某地铁穿越重大风险源安全风险综合管控

杨萌，刘永勤，陈殿干

（北京城建勘测设计研究院有限责任公司，北京 100101）

1 引言

地铁线路不可避免与既有线路、高铁产生交叉，其风险管控要求高，需要通过专项风险评估来确定应对措施，并系统化提升盾构下穿既有高铁线路安全风险管控，切实提高建设单位安全风险管控能力，将安全预防关口前移，确保地铁穿越重大风险源的施工安全[1-3]。

2 安全风险管理体系架构

为提高安全风险管理能力，在轨道公司建立了安全风险监控中心，并引入安全风险管理咨询单位，全面梳理安全风险管理体系，划分各参建单位主体责任，明确管控标准及目标，对在施工的工程进行全过程风险管控。

安全风险咨询单位在施工准备阶段从源头上辨识风险，分级管控；在施工阶段通过监控量测、现场巡视、视频监控以及信息化系统平台等手段，以施工工序为管控单元，开展风险深入辨识、动态评估、危大工程专项论证、关键节点施工前条件核查、风险告知、风险监测、现场巡视、隐患排查、预警、响应、处置、消警等工作。同时，对危大工程及关键节点进行重点把控，指导和监督各责任主体按要求开展工作，对在施项目的安全风险实施信息化综合管控[4]。

3 工程背景

本工程盾构区间左右线分别从高铁115#～116#墩和116#～117#墩间穿过，平面示意图见图1。区间结构外皮距桥墩承台底2.69 m，桥桩水平净距8.26～9.07 m，隧道覆土5.38m。

图1 区间平面示意图

场地地貌属海积-冲积滨海平原，工程影响深度范围内主要由人工填土层，全新统陆相、海相交叠淤积层组成。其中⑥2层淤泥质粉质黏土（呈流塑状态，局部以淤泥为主）、第⑦层粉质黏土（呈流塑-软塑状态，局部含泥炭土），含水量及压缩性较高，力学性质较差，属对城市轨道交通工程施工造成不利影响的地质条件。

4 重大风险源专项评估

4.1 评估方法

风险值量化可准确、综合地把握风险事件概率特征，利用合理的风险评估方法能有效控制工程建设风险，保证工程顺利完成[5]。

1）评估方法

安全风险评估方法多样，主要有专家调查法、层次分析法、神经网络法、贝叶斯网络法、模糊综合评判法及风险矩阵法等。在本次的安全风险评估当中，对专家调查法进行了一定改进，引入了“信心指数”这一参数，用来表征数据的客观可靠程度，对数据的深层次信息进行挖掘。

2）风险评估标准

在考虑各类因素的基础上，细化工程自身和周边环境影响的风险等级划分要求，可为工程实际风险等级划分提供帮助。影响风险的主要因素为风险事件的发生概率与损失程度，通过对工程风险的总结，最终将风险发生可能性与损失等级划分为5 级，风险发生可能性等级标准主要分为频繁、可能、偶尔、罕见及不可能；风险损失等级标准可划分为灾难性、非常严重、严重、需考虑及可忽略。

3）风险等级标准

根据风险发生的可能性和风险损失等级，安全风险等级标准可划分为4 级，采用风险矩阵的方式进行分级，如表1所示。

表1 风险等级标准

4.2 风险辨识与分析

根据工程建设实际，对盾构穿越高铁线路进行了安全风险辨识并展开风险调研，采用“信心指数法”对所列的风险点进行专家调研和资料整理收集，综合调研数据得到风险评价，如表2 所示。

表2 风险评价汇总表

通过对风险评价结果的综合考虑，盾构区间下穿客运专线，风险等级定为一级，应制订专项风险控制方案。

5 综合风险控制措施

5.1 施工风险控制措施

专项施工方案应在施工准备期进行编制，并完成专家审查。临近高架桥115#～116#墩和116#～117#墩，采取隔离防护桩配合洞内注浆加固对既有结构进行防护。盾构施工导致的地层变形及其持续时间与盾构施工参数密切相关。盾构施工过程中目标土压力的设置主要应参考前期推进经验，计算盾构掘进参数与地层位移的关系，由此确定合理的盾构参数。

地下水对盾构推进会产生不利影响，盾构施工防水密封不严将会导致渗漏水事故，为满足本区间最大埋深处水压要求，应对盾构机的密封舱、盾尾密封装置等密封设施进行严格选择及管理，并编制涌水漏泥（特别是盾尾处）时的应急预案。

