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中铁五局集团有限公司哈牡客专项目经理部
摘要：近几年来，地铁建设施工中安全事故层出不穷，如何采取合理的措施与方法，有效的规避各种潜在风险，使地铁建设过程中，既能够保证自身项目的安全性又不给周边各种环境、建筑设施带来安全隐患，特别是对城市地下管线的防护，这都是城市地铁建设的重要课题。文章针对地铁施工过程中存在的安全影响因素进行逐一分析，通过比较各安全影响因素的内容，有针对性地提出了对策建议，为我国地铁建设服务，供同行参考。
关键词：地铁施工；建设；安全因素；盾构法施工
1、背景概述
尽人皆知，地铁，即在地下承担运输功能的一个独立、封闭的有轨运输系统，通过自动化设备和信息设备，对地下环境进行实时监控和管理，保证地下运输安全、有序的一种运输方式。在城市交通运输中，以地铁为代表的地下空间运输工具，正处于高速发展时期。地铁作为一种方便、快捷、准时的交通工作，深受广大城市市民的喜爱。
据统计，我国已建、或者正在建设地铁城市有北京、上海、杭州、武汉、郑州、南京、天津、苏州、成都、深圳、广州、西安、青岛、重庆、无锡、哈尔滨、佛山、长沙等地。
然而，随着地铁建设的规模逐渐扩大，有关地铁的安全问题正面临复杂多变的情况，因此，对地铁建设中的风险因素进行研究，对将来的地铁建设的安全管理工作，起到至关重要的作用。
由于地铁处于城市地下，因此地上的道路情况、气候条件等，对地下的地铁系统影响较小。由于地铁项目在城市运输中起到方便、快捷、安全的作用，因此，地铁项目在大城市中逐步开展，而地铁项目的建设周期较长，一般的地铁项目仅一条线路，从项目立项到后期的施工，最后到试运行，需要5年左右的时间。
因此，由于项目建设周期较长，地铁项目在建设过程中，会遇到各种不同的风险因素，本研究中主要针对地铁施工中的风险因素进行分析，为其他地铁建设提供决策参考。
2、地铁建设中的风险分析
风险源指的是一个系统中潜在的危险，可能会对人员、设施造成重大损害的因素。
对建设项目的安全管理，通常可以归纳为对该项目中的风险源的管理。而风险源的产生，可能是由于多种因素产生，由于施工现场的环境多变，因此可能产生的风险因素众多，需要逐步分析，通过对风险因素的管理，将可能产生的风险源控制在初期，避免其产生大的危害。
2.1 地铁施工的特点
2.1.1 施工方法复杂多样
地铁施工区域通常处于城市中心，因此施工方法需要考虑城市交通、地面建筑物分布、环境保护等问题，除此之外，还应该考虑到施工方式对城市居民生活的影响。
一般的施工方法有明挖法、盖挖法、喷锚暗挖法等，不同的施工方法所适用的范围也不尽相同。
2.1.2 施工周期长
地铁项目，从项目立项到设计、施工、以及竣工之后试运行，到最后投入使用，需要经过漫长的施工期。由于施工周期长，所以会有一些政治因素、经济因素、不可抗力等风险的影响。
2.1.3 地理环境复杂
由于地铁项目不部分是地下施工，在盾构机进行地下挖掘过程中，难以准确把握掘进方向的地理环境，因此对于复杂情形，例如产生涌水、流沙等，会对地铁的施工工作产生严重的影响，严重的甚至发生较大的安全事故。
2.1.4 施工设备复杂
由于地铁施工项目复杂多变，为了应对复杂的施工环境需要各种大型的机械设备，例如有盾构机、挖掘机、抓斗机、混凝土车、吊车、送风机、打桩机等，因此需要对机器设备制定严格的管理制度，防止安全事故的产生。
2.2 施工风险因素的种类
通过查阅国内外的已有研究，以及我国目前地铁建设中的事故因素，可将引发危险源的风险因素主要概括为以下几类，见表1。
2.3 盾构法施工中的排土量控制
现代化的地铁施工在地下掘进中都采用盾构机，盾构机在掘进中节省人力、施工速度快、精度高、不受气候条件的影响，因此有着广泛的应用。
有关盾构机的工作原理，如图1所示。
表1 影响地铁施工安全的因素汇总
目标 一级指导 二级指导 指标含义
影
响
地
铁
施
安
全
的
因
素
分
析 自然因素 暴雨洪水 暴雨、洪水会导致地下水位上升，导致地下用水，增加施工难度
