地铁工程建设风险分析与管理对策

2016-03-18王传霖中铁四局集团有限公司安徽合肥230023

安徽建筑 2016年2期

王传霖（中铁四局集团有限公司，安徽合肥 230023）

地铁工程建设风险分析与管理对策

王传霖（中铁四局集团有限公司，安徽合肥 230023）

我国目前各大城市都正在大力发展城市地铁交通，但由于地铁工程的复杂性以及在建设过程中存在着众多不确定因素，地铁施工面临大量风险。全国各地频发的地铁工程事故，也说明实施和规范城市地铁工程建设风险管理的必要性。地铁工程项目风险管理已越来越受到工程建设领域的关注。文章根据地铁工程建设的特点，就当前我国城市地铁工程建设中存在的问题及风险进行分析探讨，并据此从地铁建设管理方面提出风险控制对策，以期能为地铁工程建设风险防范提供参考和借鉴。

地铁工程；风险分析；管理对策

0 前言

近年来，随着我国城市化进程不断提高，城市地铁建设快速发展［1］，目前已有40个城市获准修建地铁工程，可以预期，我国很多城市即将步入地铁时代。

城市地铁的快速发展，对于改善日益拥堵的城市交通压力无疑具有重要意义。但是，地铁工程一般都是位于城市密集区的地下工程，不仅建设场地周边环境复杂（往往周边建（构）筑物及管线众多），而且地铁工程作为地下工程所处水文地质条件也复杂多变，施工难度大，潜在施工风险多［2］，而且往往风险损失巨大。

鉴于地铁工程建设风险大，社会关注度高，对我国目前地铁工程建设中存在的问题及潜在风险进行分析探讨，并据此找到安全管理对策，是实现地铁工程建设安全管理目标的基本前提。全国各地频发的地铁工程事故［3］，也说明实施和规范地铁工程建设风险管理已势在必行。

1 地铁工程建设特点［4］

1.1 地铁工程类型复杂且地下工程占比高

一条地铁线路可能同时涵盖地下工程、地面工程、桥梁工程、轨道工程等，地铁工程类型较为复杂，且一般情况下主要以地下工程为主，地下工程占比高。北京地铁曾就地下线和地面线工程事故做过统计，其中地下线事故占96%，地面线和高架线仅占4%。可见，地铁地下工程风险很高。

1.2 工程水文、地质条件复杂

地铁工程一般以地下工程为主，地下工程又主要涉及岩土工程，而岩土体在其形成过程中往往要经受多种地质作用，因而有着复杂的结构和地应力场环境。且不同地区的岩土体，由于其所经历的地质作用过程不同，其工程性质也往往差异很大。因此地下工程所涉及的岩土体的工程性质不仅复杂而且具有很强的区域性特征，不确定因素多。如上海地区以高压缩性软土地层为主；而广州地区号称地质博物馆，不仅有海陆交互相软土、富水砂层沉积区，而且也有花岗岩、碎屑岩、灰岩等分布区。因此，地铁工程的设计、施工必须根据工程所处建设场地地质条件的变化因地制宜。由于水文、地质条件的复杂多变，类似工程在不同区域或不同地质条件下会面临不同风险，从而也大大增加了地铁工程施工的不确定性和风险性。

1.3 工程周边环境复杂且变形控制难度大

地铁工程大部分建设在城区内，建设场地周边往往有密集居民区，建筑物和构筑物众多，给排水管、燃气管、热力管线、电力管线、通信管线等地下管网密布，甚至还经常需要穿越地铁、道路、铁路、河流、桥梁、住宅、商场等既有建（构）筑物和管线。为了确保周边环境安全，在施工过程中对周边环境变形控制要求很高，变形控制难度大，甚至已经成为地铁工程设计施工中的主要控制性因素［5］。特别，当建设场地临近重要建（构）筑物或管线时，其变形控制难度更大。此外，地铁车站一般都设在城市主干道下方，车流量大，施工过程中交通导改工作难度大，施工安全控制要求十分严格。复杂的环境条件必然给施工带来众多风险。

