和控制施工安全风险。

1)工程实例1。西安地铁三号线金花路站对环境风险因素控制措施。

金花路站是西安市地铁一号线与三号线的换乘站。一号线车站设置于东二环高架长乐桥以西，长乐路下方，一号线车站沿东西向于路中偏北布置;三号线车站设置于东二环高架长乐桥以西，金花北路下方，三号线车站沿南北向于路中偏西布置。三号线车站东侧近邻长乐桥桥桩。长乐桥为西安市东二环高架桥的一部分，该桥位于金花北路与长乐路的十字路口处，横跨长乐路，沿金花北路南北向布置。长乐桥横跨长乐路的部分为连续梁桥，跨度45 m;邻接该连续梁的是桥跨约为30 m的简支梁桥。

经全面细致的调查桥桩资料，通过分析，制定了如下防护方案:

a.车站基坑分期开挖，减小对长乐桥的影响范围;在临近桥桩一定范围内，基坑内支撑加密，有效控制基坑侧向变形，减小基坑开挖对桥桩的影响。b.基坑开挖前，进行地面袖阀管注浆加固桥桩周边土层，减小土体损失的后期变形;地面袖阀管注浆时应避开湿陷性黄土土层范围，防止注浆引起土层湿陷，对桥桩带来不利影响;当监测结果出现异常时，及时进行补充注浆。c.桥上保护措施:桥墩处架设临时支顶并放置千斤顶，施工时严密监控桥桩沉降，随时调整桥面高程，维持桥桩处于目前的稳定状态;对需抬高的支座及时采取措施抬高，对产生滑移的支座及时恢复原位。经过预先对风险因素的有效控制，本工程实施过程措施得当，对桥桩保护取得了预期效果，防护措施有效。

2)工程实例2。西安市地铁一号线万寿路站针对湿陷性黄土地层采用的应对措施。

西安市地铁一号线万寿路车站位于万寿路与长乐中路的交叉路口西侧。地表一般均分布有厚薄不均的全新统人工填土();其下为上更新统()新黄土、()古土壤;再下为中更新统()老黄土、冲积()粉质黏土、冲积粗砂等。其中③-1-1层黄土、③-2-1层古土壤及④-1-1层老黄土为湿陷性黄土，湿陷性土层在场地内连续分布。厚度24.6 m～25.6 m，湿陷土底部为④-4层粉质黏土顶面。

本站所处地层湿陷性黄土分布范围较深，如果按照正常地下两层或者三层站设计，车站结构底板将位于湿陷性黄土③-2-1古土壤及④-1-1老黄土层，这样会造成地基处理造价增加，同时，也增加了运营期间结构可能因地基不均匀沉降而产生的结构开裂等安全隐患。针对本站不良地质分险因素，为有效控制不良地层给结构带来的风险，本站设计方案采用了地下四层站结构，通过降低线路标高，加深结构的方式，使底板结构位于④-10圆砾土及④-4粉质黏土层，避开了湿陷性黄土，有效规避了不良地质引起的造价风险、施工及运营期间的结构安全风险。

3)设计单位对技术方案风险因素分析时，还要注意人为因素风险。人为因素风险即设计人员计算时采用的计算模型，未能很好反映结构的实际受力情况，或者未能全面考虑结构所承担的附加荷载。为有效控制人为风险因素，设计单位应加强设计过程的质量控制，按照程序文件要求，做好各级复、审核工作，使设计文件质量真正经过了多道把关。

针对技术方案不当的风险，目前已有很多地方采取了针对性很强的处理措施。例如软土地区，为了保证基坑稳定，对基坑内部被动土压力区采取地基加固、加大围护结构嵌固深度等措施。武汉地区还将基坑内被动土压力区强度指标作为基坑稳定性分析的重要安全指标之一。

3.2 施工单位是工程安全风险控制最前沿也是最重要的一个环节

施工过程中主要存在施工单位未严格按照设计要求施工、施工前对周边管线及建(构)筑物基础资料核查不详细、施工措施不当、施工管理不严等方面的风险因素。

近年来，各地地铁施工过程中安全事故时有发生，根据事故分析，很多事故都是施工人员环境意识薄弱，对工程周边环境和结构物的影响控制不力引起。施工单位进场后，没有对工程区域内地下管线、既有洞穴、溶洞、人防洞室等进行详细勘测并准确确认其位置，导致施工过程中发生突发事件。特别是暗挖车站掌子面突水、涌砂事件的发生，很多是由于未探明的水管道开裂或者长时间渗漏形成水囊引起。施工单位未能按设计图纸要求的支护参数、施工工序、工序间隔进行施工，施工管理人员存侥幸心理，针对施工揭露的地层情况，削弱技术措施，或者为了赶工期，避免施工干扰，推迟衬砌施工时间，甚至擅自减少超前支护措施等，最后导致安全事故发生。