地震 对施工设备的精度产生影响，严重的产生施工区的塌方
雷击 对施工区的设备产生供电损害
经济环境 只有城市经济总量达到一定程度，才能保证地铁不随造价影响而停滞
社会因素 政治环境 地铁建设需要稳定的政治环境作为支撑，才能完成百年大计的要求
交通环境 地铁一般处于主干道的地下，需要交通路段不过于复杂
地下管线 施工过程中遇到地下管线易导致事故的发生，因此地下管线应该合理
施工因素 施工设备 设备的先进程度直接影响施工效率和施工安全
施工技术 先进的施工技术可以提高施工效率，缩短施工周期，减少安全隐患
施工间距 部分地铁会途径建筑地下，间距过小的建筑会阻碍施工
人员因素 现场管理 现场管理人员可以第一时间对安全隐患进行排查和管理
人员素质 参与地铁施工的人员提高工作过程中的安全意识，能有效减少安全事故
图1 盾构机的施工原理
盾构机的使用已有近180年历史，最早出现在英国，随后日本、德国进行了发展。 随着我国的地铁建设逐步增多，拥有自主知识产权的盾构机国产盾构机随之出现，并出现在我国大城市的地铁建设中，为保证地铁的顺利施工提供了技术保障。本研究中对盾构法施工中的施工安全影响因素排土量进行具体分析。
单位掘进循环过程中的开挖土量Q，计算公式为：
Q （1）
其中：
Q为开挖土的计算体积；
D为盾构外径；
St为掘进循环长度。
Q3=Q2-Q1 （2）
其中：
Q1表示送泥体积，m3；
Q2表示排泥体积，m3；
Q3表示排土体积，m3。
通过比较Q3和Q的大小，根据式1.1和式1.2，可以确定排土量是否符合控制要求。Q3大于Q时候，一般表示涌水；而Q3小于Q时，一般表示泥浆流失。
由此可以确定盾构机在掘进过程中是否对土体产生了扰动，以此控制施工过程中的安全风险。
3、设备安装工程的主要风险管理内容
3.1 安全管理统一协调指挥
按照建设单位的统一安排、要求，提报施工计划，并按审批的计划进场组织施工。在建设单位的统一协调下，积极与相关单位签订安全管理协议，确定施工方案及影响范围，指派专职安全人员监督本单位的施工，加强与各相关单位的协调沟通。按时参加建设单位召集的施工协调会议，通报研究问题，加强协作。
3.2 轨行区作业安全管理
参照铁路营业线施工安全管理规定，按照建设单位的要求，严格执行请销点登记制度，严格按照批准的施工计划进行施工，严禁无计划、超范围、超计划施工。未经批准，任何人不得擅自进入轨行区。施工时指派经过培训合格的联络员、现场防护员加强施工防护。
3.3 消防安全管理
包括施工原材料的存放，设备包装物及时清理，易燃、易爆、危险化学品的搬运、使用，灭火器材的配置、管理，电焊等动火作业的申请与审批。
3.4 防汛管理
对于设备施工单位来说，防汛管理主要是事先排查出入口、风亭、设备材料运输井的防雨、防洪情况，做为危险源辨识的一个重要部分。对有隐患的部位积极提出意见，并做好防范措施。
3.5 作业人员管理
统一办理进入隧道许可证件，进入车站和轨道区的人员须经培训许可，掌握地下作业面情况及安全应急知识后方可进入。并对进入地下作业人员实行统一登记、清点制度，确保人员的进出安全。
3.6 防护设施与文明施工管理
地铁工程临边长、孔洞多，施工交叉作业多，必须保证作业场所的洞口、临边防护设施完好，坚持做到先设牢固的临边防护再施工，孔洞用坚实的钢板堵好垫平。同时做到施工区域边界灯具照度满足施工作业要求，进场作业人员穿防护衣，戴好安全帽等。文明施工方面做到场地整洁有序、及时清除废弃物，材料设备的堆放整齐，确保工完料净场地清。对施工的成品和半成品设置警示标志和必要的说明，避免损坏。
4、地铁安全施工的对策建议
4.1 制定现场安全管理责任制度
由于地铁施工现场存在大量的施工器具，且大型机械器具的造价成本较高，操作复杂，因此需要对现场切实进行有效管理，避免不必要的安全事故产生。另外，地下施工的环境恶劣，氧气密度低，需要对通风设备进行有效检查，通过制定现场安全管理制度，对人员和机械器具的管理做到面面俱到，提高施工现场的安全管理水平。
4.2 强化人员安全意识