1.4 施工工艺复杂

由于城市地铁工程复杂的地质条件和周边环境条件，城市地下工程的施工工艺复杂。目前地铁工程普遍采用的施工方法有如明挖法、暗挖法、盖挖顺作法、盖挖逆作法、盾构法、洞桩法（PBA法）、冻结法、管幕法、沉管法、TBM法等。复杂的施工工艺涉及的专业工种及人员众多，且相互交叉，施工过程中极易引发各类风险，安全风险大。

2 地铁工程建设中存在的主要问题

由于地铁工程建设风险大，城市地铁建设的社会关注度高，地铁工程建设过程中暴露出的问题也日益受到社会的高度关注。

2.1 风险管理缺乏整体系统规划

地铁工程投资规模大、线路长、标段多、建设周期长、周边环境复杂，涉及的专业多，施工工艺复杂，难度大，工程建设情况复杂，是一项复杂的系统工程。项目涉及的业主、建设单位、勘察设计单位、施工单位、供应商、监理及监测单位等各参建方之间存在着错综复杂的关系，建设各方之间协调难度大，整个工程的风险管理工作异常复杂。因此，建设单位应在项目建设之初就要制定出系统、全面的整体风险管理策划方案，以期对工程建设全过程实施有效的风险管理。然而，目前我国地铁建设单位普遍在风险管理方面缺乏整体规划，导致工程风险管理责任主体不明确，管理秩序不明晰，风险管理有效性得不到充分发挥，给地铁建设各阶段埋下诸多安全隐患。

2.2 地铁工程项目在规划阶段的风险管理需要加强

地铁工程投资规模大、建设周期长，其前期规划质量对后期项目顺利开展起着决定性作用。地铁工程规划阶段风险管理的主要工作是结合城市总体规划，考虑规划需求及周边实际环境，通过比选，拟定工程建设总体方案，基本确定工程线路，重点分析地铁的线位与站位选址风险，分析拟定线路潜在的重大风险因素。而目前我国地铁工程项目仍然存在边规划、边建设、边修改的“三边”工程，其中可能存在线路布局及站位设置不合理、风险评估不充分等问题，从而不能有效规避或降低后续建设各阶段中潜在的重大风险因素。

2.3 对可行性研究重视程度不够［6］，可研报告缺乏对工程实施的有效指导

可行性研究是在规划方案的原则指导下，全面系统地对工程实施的可行性、必要性，从技术、经济、环境影响等方面进行全面细致的调查研究，其中包括现场风险调查、可行性方案风险评估等内容。可行性研究报告是城市地铁工程立项审批的纲领性文件，是后续工作的指导依据。但在实际工作中有些观点认为可行性研究只是为了完成工程审批的需要，工程后续工作才是关键，从而使可行性研究得不到应有的重视，投入不足，可行性研究报告编制深度不够，缺乏对工程实施的有效指导，给后续工作带来较大影响。如在有些可行性研究阶段，对线路走向、可能的工法、敷设方式、工程沿线重要建（构）筑物、管线等在实施过程中的安全风险估计不充分，开展的安全评价工作针对性、专业性不够，对设计方案的风险规避及保护方案的指导性不强，从而增加了工程实施过程中的安全风险。

2.4 工程勘察深度不足

地铁工程勘察有两个显著特点：一是在城市繁华地段勘察；二是在未被征用场地勘察。地铁工程勘察受到限制多，干扰大，勘察难度大，工程勘察深度往往难以完全满足工程建设安全与风险控制要求。

勘察内容不全面。由于地铁工程周边环境条件复杂，受城市环境条件和拆迁的影响，勘察孔的布置、勘探方法的选择等往往会受到限制或存在困难，从而导致勘察方案不全面，勘察深度不够。勘察方案不全面还表现在一些特殊试验指标往往容易被忽视。由于地铁工程的特殊性和地铁建设场地地质条件的多样性，地铁岩土工程勘察具有自身的特殊性。不同的线路敷设方式、工法和结构形式对岩土工程勘察提出了不同的要求和侧重点。除了需要查明岩土体的一般物理、力学性质外，还应根据地质条件、结构形式、施工方法要求等取得相关特殊试验指标，如侧压力系数、泊松比、地下水流速、热物理参数等。这些特殊试验指标在勘察中往往很容易被忽视，而这些被忽视的特殊试验指标在某些情况下却是地铁工程中的重点勘察内容。如对于冻结法施工区段，地质勘察不仅要查明地层含水量，其地下水流速、开挖范围内岩土体温度等指标也都是重点勘察内容。

