何 山
(宁波市轨道交通集团有限公司)
随着国民经济的日益增长和城市化进程的不断加快,城市人口急剧膨胀,城市边缘不断扩展,常规的公共交通已经难以适应现代客运交通的需要。轨道交通具有快速、正点、运量大、能耗低、乘坐舒适等优点,近年来得到迅速发展,北上广等城市的轨道交通客运量占比已经达到了城市公共交通的30%。从世界许多大都市的城市化发展历程来看,轨道交通在解决城市交通拥堵、城市合理规划布局等方面,都发挥了巨大的作用。我国政府也将发展轨道交通当作城市公共基础设施建设的重要组成部分。很多城市投入了大量人力和物力,进行了不同程度的城市轨道交通可行性研究和项目建设前期工作,开始布局城市轨道交通系统。
虽然轨道交通给人们的出行带来了便利,但是轨道交通工程建设存在许多潜在的事故风险,如地质危害、自然灾害、设计缺陷、施工管理弊病等。轨道交通因其建设周期长、技术含量高、施工风险性和社会影响性,导致施工事故多发且事故原因极其错综复杂。2004年4月20日,新加坡Nicoll Highway Station基坑塌方事故,形成100m×50m的路面坍塌,事故造成1人死亡、3人失踪。2008年11月15日,杭州地铁1号线湘湖车站发生塌陷事故,事故现场基坑钢支撑崩断、地连墙断裂,坑内外土体发生滑裂,造成基坑西侧100m×50m塌陷区,事故造成17人死亡、4人失踪,为中国地铁修建史上最大的事故。2013年8月18日,宁波轨道交通1号线发生贝雷梁支架坍塌事故,施工单位在对贝雷梁支架进行预压作业时,贝雷梁支架坍塌,导致底板上施工的6名工人坠落,事故造成2人遇难、4人重伤。在一起起的事故面前,我们不得不对轨道交通的安全问题感到忧虑,并且认真思考事故所暴露出来的问题以及我们本该采取的应急防范措施。轨道交通工程安全问题日渐成为社会关注的焦点,提高应急过程中的应急处置和快速响应能力,最大限度地降低事故造成的损失已经成为当前迫切需要解决的问题。
首先,健全的轨道交通应急体系可以为城市提供强大的支持保障。完善的轨道交通应急管理体系可以为轨道交通应急救援指挥提供针对性的信息获取、信息共享、自动预警、快速评估、辅助决策、命令发布、联动指挥等功能,实现快速响应、迅速控制灾情的目的。
其次,应急体系的完善与参建各方的利益息息相关。各参建单位的应急体系越完善,对于突发事件的预防和控制越能在实战中发挥作用,最大限度地减少事故造成的人员伤亡和财产损失及对环境产生的不利影响。
再次,完整的应急管理体系模式推进制度、法规、配套设施系统的更新完善。应急管理体系的落实对制度、法规及配套依赖性大,并在实际应急响应过程中促使其更新完善,以适应应急管理体系模式的更新变化。
1.宁波软土工程特性
宁波地处东海之滨,杭州湾南岸,市区甬江、姚江和奉化江三江交汇,宁波的海相软土地层主要由第四纪中期后的陆海相交互的松散沉积物组成,形成的淤泥质黏土和粉质黏土层厚度可达90—100m。这类软土具有高含水量、高压缩性、高流变性、高灵敏度、低渗透性、固结慢等特点,其土层自稳性极差,工程性质要比广州、上海等地的软土更差。有学者做了相关的试验,结果显示:宁波软土在受到严重扰动后强度仅为20%—30%,经长期变形破坏的土体,其抗剪强度仅为一般抗剪强度的40%—50%。
2.基坑工程事故类型
轨道交通基坑包括车站主体基坑和附属基坑,以车站为例,基坑开挖深度一般在15—30m,以狭长矩形居多,在宁波软黏土这种地质条件下,基坑开挖的时空效应非常明显。软土地区深基坑开挖风险较高,基坑容易坍塌,必须对开挖的全过程进行监测监控。