安全始终处于第一的关键位置，只有将工作人员的安全意识提高起来，才能对施工现场的安全管理提供保障。提到施工由于处于地下施工，施工过程中对前进方向的土质、土体的稳定性等都无法准确了解，需要在掘进过程中时时刻刻注意安全，遇到复杂地形及时上报处理。对于施工过程中出现的涌水，及时排出，防止发生土体滑坡等安全事故。
4.3 制定先进的预警系统
地铁施工区的属于长距离施工，每一个施工区的端口都距离较远，一旦发现问题需要及时处理，需要较快的反应时间。因此，建立先进的预警系统，能够在发现问题的时候及时提供风险预警，为管理人员提供有效的反应时间。例如，制定土体监测系统，通过该系统可以及时监测土体的扰动情况，有利于保持施工过程的安全稳定。
4.4 采用先进的机械设备
在技术革新过程中，应该采用新的技术和新的施工设备，在同等施工条件下，新的设备一般能够提供更高的施工效率，以及更安全的施工防护，有利于减少安全事故。积极借鉴国外的先进技术和先进设备，通过比较我国与之存在的差异，取其精华去其糟粕，将更好的方法因地制宜地运用到我国工程领域，为我国的现代化事业服务。
5、结束语
综上所述，本研究通过分析了我国地铁施工过程中影响施工安全的因素，同时针对我国地铁施工过程中盾构法的排土量控制，从理论上解释了排土量的计算规则以及排土量控制依据，为盾构法施工过程中的排土量控制提供了理论参考。最后，根据地铁施工中的安全影响因素，有针对性地提出了控制意见，为我国地铁安全施工提供决策建议。
参考文献：
[1] 贺明.地铁运营安全风险评价体系的研究[D].沈阳：沈阳航空航天大学，2013.
[2] 郑明杨.地铁安全管理问题分析及对策[J].科技资讯，2011，28：247.
[3] 闫世伟.地铁安全管理问题及改进措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，（1）.
[4] 李铭辉.我国地铁运营安全评价体系研究[D].北京：北京交通大学，2008.
[5] 郭华军.风险管控在地铁运营安全中的应用[J].天津建设科技，2008，（51）.
[6] 刘光武.广州地铁工程建设安全风险管理信息系统研究与应用[J].铁路计算机应用，2012，21（5）
摘要：近几年来，地铁建设施工中安全事故层出不穷，如何采取合理的措施与方法，有效的规避各种潜在风险，使地铁建设过程中，既能够保证自身项目的安全性又不给周边各种环境、建筑设施带来安全隐患，特别是对城市地下管线的防护，这都是城市地铁建设的重要课题。文章针对地铁施工过程中存在的安全影响因素进行逐一分析，通过比较各安全影响因素的内容，有针对性地提出了对策建议，为我国地铁建设服务，供同行参考。
关键词：地铁施工；建设；安全因素；盾构法施工
1、背景概述
尽人皆知，地铁，即在地下承担运输功能的一个独立、封闭的有轨运输系统，通过自动化设备和信息设备，对地下环境进行实时监控和管理，保证地下运输安全、有序的一种运输方式。在城市交通运输中，以地铁为代表的地下空间运输工具，正处于高速发展时期。地铁作为一种方便、快捷、准时的交通工作，深受广大城市市民的喜爱。
据统计，我国已建、或者正在建设地铁城市有北京、上海、杭州、武汉、郑州、南京、天津、苏州、成都、深圳、广州、西安、青岛、重庆、无锡、哈尔滨、佛山、长沙等地。
然而，随着地铁建设的规模逐渐扩大，有关地铁的安全问题正面临复杂多变的情况，因此，对地铁建设中的风险因素进行研究，对将来的地铁建设的安全管理工作，起到至关重要的作用。
由于地铁处于城市地下，因此地上的道路情况、气候条件等，对地下的地铁系统影响较小。由于地铁项目在城市运输中起到方便、快捷、安全的作用，因此，地铁项目在大城市中逐步开展，而地铁项目的建设周期较长，一般的地铁项目仅一条线路，从项目立项到后期的施工，最后到试运行，需要5年左右的时间。
因此，由于项目建设周期较长，地铁项目在建设过程中，会遇到各种不同的风险因素，本研究中主要针对地铁施工中的风险因素进行分析，为其他地铁建设提供决策参考。
2、地铁建设中的风险分析
风险源指的是一个系统中潜在的危险，可能会对人员、设施造成重大损害的因素。