参数取值不可靠。由于地铁工程规模大，建设周期长，勘察与施工之间的时间跨度大，勘察与施工期间水文地质条件可能已经发生了较大变化，从而降低了勘察资料的可靠性。

环境调查工作不全面、不可靠。目前，一方面缺乏明确的环境调查与环境评估的规范性要求；另一方面，受现有城市条块管理的限制以及存在产权单位的配合问题，环境调查工作实施困难，调查结果的可靠性、全面性难以保证。环境调查难以周密、可靠也常常为地铁工程建设埋下潜在风险。

经过大量工程实践，虽然我国勘察技术人员已经积累了丰富的地铁岩土工程勘察经验，勘察水平不断提高。但是，依然还有很多地质问题需要解决，地铁勘察方法和基础理论的研究还有待加强［7］。

2.5 地下工程设计方法及理论依然很不成熟

由于岩土体性质的复杂性、多变性以及人们认知的局限性，迄今为止，有关地下工程的设计方法和设计理论还很不成熟，这主要表现在以下几个方面。

①由于岩土体分布、性质具有显著的变异性和离散性，以及勘探手段、试验方法的局限性，很难得到准确的岩土体物理、力学等指标。

②设计计算所采用的模型（包括本构关系、边界条件、计算参数等）与工程实际情况还存在着较大差异。

③由于地下工程施工方法的多样性以及施工过程状态的多变性，目前的设计理论和方法还很难准确模拟实际施工的动态变化过程。

④地下工程施工变形预测理论和方法还很不成熟。地下工程建设施工的主要风险之一是来自于施工引起的土体变形对周边环境的影响。地下工程设计正在经历由强度控制设计转变为变形控制设计，而变形控制设计比强度控制设计难度更大［8］。地下工程变形控制研究越来越得到重视，并已经成为岩土工程研究中的一个新领域。国内许多学者对此展开了研究，虽然已经取得了一些有意义的成果，如侯学渊［9］、聂宗泉［10］、刘小丽［11］等提出的地面沉降评估方法在软土地区工程实践中就显示出较好的实用性。但总体上，地下工程施工变形预测方法和理论还远不成熟，目前还无法对地下工程施工变形作出准确预测。

基于地下工程所具有的随机性、模糊性、信息不完全和不确定性等特点，目前由地下工程的设计计算所确定的安全控制指标尚不能完全规避由设计方法或理论缺陷所带来的安全风险。因此，地铁工程建设必须采用信息化施工方法，实行风险动态管理。

2.6 施工阶段风险管理需要进一步完善

①安全风险管理体系、安全防范和预警机制需要进一步完善。

②现场预警、应急救援与应急响应能力需加强。

③各类信息传递与发布的及时性、有效性有待提高。

④高素质的管理及专业技术人员普遍匮乏。

2.7 安全生产信息化建设相对落后

随着地铁建设规模的不断扩大，地铁工程建设安全管理形势也愈发严峻，地铁工程安全需要实现信息化管理。目前，我国不少城市的地铁施工都已经建立了各类安全风险信息管理系统，主要包括网络传输、监测及第三方监测系统、安全巡视信息管理系统、视频监控系统等。如上海的“工程远程监控管理系统”和北京的“施工安全风险监控系统”等，但大部分城市地铁工程项目所采用的信息管理系统功能还比较单一，仅仅停留在监测信息和远程监控系统的开发和使用上，信息传递也还不够通畅。构建信息流畅的多功能协同工作的先进的风险管理信息系统无疑可为地铁施工风险控制提供有力保障。

3 地铁工程建设风险防范管理对策

地铁工程存在风险及事故多发固然有其客观原因：工程地质及周边环境的复杂性、地下工程设计方法及计算理论的不完善、施工经验不足等。但更主要的或许还是“人”自身的原因：地铁工程风险管理意识不强、安全管理目标不明确、安全管理体系不健全、风险管理系统信息流通不畅、不遵守基本建设程序等。为有效控制地铁工程各类风险，必须强化地铁工程建设风险管理。

