基于结构化与数字化技术的轨道交通建设工程应急预案体系设计与构建方法研究*

林 麟，李 群

(1.北京市轨道交通建设管理有限公司，北京 100068；2.城市轨道交通全自动运行系统与安全监控北京市重点实验室，北京 100068；3.中国安全生产科学研究院，北京 100029)

0 引言

近些年，随着我国整体城镇化水平的不断发展，部分超大和特大城市为了解决日益严重的交通拥堵问题，相继开始了城市轨道交通项目的设计和建设工作，截至2019年6月，全国共有42个城市的轨道交通工程正在建设，在建里程5 053.81 km；共计33个城市拥有已开通运营的轨道交通线路，运营里程达5 262.73 km。随着建设规模的扩大和运营线路的增加，北京、上海、广州已实现轨道交通网络化运营，深圳、南京、重庆、天津等城市正逐步走向网络化运营。“十三五”期间，我国已进入城市轨道交通建设的大发展阶段，2020年规划线路里程已达10 396 km。

随着城市轨道交通给人们带来便利的同时，更应清醒地认识到城市轨道交通工程建设是一项复杂的高风险性系统工程,其建设过程中带有很大不确定性，尤其是新建隧道集中于城市主城区，近邻既有地下基础设施及地上建( 构) 筑物施工，必然会对其安全造成不利影响，若控制不力则极易造成重大安全事故。譬如：2003年7月1日，上海轨道交通4号线越江隧道联络通道因大量泥砂涌入，引起隧道受损及周边地区地面沉降，造成3幢建筑物严重倾斜，以及防汛墙开裂、沉陷等险情，事故造成直接经济损失约为1.5亿元[1]；2008年11月15日下午3时15分，正在施工的杭州地铁湘湖站北2基坑现场发生大面积坍塌事故，造成21人死亡，24人受伤，直接经济损失4 961万元[2]。近几年，深圳、佛山、青岛、广州、厦门、重庆在建的轨道交通工程建设均发生了社会影响较大的事故。轨道交通工程建设快速发展与安全发展之间的矛盾凸显。此类问题不但是摆在各级政府和企业面前的现实问题，也是相关学者重点关注的学术热点，而以应急预案体系的构建作为主要解决方案的思路近些年逐渐被广泛认可。

行政主管部门先后出台了《生产安全事故应急预案管理办法》(2019年修改)[3]、《城市轨道交通建设工程质量安全事故应急预案管理办法》(2014年出台)[4]、《北京市建设工程施工突发事故应急预案》(2012年修订)[5]、《北京市轨道工程施工突发事故应急预案》(2008年)[6]等政策法规和指导性文件。此类文件更多是在宏观上提出要求，对企业编制应急预案提出了总体要求和工作原则，但在针对性、执行性、操作性上存在一定不足，缺乏具体指导意见。尤其是近年来，行政主管部门从政策上、管理上，突出了城市轨道交通工程建设单位的总协调、总牵头、总负责作用，而相关的政策法规并未对这种趋势进行补强，或者说建设单位在应急管理工作中的地位、角色尚无法可依，需要建设单位自身去加强建设。在预案体系构建的理论、方法和技术层面，已有大量学者开展针对性研究，刘铁民[7]针对我国应急预案顶层设计需求，分析应急管理体系建设主要经验和现实问题，提出我国应急预案体系总体结构、功能分类及相互关系；林辉[8]在充分梳理现有应急预案体系的基础上，针对应急预案(含现场处置方案)编制和实施时常见的误区进行分析，并提出预案编制的一般性步骤；李洋等[9]提出将基于案例推理(CBR)与基于规则推理(RBR)相结合的应急预案快速生成方法。在轨道交通领域，有关预案方面研究更多集中在轨道交通运营环节，譬如：刘煜等[10]分析了国内各城市轨道交通运营企业应急预案体系编制中存在的问题，并提出了相应的应急预案编制一般性要求；董云周等[11]在对轨道交通运营企业突发事件的类别分析基础上，提出构建“1+N+X”(1项综合性文件+N项应急处置程序文件+X项指导各岗位实施现场处置的文件)的应急预案文本体系。相应的，在轨道交通建设阶段，更多的学者是从某类工程的施工安全、风险以及质量进行研究，具有较强的工程技术特点，但与我国现行的“综合预案—专项预案—现场处置方案”的预案体系对接不够，造成大多轨道交通建设工程所构建的应急预案体系运转不良，无法发挥各类应急预案在各类生产安全事故防控方面的积极作用。针对此类问题，本文以轨道交通建设工程建设单位，以及施工、监理单位等承包商的角度，从实际运行的预案体系中综合应急预案、专项应急预案和现场处置方案入手，在业务层面提出兼具针对性以及通用性的轨道交通建设工程应急预案体系设计思路和方法，并基于结构化与数字化技术特点，在技术层面提出高效、可行的应急预案体系信息化系统平台的构建方案，研究结果可为其他同类企业应急预案体系的设计、构建与管理提供参考和借鉴。

