邻近既有地铁线的新建地铁工程施工安全风险管理研究

2021-11-09吕红达中交路桥北方工程有限公司

门窗 2021年6期

吕红达中交路桥北方工程有限公司

1 前言

随着社会经济发展水平日益提升，城市的交通运输网络的构建受到大中的广泛关注，要满足逐渐增长的交通运输需求，还需对整个城市内运营线路的扩展提高重视。组织开展新建地铁工程的施工工作，离不开对现有运营环境的综合考虑，以及邻近区域范围内存在的既有地铁线。一方面避免对现有线路的运营带来负面影响，另一方面在于充分考虑并考察施工场地的地质地形情况，为新建地铁工程施工工作的顺利开展奠定良好基础。

2 邻近既有地铁线的新建地铁工程施工安全风险管理常见问题

2.1 工法不同下工程施工风险

分类讨论邻近施工工程的情况，应站在对所有可能形成的施工工况予以全面考虑的基础上，将不同类型的风险因素予以合理划分。现阶段分类邻近工况，可以从两方面入手，一是参照接近程度，二是参照工法的不同。若在实际的风险管理工作中运用单一化的分类方式，难以将邻近施工工况下工程项目的施工风险全面反映出来。在识别新建地铁工程施工面临的安全风险时，除了要考虑到新建线路采用的施工工法，还要考虑到其与邻近既有线路间的位置管理，以及二者间是否存在相互影响位置。如图1所示，某地铁站推进过程中采用克泥效工法在盾体注入克泥效，推进后采用深层注浆进行管片壁后注浆填充等，最终成功克服了富水砂层穿越地铁1号线施工难题。图示中余杭站至许村站盾构区间双线成功穿越地铁1号线进一步验证了前期施工方案的可行性及合理性，为全线盾构顺利贯通打下了坚实基础。

图1 工程实例效果图

对于新建线路的地铁工程来说，其对施工工法的选择与使用不仅会对自身整体作业难度带来直接影响，也会直接影响对对既有线路形变现象的控制与管理。

当前，有三种常见的工法在城市地铁工程施工中得到普遍应用，①明挖法。②浅埋暗挖法。③盾构法。运用的施工工法存在差异，也会在很大程度上直接影响既有线路风险管理的布置与规划。需要充分考虑到工艺的可控性、地层与环境的适应性，以及变形控制方面的预防与补偿措施等。工艺可控主要考虑到在将不同的工法运用到实际施工工作时，各项关键作业工序的整体完成质量能够满足标准，且可控程度的大小，地层与环境适应性，主要是在工法不同的情况下，其能够使用与多样化的水文地质环境[1]。

而控制沉降程度，主要是在工法不同的情况下，需要采用或选择主动性、补偿控制等有效措施，以便实现对既有线变形的科学控制。不确定性的工法作业给地铁工程施工的风险管理工作带来较大困难。

2.2 空间位置不同下工程施工风险

新建地铁工程与既有地铁线间的位置关系也会对施工工作的布置与规划产生一定影响，除了会影响到既有地铁线的运营状态，还会对整个作业环节的管理与布置起到决定性作用，应充分考虑到既有线结构变形的特点。对于邻近既有线施工来说，空间位置不同带来的安全风险较多，需要将其结构物情况、水文地质情况、对既有线运营的影响，以及对既有线结构的影响等多方面因素予以结合起来。结构物主要指工程项目施工场地周边的管线、建筑物等。

组织开展新建线路的施工工作，可能会引起既有地铁线结构的变化，这便是对既有线结构的影响[2]。而若是布置规划新线施工工作，也会直接影响到既有线路的客运组织，以及其正常运营情况，这便是对既有线运营的影响。新建线路的施工工作也会对周边区域的原始地层产生影响，如改变其整体结构应力状态、损失地层、亦或是导致后期土体出现固结现象等。组织规划新建地铁线路的过程施工工作，除了需要考量其施工工艺、各部分的结构形式，还需要考量到车站的建设，以及区间结构的结构体量，这对既有线路产生的影响也会各不相同的，在很大程度上直接增加了全施工过程中安全管理的工作量。

3 邻近既有地铁线的新建地铁工程施工安全风险评估

3.1 评估程序

测量并评价施工风险，是进行观察施工安全风险管理工作的首要任务，对于具有邻近既有线的新建地铁工程来说，评估各个作业环节内的风险，关键在于对施工工作可能对既有线路运营造成的影响进行精准计算，在此基础上科学的评估、判断既有地铁线路的运营安全、结构安全是否会受到新线施工带来的过大影响。这也给风险评估与管理工作提出了更高挑战。