3.1 牢固树立地铁工程建设风险管理意识

要充分认识到地铁工程的高风险性，潜在建设风险多，风险损失大，社会关注度高。全国各地不断发生的地铁工程事故也说明了当前高度重视地铁工程建设风险防范的必要性和紧迫性。如果不能充分认识到地铁工程建设的高风险性是客观存在的，如果在思想上对地铁工程的高风险性不能高度重视，那么即使我们已经具备了完善的地铁工程相关规范、规程、技术标准和法律法规，健全的工程风险管理体系，也不能有效地规避或降低工程建设风险。道理很简单，如果工程建设各参建方及相关人员对地铁工程风险防范意识不强，责任心不强，有规不依，有法不遵，那么再完善的规范、标准也形同虚设。如果我们的“管理链”依然不严密，“管理环”形同虚拟，半天就审查一条线的工程可行性研究，两天审查一条线的初步设计，甚至在工程全面开工之后才进行初步设计审查；在召开设计、施工等方案审查会前，不事前发相关资料，不提出需讨论的问题及需考虑的重点与难点，开会只是为了完成手续，管理只是走形式，那么再健全的风险管理体系也很难奏效。因此，只有从思想上充分认识到地铁工程建设中的高风险性，牢固树立风险意识，高度重视风险管理，才能从根本上规避或降低地铁工程建设风险。

3.2 健全安全管理体系

安全管理体系必须明确总体目标、阶段性目标以及安全方针，并对安全责任和职能进行合理规划，建立完善的组织机构和工作机制。

管理体系的组织架构应明确各层级部门纵横向的管理、决策关系，最终达到安全生产的目的。

管理体系中的安全技术防范制度应以技术防范和实体防范为手段，建立一种具有监测、监督、有序反馈的安全防范保障系统。

管理体系责任制度应完善各类安全生产责任制、安全管理制度和应急救援制度等。各种责任制度纵向是指从最高管理者到每个作业人员，横向则包括各个部门的每个岗位。

管理体系中应包含员工安全培训教育。由于我国目前许多城市都正在兴建地铁，地铁专业技术人员及管理人员普遍匮乏，尤其需要加强对员工培训，使从业人员具备安全生产基本技能和知识。

地铁工程建设风险管理，应从工程规划、可行性研究、勘察设计、施工等各个环节实施全过程的建设风险管理。

健全安全管理体系具体应注意以下几方面：

①地铁工程在规划阶段进行有效的风险管理，是做好地铁建设其它阶段（勘察设计、施工、运营等）风险管理的关键。地铁工程规划阶段风险管理实际上是一项决策问题，需要系统了解工程所在区域地质及周边环境情况。规划阶段应对多种规划方案进行风险评估，分析其中潜在的重大风险因素。规划阶段主要风险因素应考虑线位和站位选择及敷设方式是否得当、沿线有无重大不良地质和周边环境条件等，规避和降低由于线位、站位及施工方法等不合理规划所带来的潜在风险。

②可行性研究阶段风险管理的关键是要做好工程现场风险调查和可行性方案风险评估。重点是要对重要且特殊的结构设计和施工方法风险、施工和运营期间环境影响风险进行分析，提出规避或降低可行性方案风险的处置措施，并确定推荐方案。

③总体设计风险控制与管理，应对工程总体技术标准和要求、线路敷设方式、重难点区间和车站施工方法、各系统总体设计方案等进行风险评估；复查建设场地地质灾害评估、环境影响评价、地震安全评价等专题研究报告。初步设计风险管理的重点是对选择的设计参数及确定的计算模型进行风险分析，同时对结构形式的合理性和经济性进行风险分析。施工图设计风险管理的重点主要是明确信息化施工中现场监控量测要求，并提出风险预警控制指标。此外，设计单位应充分注意对相关单位就设计意图、施工要求做好设计交底，并与相关单位进行充分的风险沟通与交流。

④地铁工程施工过程中的风险管理是工程建设风险管理的核心，是有效控制工程建设风险的关键阶段。地铁工程施工应重点关注以下特殊或复杂条件下的施工风险：基坑工程施工、邻近或穿越既有建（构）筑物或地下障碍物施工、穿越江河湖泊地段施工、浅覆土层施工、盾构接收和始发施工、联络通道施工、隧道小曲率或大坡度或小净距区段施工、特殊地质条件或复杂地段施工。超过一定规模的危险性较大地铁工程，其安全技术方案应组织专家论证［12］。