1)近年来各地地铁施工中典型事故案例:

案例1［1］:2005年3月15日，北京地铁4号线与10号线换乘站黄庄站发生路面塌陷事故，经调查该区域污水管线较多，因管线施工土体回填不密实及管线长期渗漏等原因，形成较大地下空洞及水囊(见图1);同时，施工降水和地层扰动破坏了不良地层结构的受力状态及其周围土体的稳定性，加之路面交通荷载作用最终导致了大范围路面塌陷。

案例2［1］:2005年11月30日，北京地铁10号线熊猫环岛奥运支线站主体基坑坍塌，由南侧迅速开始发展，最终造成基坑东、南、西侧围护桩均相继倒塌，周边电缆裸露悬空，燃气管线外露，自来水管、污水管及多根电缆管线弯曲断裂(见图2)。其主要原因由于污水管长期渗漏形成水囊，对土体长期浸泡进而严重破坏土体稳定，降低土体强度，同时包含基坑周边堆载过量等人为因素的影响，造成此次严重破坏。

案例3:2008年1月17日下午3:00，广州珠江大桥引桥下的双桥路旁边花圃内的地面突然下陷，出现一个面积大约100 m2的大窟窿，深约5 m。事故没有造成人员伤亡。据了解，此次事故是地铁5号线大西盾构区间二号联络通道在施工中，突然涌水发生塌方导致。

案例4:2008年11月8日下午5:30左右，位于南京江宁区龙眠大道的地铁一号线南延线第15标段发生箱梁支架坍塌事故，7名工人被大量支架及沙袋压在下面，经过相关部门抢救，7名工人被先后救出，均不同程度受伤。

2)通过以上事故分析可以看出，施工人员的安全意识不强及施工现场的管理力度不够，是施工阶段的主要安全隐患和风险源。通过这些事故给我们的惨痛教训，在目前地铁工程大规模建设和技术人员人力严重不足的严峻情况下，施工单位更应该做到以下几点:首先是根据设计图纸，认真做好环境调查和复核工作，并根据实际情况制定合理的控制标准和防范风险源应对措施。其次，施工单位应加强施工现场管理，加强对施工作业人员技能培训及安全教育培训，通过风险事件的教育，使大家认识在任何一个很小的施工环节发生疏漏，都可能导致大的安全事故发生。

3.3 建设单位、监理单位及第三方监测单位共同做好地铁建设安全风险控制工作

地铁车站施工过程中，建设单位应及时了解现场施工情况，发现现场存在安全问题及安全隐患时，及时提醒监理单位及施工单位，必要时要求现场暂停施工。监理单位须做好其本职工作，督促检查施工单位必须严格按设计图纸施工。对每道施工工序按设计图纸及规范要求进行验收，对规范中要求监理旁站的关键部位、关键工序、关键作业进行全过程旁站。第三方监测单位须严格按监测合同对基坑实施监测，按要求频率采集地表沉降量、桩体倾斜、桩体钢筋应力、钢支承轴力、桩顶位移、支护结构变形、支护结构倾斜等监测数据，当发现采集数据接近或超过设计允许值时，及时告知施工单位并共同分析原因，选择相应措施;当发现采集数据接近预警值时，及时通知参建各方，要求现场暂停施工，现场施工人员迅速撤离现场。

4 结语

风险控制是一个系统工程，需要参与地铁建设的各个单位都要有足够的重视，建设过程中的各个环节都不能放松。为有效的控制地铁车站施工安全风险，首先要从勘查、设计阶段引起足够重视。勘查阶段要查明工程区域存在的软弱地层、特殊地层、地下空洞等不良地层。设计阶段通过合理的计算分析，给出安全可靠的技术方案。施工阶段，施工单位应认真重视各个风险点，严格按照设计要求施工，同时加强施工管理，提高施工技术水平，增强施工人员安全意识，防患于未然。通过对地铁车站结构全过程的风险控制，地铁建设过程中的安全事故就会大大减少。

［1］ 候艳娟，张顶立，李鹏飞.北京地铁施工安全事故分析及防治对策［J］.北京交通大学学报，2009，33(3):23-24.

［2］ 梁大庆.浅谈铁路及公路施工中的主要风险因素［J］.山西建筑，2010，36(5):207-208.