对建设项目的安全管理，通常可以归纳为对该项目中的风险源的管理。而风险源的产生，可能是由于多种因素产生，由于施工现场的环境多变，因此可能产生的风险因素众多，需要逐步分析，通过对风险因素的管理，将可能产生的风险源控制在初期，避免其产生大的危害。
2.1 地铁施工的特点
2.1.1 施工方法复杂多样
地铁施工区域通常处于城市中心，因此施工方法需要考虑城市交通、地面建筑物分布、环境保护等问题，除此之外，还应该考虑到施工方式对城市居民生活的影响。
一般的施工方法有明挖法、盖挖法、喷锚暗挖法等，不同的施工方法所适用的范围也不尽相同。
2.1.2 施工周期长
地铁项目，从项目立项到设计、施工、以及竣工之后试运行，到最后投入使用，需要经过漫长的施工期。由于施工周期长，所以会有一些政治因素、经济因素、不可抗力等风险的影响。
2.1.3 地理环境复杂
由于地铁项目不部分是地下施工，在盾构机进行地下挖掘过程中，难以准确把握掘进方向的地理环境，因此对于复杂情形，例如产生涌水、流沙等，会对地铁的施工工作产生严重的影响，严重的甚至发生较大的安全事故。
2.1.4 施工设备复杂
由于地铁施工项目复杂多变，为了应对复杂的施工环境需要各种大型的机械设备，例如有盾构机、挖掘机、抓斗机、混凝土车、吊车、送风机、打桩机等，因此需要对机器设备制定严格的管理制度，防止安全事故的产生。
2.2 施工风险因素的种类
通过查阅国内外的已有研究，以及我国目前地铁建设中的事故因素，可将引发危险源的风险因素主要概括为以下几类，见表1。
2.3 盾构法施工中的排土量控制
现代化的地铁施工在地下掘进中都采用盾构机，盾构机在掘进中节省人力、施工速度快、精度高、不受气候条件的影响，因此有着广泛的应用。
有关盾构机的工作原理，如图1所示。
表1 影响地铁施工安全的因素汇总
目标 一级指导 二级指导 指标含义
影
响
地
铁
施
安
全
的
因
素
分
析 自然因素 暴雨洪水 暴雨、洪水会导致地下水位上升，导致地下用水，增加施工难度
地震 对施工设备的精度产生影响，严重的产生施工区的塌方
雷击 对施工区的设备产生供电损害
经济环境 只有城市经济总量达到一定程度，才能保证地铁不随造价影响而停滞
社会因素 政治环境 地铁建设需要稳定的政治环境作为支撑，才能完成百年大计的要求
交通环境 地铁一般处于主干道的地下，需要交通路段不过于复杂
地下管线 施工过程中遇到地下管线易导致事故的发生，因此地下管线应该合理
施工因素 施工设备 设备的先进程度直接影响施工效率和施工安全
施工技术 先进的施工技术可以提高施工效率，缩短施工周期，减少安全隐患
施工间距 部分地铁会途径建筑地下，间距过小的建筑会阻碍施工
人员因素 现场管理 现场管理人员可以第一时间对安全隐患进行排查和管理
人员素质 参与地铁施工的人员提高工作过程中的安全意识，能有效减少安全事故
图1 盾构机的施工原理
盾构机的使用已有近180年历史，最早出现在英国，随后日本、德国进行了发展。 随着我国的地铁建设逐步增多，拥有自主知识产权的盾构机国产盾构机随之出现，并出现在我国大城市的地铁建设中，为保证地铁的顺利施工提供了技术保障。本研究中对盾构法施工中的施工安全影响因素排土量进行具体分析。
单位掘进循环过程中的开挖土量Q，计算公式为：
Q （1）
其中：
Q为开挖土的计算体积；
D为盾构外径；
St为掘进循环长度。
Q3=Q2-Q1 （2）
其中：
Q1表示送泥体积，m3；
Q2表示排泥体积，m3；
Q3表示排土体积，m3。
通过比较Q3和Q的大小，根据式1.1和式1.2，可以确定排土量是否符合控制要求。Q3大于Q时候，一般表示涌水；而Q3小于Q时，一般表示泥浆流失。
由此可以确定盾构机在掘进过程中是否对土体产生了扰动，以此控制施工过程中的安全风险。
3、设备安装工程的主要风险管理内容
3.1 安全管理统一协调指挥
按照建设单位的统一安排、要求，提报施工计划，并按审批的计划进场组织施工。在建设单位的统一协调下，积极与相关单位签订安全管理协议，确定施工方案及影响范围，指派专职安全人员监督本单位的施工，加强与各相关单位的协调沟通。按时参加建设单位召集的施工协调会议，通报研究问题，加强协作。