软土地区基坑工程常见的事故类型:(1)围护结构破坏或失稳:深基坑在向下开挖过程中,(地连墙、钻孔桩、工法桩)围护结构会产生连续变形,当变形发展到一定程度时,桩墙体发生崩断或者踢脚滑移,导致基坑坍塌。(2)严重渗漏造成地层空洞(塌陷):软土地区尤其是砂性土地层条件下,围护结构桩(墙)体因接缝夹泥或垂直度控制差等问题形成渗漏通道,动水裹携坑外土体通过渗漏通道进入基坑,形成坑内涌水涌砂和坑外地层空洞(塌陷)事故。(3)纵向滑坡和支撑失稳:软土自立性差,基坑开挖放坡不足或者暴雨冲刷造成纵向滑坡,导致整个支撑体系被冲垮。(4)承压水引起的基底突涌:超挖引起的承压水隔断层打通或降承压水头不力引起的基坑突涌。(5)基坑开挖引发的建构筑物不均匀沉降或压力管线爆裂等其他次生灾害。
3.区间工程事故类型
轨道交通区间工程主要包括区间隧道和联络通道,在软土地区,区间隧道开挖采用盾构法施工,联络通道开挖多采用冰冻法施工。宁波的淤泥质黏土因其高流变性、高灵敏度等特点,盾构在推进过程中参数设定和线型控制较为困难,周边环境保护难度大;盾构推进后土体扰动后固结慢、工后沉降时间长,拼装后的管片极易出现上浮。
软土地区区间工程常见的事故类型:(1)盾构进出洞事故。(2)盾构越江推进引起塌方事故。(3)盾构磕头或沉陷事故。(4)盾构穿越不明障碍物事故。(5)隧道内可燃气体、有毒有害气体事故。(6)联络通道施工事故。
市政管网是一个城市基础设施的重要组成部分,主要包括给水、雨污水、电力、电信、网络、热力管道等,市政管网通常敷设在地面以下,因此轨道交通施工经常会牵涉到市政管道的改迁或保护。宁波老城区的市政管道建设年代久远、敷设随意性大,在旧城改造和道路翻修过程中改迁多、废弃多,许多管网的原始资料在档案馆无从查证,同时产权单位的管线施工记录也不完整。换句话说,设计给定的施工影响范围内的地下管网材质、管径、埋深、平面位置等基本资料有可能与实际情况不相符合,甚至遗漏,这就加大了市政管网的保护难度,同时也给轨道交通施工埋下了风险隐患。如2013年1月,宁波轨道交通1号线一期工程江厦桥东站项目部在对一处路灯进行迁移施工时,原定开挖的路灯基础难以施工,工人向西偏移4米后再开挖,结果造成110KV电缆线被挖断,工人被高压电打伤,电力中断11天。该起事故发生的直接原因就是给定的电力管线设计资料不准确,假如设计图纸明确给出了该110KV电缆线的平面位置和埋深的话,施工方是不会贸然开挖的。此外,军用电缆在轨道交通施工中也时有发现,这些管网严格意义上并不属于市政管网,最大的特点是管线信息不对外公开,这也构成了宁波轨道交通施工的一个重要风险特征。
宁波地属北亚热带湿润季风气候,每年的7—10月为台汛期,过境台风正常维持在4—6个,台风所到之处带来大风和强降水天气,并引发山体滑坡、城区积涝等次生灾害,给轨道交通在建工程带来巨大威胁。如2012年台风“海葵”正面登陆宁波,给宁波带来了大暴雨,且强度大、时间长。据统计,短短20个小时内宁波市降雨量高达150mm,大大超出了水库、河道的水位警戒值,城区发生严重内涝,市政排水管网瘫痪,多处轨道交通在建基坑发生严重积水,2号线一台掘进施工的盾构机受淹,设备损毁严重。
针对防台防汛应急,宁波轨道交通建设指挥部与市气象站建立了信息合作机制,一旦有台风过境宁波,气象站将提前将相关讯息通知到指挥部相关部门,指挥部通知各参建单位启动防台应急响应。台汛期间,宁波轨道交通建设指挥部要求各处室及参建单位负责人必须坚守岗位,提前布防,积极准备。因此,防台抗汛成为宁波轨道交通应急管理的一项重要工作。
