關(guān)于地鐵下穿施工安全評(píng)價(jià)的探究論文
隨著我國(guó)城市地下交通建設(shè)規(guī)模的高速發(fā)展，越來(lái)越多的地鐵建設(shè)面臨需要穿越已有線路的問(wèn)題。 由于既有線路在前期規(guī)劃設(shè)計(jì)中未考慮新線的修建，所以，新建地鐵線路施工不可避免地會(huì)引起既有線路的變形，而地鐵運(yùn)營(yíng)對(duì)既有線路的軌道沉降有非常嚴(yán)格的控制標(biāo)準(zhǔn)。 如何保證下穿施工的安全和既有線路的正常運(yùn)營(yíng)，在工程實(shí)踐中，這一問(wèn)題已引起高度重視，一些地區(qū)將新建地鐵穿越既有線路的工程評(píng)定為“特級(jí)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)工程”，因此需要對(duì)這類問(wèn)題開展必要的深入的研究分析。 關(guān)于地鐵下穿施工，以往的研究成果大多集中在地鐵線路下穿既有線路時(shí)的施工技術(shù)方法或針對(duì)典型案例對(duì)隧道變形的數(shù)值模擬分析，而對(duì)于地鐵下穿施工的安全影響因素方面的研究仍舊不多，特別是對(duì)施工過(guò)程中的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)的建立缺少研究分析，而要對(duì)這類特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)工程進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)管理，特別是對(duì)危險(xiǎn)因素的早期評(píng)估，就需要對(duì)地鐵隧道下穿施工中的安全影響因素進(jìn)行查找和分析，建立相應(yīng)的安全評(píng)價(jià)指標(biāo)，以減少施工過(guò)程中安全事故的發(fā)生。
1 地鐵下穿既有線案例
1。 1 北京地鐵10 號(hào)線下穿地鐵1 號(hào)線北京地鐵10 號(hào)線國(guó)貿(mào)— 雙井站區(qū)間段從地鐵1 號(hào)線下方通過(guò)，結(jié)構(gòu)埋深為18m。 按照標(biāo)準(zhǔn)斷面10 號(hào)線頂板距離地鐵1 號(hào)線隧道底板距離僅有1。 09m。 由于1 號(hào)線隧道二次襯砌為素混凝土，據(jù)現(xiàn)場(chǎng)觀察，墻上已有較多裂紋，綜合1 號(hào)線結(jié)構(gòu)資料、現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)和計(jì)算分析，顯示地鐵1 號(hào)線結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀安全度已達(dá)到臨界狀態(tài)，地鐵1 號(hào)線平均每6min 有一輛地鐵列車通過(guò)，在列車動(dòng)荷載作用下，下部隧道的開挖必會(huì)加劇1 號(hào)線隧道破壞。 而且，10 號(hào)線隧道區(qū)間位于繁華的市政主干道下面，地面建（ 構(gòu)） 筑密集，地質(zhì)條件情況十分復(fù)雜，沿線有河流、建筑物、橋梁等風(fēng)險(xiǎn)控制點(diǎn)。 經(jīng)研究決定地鐵10 號(hào)線開挖引起的1 號(hào)線軌道沉降應(yīng)控制在5mm 內(nèi)。
隧道區(qū)間位于永定河沖積扇的中下部位，場(chǎng)地勘察深度范圍自上而下低等主要分為粉土填土、粉土、粉細(xì)砂、粉質(zhì)粘土、黏土、粉土和砂卵石。 1 號(hào)線區(qū)間位于粉質(zhì)粘土、砂卵石層中， 10 號(hào)線區(qū)間大部分位于黏土層中，局部位于砂卵石層中。 在地鐵施工過(guò)程中要考慮對(duì)既有1 號(hào)線的結(jié)構(gòu)保護(hù)和10 號(hào)線的下穿施工安全。 實(shí)際施工階段對(duì)1 號(hào)線采取的保護(hù)措施有：
�。� 1） 對(duì)原有的二襯裂縫采用YJ 建筑結(jié)構(gòu)膠進(jìn)行灌縫；
�。� 2） 對(duì)二襯結(jié)構(gòu)進(jìn)行粘貼芳綸纖維布加固；
（ 3） 對(duì)1 號(hào)線道床采取防脫護(hù)軌、軌間拉桿措施以防止軌道水平變形；
（ 4） 下穿施工時(shí)間在1 號(hào)線停運(yùn)時(shí)間，運(yùn)營(yíng)速度控制在30Km/h ～ 40Km/h。 施工前經(jīng)過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)評(píng)估、設(shè)計(jì)和施工方案的審查，以及第三方監(jiān)測(cè)等一系列工作后； 在實(shí)際施工階段未有安全事故的發(fā)生，最終取得成功。
1。 2 北京地鐵5 號(hào)線下穿地鐵2 號(hào)線
