东莞至惠州城际铁路隧道安全风险评估与管理
广东珠三角城际轨道交通有限公司 作者：刘涛０ 引言
伴随着我国城镇化速度的日益加快，铁路运输通道资源逐渐紧张，隧道及地下工程在铁路建设尤其是城际铁路建设中的比例在逐步增加。而隧道施工安全风险巨大，安全事故高发，如何有效控隧道建设安全风险，是所有隧道建设参建单位关注的核心问题之一。风险管理力求把风险导致的各种不利影响降到最低程度。铁道部于２００７年在铁路隧道施工领域推行风险管理，提出要建立风险管理制度、规范风险评估、做好风险防范工作的要求。宜万铁路［１］、金温铁路［２］、厦深铁路［３］、南广铁路［４］在隧道建设过程中均采用了风险管理手段，但主要局限于岩溶隧道、不良地质条件下的安全风险研究和控制。目前对隧道建设设计阶段、施工阶段风险评估方法和控制技术进行全面、系统的研究还不成熟，造成设计阶段、施工阶段风险评估和控制相互脱节的问题，不利于风险管理的实施和推进。本文通过对莞惠城际铁路施工２ａ多来开展隧道风险管理与控制工作进行总结，系统研究设计、施工阶段采用的风险评估方法、对象和控制技术。
１ 工程概况
东莞至惠州城际铁路（以下简称莞惠城际铁路）是珠三角东岸城轨网络中的重要线路，由望洪站站外区间开始，经东莞市城区和多个城镇，终点至惠州市惠州大道客运北站，速度目标值２００ｋｍ／ｈ，正线全长９９.８５１ｋｍ。莞惠线共４座隧道，分别为松山湖隧道、樟木头隧道、古庄山隧道和东江隧道，总长度为５４.４３８ｋｍ，占线路总长度５４.５２％，其中松山湖隧道和东江隧道是铁道部评审的Ⅰ级风险隧道。其多处跨（穿）既有铁路、公路。共有跨（穿）既有铁路１５处、国道省道６处、高速公路７处。水文地质条件复杂多变，多处浅埋及软弱围岩。起重设备等大型设备大规模使用，共有架桥机、塔吊、提升井架、龙门吊１６６台。火工品大范围使用，共有爆破作业３６处。同时，工程地处珠三角经济发达区域，沿线房屋建筑林立，管线密布，施工易影响周边构筑物稳定，影响公共安全。隧道主要以矿山法施工为主，盾构法为辅。
２ 安全风险评估
２.１ 安全风险评估概述
２.１.１ 风险
风险概念现已广泛应用于多个领域。不过，时至今日，学术界对“风险”的定义仍未完全统一。铁建设［２００７］２００号《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》［５］对“风险”的定义为：在铁路隧道工程设计和施工期间发生人员伤亡、环境破坏、财产损失、工程经济损失、工期延误等潜在的不利事件的概率（Ｐ）和后果（Ｃ）的集合，表达式为：Ｒ＝ｆ（Ｐ，Ｃ）。
２.１.２ 风险评估
包括风险辨识、风险分析和风险评价，对工程中存在的各种风险及其影响程度进行的综合分析、对比排序的全过程。风险辨识即调研城际铁路工程建设中可能发生什么事件、事故发生时间和地点、为什么会发生以及如何发生的判断和筛选过程。风险分析即认识风险发生的本质，采用定性或定量的方式表示风险分析结果。风险评价指对风险发生的概率、损失程度，并结合其他因素进行全面考虑，评估发生风险的可能性及危害程度，并与公认的安全指标相比较，以衡量风险的程度。风险评估可分为规划设计阶段评估和施工阶段评估。
２.１.３ 规划设计阶段安全风险评估
规划设计阶段安全风险评估的对象主要包括：暗挖、盾构区间隧道设计、施工方案的安全性及其对穿越公路、铁路及沿线主要建构筑物、重要管线等周边环境产生的影响，车站、区间附属工程设计、施工方案的安全性及其对建构筑物、管线等周边环境产生的影响。
常用的风险评估方法主要有风险矩阵法、模糊综合评判法、监测结果分析验证法等。铁路隧道安全风险评估一般采用风险矩阵法。风险矩阵法是综合考虑致险因子发生概率和风险后果，给出风险等级的一种方法，用Ｒ＝Ｐ×Ｃ表示（Ｒ为风险；Ｐ为致险因子发生的概率；Ｃ为致险因子发生时可能产生的后果）。Ｐ×Ｃ不是简单意义的相乘，而是表示致险因子发生概率和致险因子产生后果的级别的组合。