5.2 安全风险数值模拟论证

根据工程建设实际情况，认为土层呈水平层状分布，且同一土层为各向同性。模型尺寸为200 m 长，100 m 宽，80 m 深，本构关系采用修正摩尔-库伦模型，分别用1D 梁单元、2D 板单元及3D 实体单元来对桥梁桩基、盾构管片及其他结构来进行模拟，桥梁上部结构考虑行车配重及结构自重为荷载加载在承台上，土体水平四周边界采用水平约束，底边界采用竖向约束。

模拟结果显示，114#～118#墩纵向水平变形均有不同程度的影响，阶段累计墩顶最大纵向水平变形为1.664 mm；叠加初始值后墩顶最大纵向水平变形为4.88 mm。因此，本工程施工引起的桥梁附加纵向水平位移满足TB 10182—2017《公路与市政工程下穿高速铁路技术规程》的要求，墩顶总纵向位移满足TB 10092—2017《铁路桥涵设计规范》中的限值要求。

5.3 风险因素分解

根据风险源实际情况，可将风险源进行因素分解，本重大风险源主要包括盾构姿态偏差、地表或建筑物沉降、测量和监控数据不准确、盾构铰接漏水、盾构盾尾漏水、壁后注浆不足、螺旋输送机喷涌、管片破裂、管片错台、管片漏水、盾构反力架变形、盾构基座变形、盾构井的结构和支护不当、洞门凿除发生涌水涌泥、洞门密封失效发生漏水漏泥漏浆等风险因素。对各风险因素设定管理及工序负责人，各参建单位根据岗位职责对风险源进行管理，并承担责任，确保施工现场安全风险可控。

6 施工过程动态风险监控

安全风险信息化管理平台涵盖安全风险管控、安全隐患排查、盾构管理、远程视频监控等系统，可将安全风险及隐患资料集中在1 个平台上管理，有助于信息有效传递，方便相关人员更快、更准确地掌握风险状况，从而实现施工过程中安全风险的动态监控。

6.1 监测数据实时分析

监测数据能够及时、准确、全面地反映施工现场的安全状态，通过对监测数据的整理分析，能够为盾构施工提出指导意见，保证风险源处于可控状态。区间掘进期间，将加强对第三方监测单位提交数据的督促，并实时分析数据，保证监测数据处于可控状态，当超出控制值时，及时发布预警。

6.2 风险巡视及隐患排查

在盾构施工过程中，针对工程结构自身（铰接密封、盾构管片、渗漏情况、盾尾密封及盾构推进参数等）、铁路（结构开裂、结构渗水、道床结构开裂、变形裂缝开合及错台等）、桥梁（墩台或梁体开裂、剥落情况）以及地下管线（管体或接口破损、渗漏、附属设施的开裂及进水）等部位进行重点巡视；对施工单位责任制度、管理、作业人员、操作流程、设备、物料以及作业场所等重点内容进行全面的隐患排查，并督促施工单位进行隐患整改。

6.3 盾构信息监控

盾构施工参数可通过物联网技术进行远程的实时监控，实现对盾构施工过程的实时监控、统计及分析，进而实现对盾构施工风险状态的实时监控。盾构使用期间，值班人员负责填写风险动态控制图，同时每日上午8 点汇总盾构进度、机械设备情况、风险源状态，发生应急情况时，按照流程进行响应。

6.4 远程视频监控

通过搭建的VPN 网络，将施工现场的高清图像实时传输至监控中心，对施工现场的重点施工部位及盾构掘进情况进行监控。值班人员通过视频监控即可完成对现场的监控，对存在的问题要求施工单位及时整改。

6.5 风险状态综合评估

重大风险源施工期间，咨询单位要综合工程施工监测数据、风险巡视、隐患排查、盾构数据及视频监控资料，对工程安全风险状态进行周期性评价，确保安全风险可控。当安全风险状态不可控时，及时发布综合预警，各参建单位进行响应。

7 结语

根据咨询巡视、监理巡视记录、第三方监测数据以及施工单位测量数据表明，在盾构始发、盾构穿越高铁线路、曲线段掘进以及负环拆除阶段，均未出现报警情况，现场安全、质量可控，得出了2 条成功经验：

1）信息系统全面集成了监测系统、巡视系统、远程视频监控系统、自动化监测预警管理系统、盾构施工实时监控系统等软件和硬件系统，形成了综合性安全风险管控信息平台，提高了管控效率及力度。

2）引入风险咨询单位对重大风险源进行风险评估、风险处置及动态风险监控，对风险源状态进行全过程管控，可提升建设单位监管水平，确保施工安全。