1 轨道交通建设工程应急预案体系整体架构设计

1.1 预案体系的定位

轨道交通建设工程应急预案体系覆盖轨道交通建设工程应急管理全过程(预防、准备、响应和恢复4个阶段)，通过编制、发布的综合应急预案、专项应急预案和现场处置方案服务于企业(包含建设单位和施工、监理单位等承包商)的全方位应急管理工作，如图1所示。

图1 轨道交通建设工程应急预案体系定位说明Fig.1 Orientation description of emergency plan system for metro construction project

1.2 预案体系的组成与结构

以轨道交通建设工程应急预案体系的定位为核心，对预案体系的整体组成与结构进行设计，为了更好地衔接具体轨道交通建设工程应急管理业务与相关结构化数字化技术，预案体系的组成与结构设计原则为“以应急管理实践为业务指导，以结构化数字化技术实现为目标”。相应轨道交通建设工程应急预案体系(以建设单位为视角)如图2所示，从图2可知不同层次的应急预案服务不同的最终用户，这些用户既是预案结构化数字化技术实现过程中具体业务需求的提供方，也是预案信息化系统上线运行后的实操用户。

1.2.1 综合应急预案组成与结构

轨道交通建设工程的综合应急预案主要是建设单位为应对各种生产安全事故而制定的综合性工作方案，是应对生产安全事故的总体工作程序、措施和应急预案体系的总纲。综合应急预案从应急管理业务角度，应当规定“应急组织机构及其职责”“应急预案体系”“事故风险描述”“预警及信息报告”“应急响应”“保障措施”“应急预案管理”等内容，而从预案结构化角度(预案文档结构化和存储结构化)，可以进一步细化为若干1级节点和2级节点，表1描述了“节点编号及名称”“节点内容描述”“存储字段类型”“存储字段维护说明”4方面内容。

图2 轨道交通建设工程应急预案体系结构(以建设单位为视角)Fig.2 Structure of emergency plan system for metro construction project (from perspective of construction units)

表1 轨道交通建设工程综合应急预案组成与结构说明Table 1 Composition and structure description of comprehensive emergency plan for metro

表1(续)

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1.2.2 专项应急预案组成与结构

轨道交通建设工程的专项应急预案是建设单位及施工、监理单位等承包商为应对某1种或者多种类型生产安全事故，或者针对重要生产设施、重大危险源、重大活动防止生产安全事故而制定的专项性工作方案。考虑到轨道交通建设工程的行业和施工特点，不同的轨道交通建设工程项目具有不同的实际工程情况，但大体上所应涵盖的专项应急预案包括：防基坑坍塌事故专项应急预案；防隧道涌水(透水)、涌沙事故专项应急预案；防触电事故专项应急预案；防设备倾覆事故专项应急预案；防人身伤亡事故专项应急预案；防食物中毒和窒息事故专项应急预案；施工现场灭火及应急疏散专项应急预案；防车辆伤害事故专项应急预案；防机械伤害事故专项应急预案；防起重伤害事故专项应急预案；防物体打击事故专项应急预案；防灼伤事故专项应急预案；防周围建(构)筑物及房屋开裂事故专项应急预案；防高处坠落事故专项应急预案；防压力容器爆炸专项应急预案；防冒顶片帮事故专项应急预案；防地面沉陷事故专项应急预案；防交通事故专项应急预案；有限空间作业专项应急预案；防隧道土方坍塌事故专项应急预案；防自来水、中水管线破坏专项应急预案；防雨污水管线破坏专项应急预案；防电力、通信管线破专项坏应急预案；防热力管线破坏专项应急预案；防燃气管线破坏专项应急预案；防汛专项应急预案；职业病危害事故专项应急预案；施工现场环境保护应急预案；特殊气候应急预案。从以上所列专项应急预案可以看出，目前本文所讨论提出的专项预案基本对照轨道交通建设工程实施过程中可能出现的事故类型，而在实际专项预案编制过程中，还需考虑不同轨道交通建设工程可能面对的重大危险源以及重大活动等，在此不一一列举。

根据近些年实际轨道交通建设工程发生的事故案例，尤其是一次性导致大量人员伤亡和财产损失的事故，防基坑坍塌事故专项应急预案和防隧道涌水(透水)、涌沙事故专项应急预案是轨道交通建设工程专项应急预案中最为重要的。因此下文以防基坑坍塌事故专项应急预案为例，对其基本组成与结构进行讨论，如表2所示，限于篇幅仅对涉及具体工程情况以及基坑坍塌事故特点的内容进行展开。

表2 轨道交通建设工程防基坑坍塌事故专项应急预案组成与结构说明Table 2 Composition and structure description of special emergency plan for foundation pit collapse accident prevention of metro construction project

由表2内容可知，轨道交通建设工程防基坑坍塌事故专项应急预案的组成与结构要遵循2个主线：①以具体项目标段为对象，结合基坑坍塌事故类型特点，提出针对性的事故预防与控制、抢险与救援的对策措施；②与相应的综合应急预案上下衔接，做到组织机构上下兼容、应急流程上下互通。