北京地鐵5 號(hào)線崇文門站結(jié)構(gòu)為雙柱3 跨島式車站，車站采用暗挖法施工，兩端為雙層結(jié)構(gòu)，中間為單層結(jié)構(gòu)，車站總長(zhǎng)度為208。 9m，總寬度為24。 2m。 車站單層部分從既有2 號(hào)線地鐵崇文門站東端區(qū)間近距離（ 1。 98m） 下方穿過(guò)，該工程存在著新建隧道斷面大（ 寬24。 2m、高11。 46m） 、距離既有地鐵隧道近、既有地鐵隧道結(jié)構(gòu)存在變形縫易發(fā)生差異沉降且修建年代久（ 1968 年） 、水文地質(zhì)條件復(fù)雜等工程難點(diǎn)，而且要確保既有地鐵的正常安全運(yùn)營(yíng)。 在工程施工中，經(jīng)過(guò)比較中洞法和柱洞法對(duì)既有線的沉降影響，最后采用柱洞法施工，施工時(shí)采用直徑600mm 超前咬合管棚管幕進(jìn)行預(yù)支護(hù)來(lái)避免土體坍塌，并減少隧道施工引起的土體沉降。 為增加土體穩(wěn)定性、提高土體的密實(shí)度、承載力，減小土體、初支及管幕的下沉，采用全斷面預(yù)注漿、跟蹤注漿等措施來(lái)避免土體的沉降和減少對(duì)既有線結(jié)構(gòu)變形。 為保證既有線路正常運(yùn)營(yíng)安全，在施工過(guò)程中，采用具備遠(yuǎn)程、實(shí)時(shí)、自動(dòng)采集監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的檢測(cè)系統(tǒng)，及時(shí)掌握既有線的沉降變形。
1。 3 廣州地鐵3 號(hào)線下穿地鐵1 號(hào)線
廣州既有地鐵1 號(hào)線體育西路站于1997 年9 月竣工，設(shè)計(jì)時(shí)未考慮新建3 號(hào)線車站施工影響。 1 號(hào)線車站為地下兩層，雙柱三跨鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)，地板埋深為14m，車站頂板覆土約為1。 8m，底縱梁為全上翻形式。 此處3 號(hào)線車站基坑深24。 3m，基坑寬34。 7m。 既有1 號(hào)線將車站分為南北兩個(gè)明挖基坑，下穿段采用暗挖施工。
在下穿施工時(shí)，如何保證既有1 號(hào)線車站的正常運(yùn)營(yíng)和結(jié)構(gòu)的安全是施工中的關(guān)鍵。 針對(duì)1 號(hào)線車站的結(jié)構(gòu)型式、受力特點(diǎn)、底板所處的地質(zhì)條件，在設(shè)計(jì)中采用了暗挖三連拱隧道方案，3號(hào)線暗挖拱頂距離1 號(hào)線底板之間僅67cm。 為減少對(duì)既有線的沉降和變形，根據(jù)地質(zhì)情況與工期目標(biāo)，暗挖施工采用了5 洞開挖方案，開挖前對(duì)1 號(hào)線底縱梁進(jìn)行加固，對(duì)1 號(hào)線頂板進(jìn)行卸載和限制1 號(hào)線頂板上方車輛荷載； 施工中為控制既有線的水平位移，兩側(cè)基坑土體采用對(duì)稱開挖，同時(shí)3 號(hào)線圍護(hù)樁與1 號(hào)線結(jié)構(gòu)之間設(shè)置附加斜支撐；對(duì)需要爆破的地方，采用微振動(dòng)爆破施工，局部采用人工破除。 施工中遵循“弱爆破、短進(jìn)尺、強(qiáng)支護(hù)、早封閉、勤量測(cè)”的原則，加強(qiáng)對(duì)初支和二襯背后的注漿。 施工中加強(qiáng)監(jiān)控監(jiān)測(cè)，利用反饋數(shù)據(jù)指導(dǎo)施工。
1。 4 深圳地鐵5 號(hào)線區(qū)間下穿住宅小區(qū)
深圳地鐵5 號(hào)線怡黃盾構(gòu)區(qū)間下穿景貝南小區(qū)，盾構(gòu)隧道的最大覆土厚度為16。 61m，最小覆土厚度為8。 5m，在隧洞穿越范圍內(nèi)為上軟下硬地層，隧洞頂板為砂、卵石土等敏感地層，盾構(gòu)機(jī)在掘進(jìn)過(guò)程中對(duì)土體的擾動(dòng)會(huì)影響至地表，引起地表及建筑物沉降。在下穿施工過(guò)程中，為預(yù)防建筑物沉降過(guò)大，采用洞外提前地表加固、開挖中后期注漿、采用高分子材料修補(bǔ)斷裂帶、盾構(gòu)機(jī)掘進(jìn)參數(shù)修改等措施控制建筑物下沉變形； 施工過(guò)程中為預(yù)備緊急情況，成立搶險(xiǎn)小組，緊急情況下，啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案。
2 地鐵下穿施工安全影響因素
通過(guò)對(duì)以上幾個(gè)典型地鐵下穿既有建（ 構(gòu)） 筑物案例的總結(jié)，可以得出在地鐵下穿施工過(guò)程中主要的影響因素有：
�。� 1） 既有建構(gòu)筑物沉降和位移的安全要求對(duì)下穿施工安全的影響；
（ 2） 地下水文地質(zhì)條件對(duì)下穿施工安全的影響；
（ 3） 既有建構(gòu)筑物與新建線路的`結(jié)構(gòu)形式對(duì)下穿施工安全的影響；