２.１.４ 施工阶段风险评估
施工阶段风险评估对象主要为施工地质变化、资源配置及实施方案落实情况，还包括工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等方面。
除利用风险矩阵法对设计阶段风险评估成果进行复核验证和动态调整外，还采用的主要方法有作业条件危险性评价法（ＬＥＣ法）、风险概率评价法（ＰＲＡ）和危险可操作性研究（ＨＡＺＯＰ）等。一般采用ＬＥＣ法［６］，其风险值Ｄ由３个主要因素Ｌ，Ｅ，Ｃ的指标值的乘积表示，即Ｄ＝ＬＥＣ（Ｌ为发生事故的可能性大小；Ｅ为暴露于危险环境中频繁程度；Ｃ为事故产生的后果）。
２.２ 莞惠城际铁路隧道安全风险评估
２.２.１ 规划设计阶段安全风险评估
莞惠城际铁路隧道规划设计阶段（初步设计阶段、施工图阶段）的风险采取风险矩阵法。首先采用头脑风暴法、现场调研和查阅工程勘测资料辨识出项目工点可能遇到的所有风险因子和风险事件，列出莞惠城际铁路风险清单表；再利用专家经验对可能的致险因子的重要性进行评价，对各个风险因素评价其发生的概率和后果等级。具体步骤如下：
１）根据隧道沿线的环境，水文地质情况对初始风险进行识别，形成风险清单表。风险清单表如表１所示。
表１ 隧道风险清单表
２）对初始风险进行评估。对各个风险因素评估其发生的概率和后果等级，并最终确定初始风险的等级。初始风险的等级如表２所示。
表２ 松山湖隧道初始风险等级表
３）根据铁建设［２００７］２００号《铁路隧道风险评估暂行规定》的规定，依据风险评价结果和风险接受准则，制定相应的方案和措施。
４）对风险进行再评估，提出残留风险等级。经对规划设计阶段风险评估，形成了《东莞至惠州城际轨道交通项目隧道风险评估报告》，评价出６９段高风险隧道，段落总长为３８２８７.５ｍ。
２.２.２ 施工阶段安全风险评估
施工阶段应根据设计阶段风险评估结果、施工开挖揭示地质、资源配置及实施方案进行再评估和动态调整［７］，形成高风险工点类重大风险源。针对工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等采用ＬＥＣ等方法自行评估，形成风险评估和控制策划表（如表３所示）。根据评估结果形成高危作业类重大风险源。评估出的高风险工点类重大风险源和高危作业类重大风险源形成重大风险源清单报珠三角城际公司。重大风险源清单如表４所示。
表３ 风险评价和控制策划表
表４ 莞惠城际铁路重大风险源登记表
３ 风险控制技术选择
３.１ 规划设计阶段安全风险控制技术
３.１.１ 区间隧道下穿铁路或邻近铁路措施
开挖前需对铁路靠近基坑侧的地层进行深孔注浆加固，同时需对铁路路基及轨道分别进行布点，加强其监控量测，若出现异常情况及时对路基底部采取补偿注浆等有效措施。与铁路主管单位建立沟通机制，加强协调，出现异常情况需及时和相关部门反映。施工中杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。初期支护应及时封闭成环，以保证施工安全。浅埋及软弱围岩段应采取必要的超前支护措施。隧道下穿既有铁路线前，采用吊轨及纵横工字钢梁加固法对既有铁路进行线路加固。初期支护中采用钢架时，松软破碎地段可适当加密。围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑，必要时提前施作二次衬砌，此时二次衬砌应予以加强。在下穿过程中对既有线路进行跟踪注浆，并对下穿铁路进行实时监测，根据监测反馈的信息及时优化调整掘进参数。