3.2 轨行区作业安全管理
参照铁路营业线施工安全管理规定，按照建设单位的要求，严格执行请销点登记制度，严格按照批准的施工计划进行施工，严禁无计划、超范围、超计划施工。未经批准，任何人不得擅自进入轨行区。施工时指派经过培训合格的联络员、现场防护员加强施工防护。
3.3 消防安全管理
包括施工原材料的存放，设备包装物及时清理，易燃、易爆、危险化学品的搬运、使用，灭火器材的配置、管理，电焊等动火作业的申请与审批。
3.4 防汛管理
对于设备施工单位来说，防汛管理主要是事先排查出入口、风亭、设备材料运输井的防雨、防洪情况，做为危险源辨识的一个重要部分。对有隐患的部位积极提出意见，并做好防范措施。
3.5 作业人员管理
统一办理进入隧道许可证件，进入车站和轨道区的人员须经培训许可，掌握地下作业面情况及安全应急知识后方可进入。并对进入地下作业人员实行统一登记、清点制度，确保人员的进出安全。
3.6 防护设施与文明施工管理
地铁工程临边长、孔洞多，施工交叉作业多，必须保证作业场所的洞口、临边防护设施完好，坚持做到先设牢固的临边防护再施工，孔洞用坚实的钢板堵好垫平。同时做到施工区域边界灯具照度满足施工作业要求，进场作业人员穿防护衣，戴好安全帽等。文明施工方面做到场地整洁有序、及时清除废弃物，材料设备的堆放整齐，确保工完料净场地清。对施工的成品和半成品设置警示标志和必要的说明，避免损坏。
4、地铁安全施工的对策建议
4.1 制定现场安全管理责任制度
由于地铁施工现场存在大量的施工器具，且大型机械器具的造价成本较高，操作复杂，因此需要对现场切实进行有效管理，避免不必要的安全事故产生。另外，地下施工的环境恶劣，氧气密度低，需要对通风设备进行有效检查，通过制定现场安全管理制度，对人员和机械器具的管理做到面面俱到，提高施工现场的安全管理水平。
4.2 强化人员安全意识
安全始终处于第一的关键位置，只有将工作人员的安全意识提高起来，才能对施工现场的安全管理提供保障。提到施工由于处于地下施工，施工过程中对前进方向的土质、土体的稳定性等都无法准确了解，需要在掘进过程中时时刻刻注意安全，遇到复杂地形及时上报处理。对于施工过程中出现的涌水，及时排出，防止发生土体滑坡等安全事故。
4.3 制定先进的预警系统
地铁施工区的属于长距离施工，每一个施工区的端口都距离较远，一旦发现问题需要及时处理，需要较快的反应时间。因此，建立先进的预警系统，能够在发现问题的时候及时提供风险预警，为管理人员提供有效的反应时间。例如，制定土体监测系统，通过该系统可以及时监测土体的扰动情况，有利于保持施工过程的安全稳定。
4.4 采用先进的机械设备
在技术革新过程中，应该采用新的技术和新的施工设备，在同等施工条件下，新的设备一般能够提供更高的施工效率，以及更安全的施工防护，有利于减少安全事故。积极借鉴国外的先进技术和先进设备，通过比较我国与之存在的差异，取其精华去其糟粕，将更好的方法因地制宜地运用到我国工程领域，为我国的现代化事业服务。
5、结束语
综上所述，本研究通过分析了我国地铁施工过程中影响施工安全的因素，同时针对我国地铁施工过程中盾构法的排土量控制，从理论上解释了排土量的计算规则以及排土量控制依据，为盾构法施工过程中的排土量控制提供了理论参考。最后，根据地铁施工中的安全影响因素，有针对性地提出了控制意见，为我国地铁安全施工提供决策建议。
参考文献：
[1] 贺明.地铁运营安全风险评价体系的研究[D].沈阳：沈阳航空航天大学，2013.
[2] 郑明杨.地铁安全管理问题分析及对策[J].科技资讯，2011，28：247.
[3] 闫世伟.地铁安全管理问题及改进措施[J].中小企业管理与科技（上旬刊），2014，（1）.
[4] 李铭辉.我国地铁运营安全评价体系研究[D].北京：北京交通大学，2008.
[5] 郭华军.风险管控在地铁运营安全中的应用[J].天津建设科技，2008，（51）.
[6] 刘光武.广州地铁工程建设安全风险管理信息系统研究与应用[J].铁路计算机应用，2012，21（5）