当前，许多地铁工程在组织进行施工工作阶段内都进行了风险评估，但观察分析其实际工作情况，可以发现存在较多问题，有序进行对新建线路施工风险评估工作，还需借助于专门的地层分析软件，以邻近既有线施工工作的整个过程为基准，构建抽象化的模型，然后对新线施工对既有线路带来的变形影响予以模拟计算，对既有线的变形值进行估算。全面调查并核实既有地铁线的整体结构、轨道的运营显著，以及各部分的限界情况，参照地铁运营单位给出的指导建议，明确既有线在新线施工情况下变形程度的控制指标。最后，针对实际施工涉及的穿越工况问题，采取有效的保护措施辅助防护既有线的轨道。在实际风险评估的工作中，部分工作人员在调查既有线运营现状时，往往区域形式化，未能切实地调查真实有效的资料，依赖于自身以往的工作经验确定既有线控制指标，导致指标的针对性、客观性不足。在评估风险工作中，没有对新建线路施工工作自身存在的安全风险予以综合考虑，导致对整个作业方案可行性的评估不足。并未将施工单位的实际管理能力、工艺技术的应用，以及施工人员的技能水平等划入到风险评估与管理的范围内。

3.2 评估内容

评估邻近既有线的施工风险，主要是对既有地铁线路的实际运营状态予以全面掌握，综合汇总成参考文件，为制定施工技术方案、编制各类控制标准等提供可靠意见，不仅可以提高隧道施工工作的可行性，还可以最大程度上降低既有线路运营面临风险的几率。获取真实准确的评估结果，也便于合理科学地制定控制各项风险的指标，避免对既有地铁正常运营的安全控制带来负面干扰。在组织开展对既有地铁线路运营情况的评估工作时，应调查有关其现状的各项数据资料，做好监测与评估工作，然后针对区间施工可能对现有地铁运营产生的附加影响，编制风险控制指标，明确变形限值。资料主要包括竣工资料与养护资料，了解既有线是否存在裂缝、渗漏水问题，亦或是表面混凝土破损情况等。在限界方面，主要需要掌握车辆、设备与建筑的限界情况。

4 邻近既有地铁线的新建地铁工程施工安全风险管理对策

4.1 风险监测

4.1.1 现场巡视

监测工程项目施工风险，需要严格参照指定的实施方案，观测风险控制目标，了解并掌握其风险、风险因素的变化情况，做好信息反馈，再为新建地铁工程的施工工作提供科学有效的指导。实施对邻近既有地铁线的新建地铁工程的施工安全风险管理工作，需要着重监测新建线路的施工情况，以及既有线路的运营是否受到干扰与影响，通过现场巡视等方法，及时回馈有关的风险监测信息。例如，在变形监测方面，应重点关注与既有地铁线路结构相穿越的施工环节，准确地监测既有线路的形变情况，并评估并判断其是否会对日常的正常运营安全造成严重影响。应在确保既有线路工作状态不受影响的基础上，合理安排新建线路的施工计划、施工安排以及作业进度等。

4.1.2 风险监测信息反馈

反馈风险监测的各项数据，主要是便于分析有价值的检测信息，为现场施工工作的开展提供指导。通常情况下，需要加强对反馈速度、回馈对象要求的管理，实时监测既有地铁线路的运营状态，避免出现较大的变形情况，保障线路列车的运行正常。

4.2 风险控制

4.2.1 风险分级管理

以分析与监测风险的数据信息为基础，采取适宜的针对性应对措施，控制风险影响在允许范围内，是风险控制的基本概念。展开对邻近既有线路新建地铁工程施工工作的风险管理，应加强对既有线变形的控制与管理，为线路运行的安全性与稳定性提供必要保障。对于管理人员来说，可以以控制各环节作业规范性为着手点，降低整个施工过程的偶然性，满足既有线控制指标的要求，提高现场作业的工艺技术水平。采用分级管理的模式，评判风险的大小与影响程度，模糊量化风险评估结果。可以借助于模拟计算，亦或是结合以往工作实践经验，明确量化的数值，确定施工阶段内各部分变形控制的具体指标与措施，针对性地展开风险管控活动。

4.2.2 构建风险预警机制

构建风险预警机制，也是工程施工安全风险管理工作中的要点内容，在风险监控阶段，需要再分析评估与识别风险的结果。借助于可靠的预警机制，确保实际施工阶段内潜在的风险或安全隐患能够被快速及时地发现，规避风险事故的发生。在邻近既有线施工工作的新线建设方面，主要是参照其不同的安全状态，划分为三个等级：①监测预警；②巡视预警；③综合预警。管理人员应根据各类预警风险等级的不同，做好相应的安全管理工作。