宁波轨道交通起步晚,生产管理经验相对不足,可供调配的社会应急资源相对稀缺。区别于大城市、中小城市在人才引进政策方面缺少足够的吸引力,本地高校少,能够与之开展的科研合作较少,行业精英智力匮乏。政府部门在政策制定方面滞后,企业各项管理制度尚未健全,管理者经常面临着摸着石头过河的境地,客观上加大了轨道交通的施工管理风险。如地铁保护区政策的制定不及时,造成1号线某盾构成型隧道内管片发生严重位移、开裂及渗水,事故的起因是隧道一侧10m处有一民用深基坑开挖,其设计和施工方案中均未考虑对地铁隧道的保护。政府层面,市里没有专门成立针对轨道交通的抢险技术力量,也没有建立行业智库。轨道交通建设公司和施工承包企业层面,应急实战机会和经验积累不足,抢险队伍技术薄弱且流动性大,抢险设备投入和应急战略物资储备较少,应急预案的科学性及适用性有待检验。社会层面,公众对轨道交通的整体认知水平不高,风险防范和避灾意识不强。因此,管理及资源劣势是宁波轨道交通开展应急管理工作的又一主要特征。
三级应急管理体系,即市一级、轨道交通集团公司级和施工项目部级三个层级,各层级的应急预案由各级主体单位独立编制,并组织专家评审。宁波的三级应急体系建立经历了由点到面、先易后难的过程,各级预案层次清晰且关键要素、侧重点突出,各级部门和参建单位在应急状态下职责划分明确,克服了中小城市在建立应急体系上的先天不足,值得其他中小城市学习借鉴。
应急预案的编制,主要参照国家安监总局令第17号《生产安全事故应急预案管理办法》执行。宁波要求承包商在工程开工前先行完成项目部级应急预案编制,预案内容以评审要素表作为编制依据之一,并做到与上级预案,即轨道交通集团公司预案相衔接。集团公司的预案主要内容包括规定各处室及下级预案中承包商的职责,同时要求与上级预案,即市级预案中相关政府部门进行工作对接。市级预案是三级应急体系中的第一级别预案,明确了政府各个职能部门在处理轨道交通事故时应当履行的职能和承担的责任。宁波将项目级预案下的现场处置方案列为预案的重点编制工作。由于轨道交通建设事故因其错综复杂和不确定性,现场处置方案的实施过程困难重重,宁波的做法是,充分发挥承包商和参建各方的集体智慧,听取他们的合理意见,分时段、分标段、分模块地完成现场处置方案。
监测监控管理是应急管理工作的重要组成部分。通过建立预防预警机制,宁波将应急管理工作整体前移,对现场隐患和警情进行动态把控,从而从根本上减少了重大事故的应急次数。宁波成立了以指挥专门部门、风险咨询单位和第三方监测单位为主体的监测监控管理中心,负责施工现场的监测跟踪、应急处置和动态风险控制。
轨道交通应急抢险队伍分为项目部级抢险队和指挥部级抢险队。以宁波为例,施工单位的应急抢险队由工程经验丰富的管理人员和技术工人组成,应急状态下统一服从项目经理指挥管理。指挥部的抢险队伍由某一项目标段的抢险队兼职,项目部负责日常管理工作,出险时,受指挥部调配;宁波轨道交通指挥部计划在今后组建本土化的应急抢险队伍,专门服务于轨道交通抢险需要。应急物资方面,各施工单位以合同为依据,配足抢险装备和器材,保证应急时刻能够及时响应。
地铁建设虽然有政府的支持和帮助,但也更需要周边居民和企业单位的理解支持,地铁项目在始建初期就应主动与社区街道、企业等取得联系,加强宣传和引导。此外,宁波轨道交通集团公司在应急体系建设过程中还同相关平行单位(如区轨道办、质检部门)建立了合作机制,邀请这些单位及部门参与应急演练观摩。施工单位的综合应急预案内容中还包括与附近医院、区轨道办、应急抢险物资供应商、土方车单位等相关抢险单位签订的协议。