1.2.3 现场处置方案组成与结构

轨道交通建设工程的现场处置方案，是轨道交通建设工程施工、监理单位等承包商根据不同生产安全事故类型，针对具体场所、装置或者设施所制定的应急处置措施。考虑到具体的轨道交通建设工程项目标段所面对的事故类型多样以及施工场所、装置或设施较多，本文不逐一列出，仅以基坑坍塌事故为例，列出现场处置方案的要点以供参考：

1)封锁事故现场，禁止闲杂人员入内，并疏散围观人员，组织现场救援组抢救被困受伤人员，引导被困非受伤人员离开事故发生地点并疏散至安全地点安置。

2)对有可能再次发生事故的地方立即采取必要的保护措施，防止在抢险过程对抢险人员造成危险。

3)如坍塌可能对周边单位或住宅内的人员存在危险时，立即通知建设单位，协助政府部门对影响范围内的人员进行疏散，项目部在编制专项预案时要对疏散的路线、标示、目的地、组织方式及责任人等做详细要求，并对主要施工作业面人员应急疏散的路线图、避险场所等绘制平面图。

4)如影响城市交通或可能造成人员伤害，应立即联系相关部门对现场交通进行疏导，项目部应在专项方案中注明相关部门的联系人员和联系方式。

5)当险情影响到城市各类管线时，项目部在编制方案时，对影响范围内的管线制定专项抢险措施，并对各类管线的权属单位标注联系人员和联系方式。

6)现场有人员被掩埋，在抢救前要立即拨打120急救电话。抢救小组救出人员后，立即进行简单的包扎、清洗、消毒、人工呼吸、止血等，如无能力抢救受伤人员，应尽快将受伤人员送往附近医院进行抢救，或把受伤人员搬运到安全的地方，等待医务人员救治。

7)加强基坑开挖对周边环境影响的同步监测，提高监测的频率；并且及时汇总、分析，有异常情况及时汇报相关人员进行处理。

8)加强排水、降水措施；加强基坑支护，对边坡薄弱环节进行加固处理；削去部分坡体，减小边坡坡度。

9)遇现场救援难度较大时，由现场应急救援机构成立的专家组对现场勘查后制定出具体抢救方案或加固方案后，现场救援机构负责实施救援。

2 轨道交通建设工程应急预案体系的结构化与数字化实现

近些年，随着信息化技术的快速发展，信息化技术应用已经覆盖几乎所有行业领域，在轨道交通建设工程应急预案体系的“平时”日常管理以及“战时”应用方面，一样离不开相关信息化技术的支撑，以上文从业务角度的分析与设计为基础，讨论相关轨道交通建设工程应急预案体系的结构化与数字化实现关键技术。

2.1 轨道交通建设工程应急预案管理系统的功能框架

轨道交通建设工程应急预案管理系统主要包括：预案模板管理和预案内容管理2个功能模块，每个应急预案(含其具体内容)均建立在具体的预案模板基础上，而相应的预案模板结构来自上文的预案体系组成与结构设计结果，功能框架如图3所示。

图3 轨道交通建设工程应急预案管理系统的功能框架Fig.3 Functional framework of emergency plan management system for metro construction project

2.2 轨道交通建设工程应急预案管理系统的关键数据结构

在轨道交通建设工程应急预案管理系统的设计阶段，关键数据结构设计是主要内容之一，下面以实体关系图给出主要的数据实体和彼此之间的关联关系，如图4所示。

2.3 轨道交通建设工程应急预案管理系统的实现

为了方便轨道交通建设工程应急预案体系的高效运行，需要将预案管理系统的应用覆盖到相关的项目管理单位和施工单位，而这些单位均不在一处，故采用基于互联网的B/S架构进行系统实现，系统服务端(Server端)的配置信息如表3所示。

系统基于java语言开发，利用Springboot+Mybatis框架进行物理实现，系统的主要操作界面如图5～6所示。

图4 预案管理系统关键数据实体-关系说明Fig.4 Description on key data entity and relationship of plan management system

表3 预案管理系统服务端配置信息说明Table 3 Configuration information description on server of plan management system

图5 预案模板管理界面Fig.5 Interface of plan template management

图6 预案内容管理界面Fig.6 Interface of plan content management

3 结论

1)针对目前轨道交通建设工程应急预案体系标准化、系统化、信息化不强，需进一步增强应急预案制式、格式、内容的统一性、合规性的问题，提出基于“综合应急预案—专项应急预案—现场处置方案”的轨道交通建设工程应急预案体系整体结构。

2)从轨道交通建设工程的行业特点出发，提出综合应急预案、专项应急预案(以防基坑坍塌事故专项应急预案为例)和现场处置方案(以应对基坑坍塌事故为例)的组成与结构，并给出相应预案结构化和数字化要点。

3)提出轨道交通建设工程应急预案系统的功能框架，设计关键数据结构，并基于Java语言和Springboot+Mybatis框架开发实现一套能够实际运行的轨道交通建设工程应急预案系统，系统实现了基于模板的应急预案在线管理功能，为各类应急预案内容的规范化管理提供高效工具。