地下工程关键安全危险源识别

何永保 庄均禄

1 危险源的定义及识别方法

危险源是指可能导致伤害或疾病、财产损失、工作环境破坏或这些情况组合的根源或状态。施工安全危险源是指由于施工活动，可能导致施工现场及周围区域人员伤亡的潜在不安全因素。控制安全事故的发生，必须首先辨识危险源，然后才能采取相应的措施控制危险源带来的安全风险。

安全危险源一般可以从时间和空间两个方面进行辨识，时间主要是指施工的流程，安全事故往往跟施工的关键环节作业不到位有关系;而空间主要是指施工的环境，包括周边环境及作业现场环境。

安全风险源之间是相互联系的，它们不但能通过一定的相互关系和约束条件形成复合风险源，还能互为影响因素，在一定条件下相互触发。因此，不能孤立地对风险源进行分析，而要以联系的观点进行分析。在地下工程项目施工的安全风险源中，有些风险源对项目的潜在影响程度最为显著，这类风险源被称为关键风险源。确定关键安全风险源有利于对安全风险的有效控制，降低风险的不利影响。

一些安全事故发生以后，常常诱发出一连串的其他安全事故接连发生，这种现象叫安全风险链。风险链中最早发生的起作用的安全风险源称为原生安全危险源;而由原生安全危险源所诱导出来的危险源则称为次生安全危险源，由此还可以导生出一系列其他安全事故，这些可泛称为衍生安全危险源。当然，安全事故发生的过程往往是很复杂的，有时候一种安全事故可由几种安全危险源引起，或者一种安全危险源会同时引起好几种不同的安全事故。这些安全危险源中既有突发性的，如物体打击、高处坠落、土体坍塌;也有如渗水、管涌、地面沉降、隆起等在较长时间中才能逐渐显现的渐变性的安全危险源。

在地下工程施工过程中，不同的施工方法、不同的地质条件发生事故的类型和概率不尽相同，甚至在同一地质条件下的同一隧道的不同部位，事故发生的类型和概率也相差很大。下面针对几种常见的施工方法进行关键危险源的辨识。

2 明挖法危险源识别

地铁明挖法施工过程根据其施工、开挖方法可分为支护型开挖和无支护型开挖两种方式。其中，有支护的明挖法基坑施工过程主要包括以下内容:围护结构、支撑体系、土方开挖(工艺及设施)、降水工程、地基加固、监测、环境保护工程。无支护的明挖法放坡开挖一般包括以下内容:降水工程、土方开挖、地基加固及土坡护面。

地铁明挖法施工过程中深基坑支护体系主要包括挡土结构和支撑结构。挡土结构主要用来承受土压力、水压力的作用;支撑结构主要用来支撑挡土结构，保持深基坑内的整体稳定性和刚度。常用的挡土结构主要有重力式水泥土搅拌桩、钢筋混凝土灌注桩、地下连续墙、SMW工法、高压旋喷桩、预制混凝土板桩、钢板桩等。常用的支撑结构主要形式为内支撑以及外拉锚等。

对于无支护的放坡开挖由于设计放坡太陡，或雨水管道漏水等原因导致土体抗剪强度降低，引起基坑边土体滑坡。

国内如北京、上海、天津、深圳、广州、南京等地的城市地铁建设中，由于受周边环境条件所限，地铁明挖法普遍是以支护开挖为主要形式。因此以下介绍的事故类型集中在有支护的基坑开挖过程中。正是由于地铁明挖法多以深基坑有支护体系开挖形式为主，因此地铁明挖法也就具备了深基坑施工过程的主要特点［1-3］。

明挖法施工程序一般可以分为:围护结构施工→内部土方开挖→工程结构施工→管线恢复及覆土。由于降水施工过程、围护施工过程、开挖施工过程是基坑有支护开挖过程中的关键工序，而深基坑工程事故形式与支护结构形式、工程地质、水文地质差异很多，产生深基坑工程事故的原因很复杂，对其严格分类是很困难的，粗略的分类如图1所示。

图1 基坑工程事故分类

3 盾构法危险源识别

盾构法施工的工序较为复杂且施工精度及技术含量很高，利用盾构作为开挖地下土体及支护土体和拼装隧道衬砌的机具，掘进一环，拼装一环，循环工作，直至完成整条隧道，其主要施工步骤为:

1)在盾构法施工隧道的起始端和终端各建一个工作井，分别称为始发井和到达井(或称拼装室、拆卸室);

2)盾构在端头井内拼装就位;

3)洞口地层加固;

4)依靠盾构千斤顶推力(作用在已拼装好的衬砌环和工作井后壁上)将盾构从起始工作井的墙壁开孔处推出(此工序为盾构出洞);

5)盾构在地层中沿着设计轴线推进，在推进的同时不断出土和安装衬砌管片;

6)及时向衬砌背后的空隙注浆，防止地层移动和固定衬砌环位置;

7)盾构进入终端工作井并被拆除(此工序为盾构进洞)，如施工需要，可穿越工作井或盾构过站再向前推进。

盾构法施工的主要安全危险源如图2所示。

图2 盾构法主要安全危险源

4 浅埋暗挖危险源识别

浅埋暗挖施工的基本作业由开挖和支护两大作业构成。前者是采用各种方法将隧道断面开挖成与设计轮廓相符的断面;而后者是确保施工过程和结构物运营过程的安全而采取的结构措施［4，5］(见图 3)。

图3 施工过程主要作业流程

图4 浅埋暗挖法主要安全危险源

暗挖施工需要人员长时间在地下开挖形成的空间中进行施工作业，风险较大，一旦发生事故，造成的人员伤亡情况较为严重。

浅埋暗挖法的重大危险源是管线断裂以及开挖过程中产生的土体坍塌和地面塌陷。要对周边管线进行保护，不能让管线有过大变形。否则就会造成管线开裂，引起漏水，导致事故发生，如图4所示。

在软弱地层中采用浅埋暗挖法施工的核心问题是在辅助工法中因水土流失而产生的地层沉降。矿山法的重大危险源——支撑(衬砌支护)失稳，危害表现为相邻建(构)筑物或地表变形严重或围岩坍塌或地下涌水。

5 结语

对地下工程施工安全危险源从时间和空间两个角度进行了识别，分析了这些危险源之间的相互作用，详细对明挖法施工、盾构法施工和浅埋暗挖施工工艺中的关键危险源进行辨识，得到各安全施工中需要重点关注要点，可供地下工程安全施工参考。

［1］ 赵志缙，应惠清.简明深基坑工程设计施工手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，2000:176-345.

［2］ 刘建航，侯学渊.基坑工程手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1997.

［3］ 龚晓南，高有潮.深基坑工程设计施工手册［M］.北京:中国建筑工业出版社，1998.

［4］ 江见鲸，龚晓南，王元清，等.建筑工程事故分析与处理［M］.北京:中国建筑工业出版社，1998.

［5］ 关宝树.地下工程概论［M］.成都:西南交通大学出版社，2001.