�。� 4） 下穿施工方案的選擇與確定對(duì)下穿施工安全的影響；
�。� 5） 施工作業(yè)者與施工機(jī)械的選擇對(duì)下穿施工安全的影響；
�。� 6） 現(xiàn)場(chǎng)施工環(huán)境對(duì)下穿施工安全的影響等。
對(duì)地鐵下穿施工中安全影響因素的辨識(shí)是下穿施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ)。 為了對(duì)地鐵下穿施工更好的做到安全管理，我們需要在安全影響因素有效識(shí)別的基礎(chǔ)上，提出相應(yīng)的安全評(píng)估方法，以方便現(xiàn)場(chǎng)安全管理。
3 地鐵下穿施工安全評(píng)估方法
地鐵施工中的安全評(píng)估方法有多種，定性分析方法有事故樹分析法（ FTA 法） 、層次分析法（ AHP 法） 、核查表法等； 定量分析方法有： 作業(yè)條件危險(xiǎn)性評(píng)價(jià)法（ LEC 法） 、模糊綜合評(píng)價(jià)法、概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法等。事故樹分析法是從要分析的特定事故或故障（ 頂上事件） 開始，層層分析其發(fā)生原因，直到找出事故的基本原因（ 底事件） 為止； 事故樹分析法用于定性分析，通過(guò)定性分析，確定各種危險(xiǎn)因素對(duì)事故影響的大小，從而掌握和制定防災(zāi)控制要點(diǎn)； 但要編好一棵事故樹必須對(duì)系統(tǒng)非常熟悉和有豐富的經(jīng)驗(yàn)，并且要準(zhǔn)確的掌握好分析方法。 因此不能滿足地鐵施工現(xiàn)場(chǎng)對(duì)安全影響因素的快速判斷。層次分析法的特點(diǎn)是在對(duì)復(fù)雜的決策問(wèn)題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析的基礎(chǔ)上，利用較少的定量信息使決策的思維過(guò)程數(shù)學(xué)化，從而為多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無(wú)結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問(wèn)題提供簡(jiǎn)便的決策方法； 然而，層次分析法的定量數(shù)據(jù)較少，定性成分多，不易令人信服。模糊綜合評(píng)價(jià)法是一種基于模糊數(shù)學(xué)的綜合評(píng)標(biāo)方法。 該綜合評(píng)價(jià)法根據(jù)模糊數(shù)學(xué)的隸屬度理論把定性評(píng)價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評(píng)價(jià)，即用模糊數(shù)學(xué)對(duì)受到多種因素制約的事物或?qū)ο笞龀鲆粋�(gè)總體的評(píng)價(jià)。 它具有結(jié)果清晰，系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問(wèn)題，適合各種非確定性問(wèn)題的解決； 但由于模糊綜合評(píng)價(jià)法的權(quán)重需要一定的專業(yè)知識(shí)才能確定，不適合施工現(xiàn)場(chǎng)的快速研判。
4 地鐵下穿施工安全防護(hù)建議
在地鐵下穿施工過(guò)程中，首先要求保證既有線路的正常運(yùn)營(yíng)安全及已有建筑物的結(jié)構(gòu)安全，為此，施工前需要結(jié)合下穿既有建構(gòu)筑物的結(jié)構(gòu)形式、建筑裝修樣式、系統(tǒng)設(shè)備，以及下穿段地層的水文地質(zhì)條件進(jìn)行統(tǒng)一的改造設(shè)計(jì)； 其次，在施工中應(yīng)加強(qiáng)監(jiān)控量測(cè)，對(duì)既有線的底板、道床、側(cè)墻、柱的沉降變形監(jiān)測(cè)，做到信息化指導(dǎo)施工； 第三，利用LEC 法對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的安全影響因素做出快速判斷，指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)施工。 由于下穿既有建構(gòu)筑物為特級(jí)風(fēng)險(xiǎn)源，因此在施工階段要明確業(yè)主、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)理等各方的職責(zé)，加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)管理，制定完善的現(xiàn)場(chǎng)突發(fā)狀況應(yīng)急預(yù)案，減少施工中的傷亡事故。
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