施工期间，建设单位应全过程参与现场风险管理，负责组织和监督现场施工风险管理实施；设计单位应负责施工风险管理监督，制定重大风险预警指标，参与制定周边环境保护措施，指导施工单位风险管理方案；施工单位应负责现场风险管理措施的执行和落实，结合施工组织设计拟定风险管理计划，建立施工风险实施细则，切实做到信息化施工，实行风险动态管理。

⑤建设单位应依法履行职责，遵循基本建设程序，充分发挥其组织、监督及协调作用，为施工单位创造安全施工生产的基本条件。

3.3 完善风险技术管理系统

地铁建设风险技术管理系统是整个管理系统的核心，主要由地铁工程专业技术人员和管理人员组成，其工作内容主要包括：

在国家、行业、地方规范和规程基础上，认真总结国内外地铁建设经验，结合地方地铁工程建设的特点和经验，因地制宜地进一步规范、完善各参建单位在安全风险技术管理方面的工作责任及工作内容，强化对风险源的安全管理。在施工前期，规范、完善各建设阶段技术论证程序及各阶段成果文件所应涵盖的安全风险技术管理内容；在施工过程中，以监控量测和安全状态评估为基础，规范、完善安全风险的预测、预控和处理程序，并加强对安全管理技术标准实施情况的监督管理，从源头上杜绝安全事故隐患。

3.4 重视构建风险管理信息系统

构建一个性能良好、信息流畅、结构合理的风险管理信息系统，可显著提高安全风险管理工作效率，增强施工风险防范保障能力。

风险管理信息系统应具备技术信息整合利用功能和安全风险管理功能。一方面，该系统能提高监测数据、工况与巡视等技术信息的收集、传递和整合效率，能对大量资料信息进行及时处理、预警并反馈，实现安全风险管理信息化、网络化、规范化、制度化，提高施工安全保障能力。另一方面，该系统应能实时监控、及时预警，能及时评估和预测施工风险水平和变化趋势，提高风险预测和防控能力，使安全风险降到最低。

安全风险管理信息系统，可根据地铁工程的规模与使用的对象实际情况，实现以下基本功能：

①监测数据的收集、传递和整合子系统；

②施工工况与现场巡视情况上报与查询子系统；

③数据分析子系统（实现计算机辅助分析和评价，使安全评价更加科学化）；

④风险自动通信、协同处理、预警、报警子系统；

⑤安全风险档案管理子系统；

⑥工程安全风险评估与综合判定专家系统；

⑦应急预案数据库、安全文件和案例数据库（为应急管理提供信息，增加预测预防能力）。

风险管理信息系统能否有效发挥作用，主要取决于以下几点：

①系统的日常管理能否正常化；

②系统内施工信息、监测数据等各类信息流通是否通畅；

③系统内信息处理和数据分析是否及时准确；

④各级管理部门及相关人员对系统反馈信息能否及时响应。

要想风险管理信息系统能充分发挥风险防范作用，关键是不能让该信息系统仅仅作为摆设，而应在地铁建设实践中不断地对其进行完善、提高。

3.5 实行施工风险动态管理［13］

随着工程施工进展，地下工程施工易受天气条件和环境条件影响，工程施工风险可能会动态变化，所以，地铁工程施工必须实施风险动态管理。利用现场监测信息和风险记录，进行动态的风险分析与决策，实现施工风险动态跟踪与控制。目前，北京、上海、广州等部分城市已在地铁工程建设中尝试施工风险动态管理，由建设单位组织，依据前期各阶段完成的工程建设风险管理基础资料，结合施工进度和周边条件变化情况，动态地对现场及后续潜在的施工风险进行分析与评估；同时，利用现场施工风险记录资料和施工参数、环境监测等反馈信息，对工程施工风险开展跟踪与反馈。实施地铁工程风险动态管理，不仅保证了工程施工风险管理的连续性和有效性，而且也有利于预警施工过程中由于工程边界条件变化而引发的新风险，为调整施工参数、优化完善方案，及时处置、控制施工风险提供了保证。