宁波轨道交通集团公司结合宁波轨道交通工程安全生产实际情况,组织编写了《宁波市轨道交通工程应急抢险标准化手册》,根据软土地区轨道交通常见工程事故类型,制定了应急处置措施。如发生基坑承压水突涌,采取如下措施:(1)险情现场人员疏散,同时对可能造成影响的周边单位或住宅内的人员进行疏散。(2)通知相关管线单位,根据影响程度进行管线监护和处置。(3)会同交警部门对影响到的周边道路进行调整和交通疏解。(4)开启所有承压水抽水泵,降低承压水水位。(5)对小型基坑如出入口等,可及时采用回灌水填土等方法,对大型基坑则应立即进行回填土方(以黏性土为佳)。(6)加强对基坑及周边建筑物的沉降观察。(7)在采取降水措施的同时,寻找涌水源,对其采取必要的技术措施。
开展城市轨道交通应急演练,是检验应急预案科学性、适用性和可操作性的重要环节,是检验抢险队伍实战能力的重要手段,也是检验应急抢险资源和现场处置方案是否有效的关键。根据安监总局17号令的要求,宁波规定参建宁波轨道交通的施工单位每年至少组织一次综合应急预案演练或者专项应急预案演练,每半年至少组织一次现场处置方案演练。宁波从2010年起举办了市一级和轨道交通指挥部级的大型应急演习,基本实现了提高认识、磨合机制、锻炼队伍、检验预案的既定目标,之后每年定期开展轨道交通层面的大型应急演练,如2018年6月的“宁波市轨道交通盾构隧道盾尾突涌及管线爆裂应急演练”。
现场情况为,盾构掘进地层正处于③1粉砂层中,现场工人发现盾构盾尾底部出现涌水涌沙现象,项目部立即启动项目部级应急预案,但险情未能得以遏制,地表沉降过大导致燃气管线爆裂,情况十分危急,建设单位立即启动集团建设分公司级应急预案,组织应急救援小组开展抢险工作,专业抢险队出动阿特拉斯钻机快速注浆,兴光燃气公司专业配合管道抢险,最终险情得到有效控制。整个演练本着“以人为本、生命第一”“统一领导、分级负责”“快速反应、资源整合”的原则,各方人员各司其职,按照应急预案紧急开展,现场氛围紧张迫切但有条不紊,应急指挥和响应迅速、规范,应急救援小组分工明确、抢险有力,应急物资储备充足,技术处理措施精准到位,充分体现出宁波轨道交通各参建单位应对突发险情快速响应、果断处置的能力。
需要强调的是演练不同于走过场,不需要过度追求场面宏大,应将演练的侧重点放在事故场景模拟和应急救援实施上面,尽可能地去还原事故现场的真实情境。
涉及轨道交通建设的单位和组织机构非常多,包括各家参建单位、分包单位、政府部门、保险公司、社会媒体、设备物资供应商等。这些单位普遍对轨道交通行业了解不深,风险认识不足。事故一旦发生,这些参与应急救援的社会力量会直接影响到应急救援的效率,这就要求管理者将他们联合起来开展各种形式的培训和教育工作,从而提高受众的安全风险意识和认知水平。宁波轨道交通集团公司每年都会定期组织几场相当规模的教育培训,邀请国内外资深专家来甬培训教育。
城市轨道交通工程参建单位多,技术复杂性强,施工风险高,因此建立健全应急管理体系是一项常备不懈的工作。完善应急预警机制、提高安全防御能力和应急处置能力、强化应急组织力量,是应急管理体系完善过程的核心内容。中小城市在建设轨道交通应急管理体系的实践过程中,既要着眼于吸收一线城市先进的管理理念和经验教训,又要重视事故风险类型的区域性差异和应急处置经验总结,积极寻找当前应急管理机制中存在的不足并加以改进,制定切合实际的工作计划,逐步提高各部门和单位应对轨道交通突发事件的风险管理水平和应急处置能力。治病重在治本而不是治标,应急管理的工作重点,还是要放在预防上,如何加强风险源识别、监测监控与风险评估,加强预警管理和早期处置,如何突出每个城市的特点即实际情况和针对性,是一个各行各业要共同长期研究的课题。