３.１.２ 区间隧道下穿建筑物、市政桥梁、市政道路、管线等措施
根据建筑物、管线等基础资料的调查情况明确建筑物与区间的关系，对部分侵入隧道的建筑物桩基进行托换处理，对侵入隧道结构的管线进行永久改移，其余的采用加固处理等措施。加强监控量测建筑物、道路、桥梁、管线基础。严格按照“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、早支护、快封闭、勤量测、速反馈”的原则进行施工。盾构法施工范围下穿建筑物时必须调整掘进参数，加强同步注浆和二次注浆，确保盾构掘进过程中掌子面和土体的稳定，降低地表沉降［８］。
３.１.３ 区间隧道下穿河流、湖泊措施可采用地面深孔注浆，对隧道拱顶砂层及全风化岩层进行加固，洞内采用加强径向注浆止水，加强隧道地质超前预报。盾构掘进期间需调整掘进参数，进入影响范围内及时检修设备和刀具，加强同步注浆和二次回填注浆。
３.１.４ 区间隧道下穿不良地质措施矿山法施工范围下穿不良地质主要为下穿砂层、淤泥层，在矿山法施工前均需对其进行地表注浆加固地层。
３.１.５ 突水、突泥风险措施突水、突泥风险主要集中在穿越粉质黏土地段和穿越断层破碎带段。根据超前地质预报结果和实际情况，采取超前全断面注浆堵水的措施进行处理。
３.２ 施工阶段安全风险控制技术
１）设计阶段风险控制措施的落实与调整。施工阶段应根据设计阶段、施工阶段动态风险评估的结果，落实、调整设计阶段风险控制技术措施。若设计阶段风险控制技术措施不能有效控制风险，应及时上报建设单位，经建设单位决策后采取相应措施。未经批准变更的，必须严格按照设计阶段风险控制措施落实。
２）开挖与支护安全控制措施。严格按设计和方案要求的开挖工法施作。开挖过程中注意检查台阶面的坡度以及开挖面的危石、浮石，岩石裂缝的变化状态，留意渗透水与涌水现象，及时进行处理。开挖成型后应及时对开挖面进行封闭，格栅之间的螺丝连接及纵（横）向钢筋连接对位准确，连接牢固。
３）洞内运输安全控制措施。洞内运输根据断面的大小采取有轨和无轨运输。运输车辆严格限速行驶，在各路口鸣笛提醒车辆和行人。保证照明能及时发现障碍物及来往行人，防止发生车辆伤害。定期检查车辆，保证制动系统、警示系统完好，杜绝“带病”作业。通过施工台架时，注意车辆零散件是否绑扎牢固或侵限。有轨运输要注意轨道维护，停车时要采取防溜措施。
４）爆破作业安全控制措施。编制爆破工程专项施工方案（爆破设计），并根据工程特点制定有针对性的安全技术措施，报经当地公安部门批准后，方可实施。爆破单位具备相应的资质，配备专门的爆破工程技术人员、爆破员、安全员、保管员。严格遵守有关爆破作业安全规定，注意装药、爆破过程的警戒，爆破完毕后，采取排烟除尘措施。火工品库房设置方案纳入爆破设计并经过地方公安部门审批，库房管理人员持证，按照当地公安部门要求做好领用退库记录，帐物相符。
５）起重设备安全控制措施。施工单位应建立起重设备安全管理制度。起重设备安装前应对基础进行验收。起重提升设备由具备相应检验检测资质的检测机构进行检测合格，并出具检测报告。日常使用、检查、维护遵守《起重机械安全规程》及相关技术标准、规程的规定，尤其加强钢丝绳等主要构件的检查。建立起重设备管理档案和事故应急预案，起重司机、指挥司索作业人员持证上岗。
６）消防安全控制措施。动火作业要清理周边可燃物，对防水板、盲管进行覆盖隔离，集中堆放要配备消防器材并安排专人看护。隧道内要配备足够的消防设施。
７）临时用电安全控制措施、作业环境控制措施等。
４ 安全风险管理实施
建设单位珠三角城际公司及各参建单位在莞惠城际隧道施工中，针对规划设计阶段和施工阶段安全风险评估成果，实施了如下管控措施：１）健全风险管理体系。在全面、科学评估工程安全风险的基础上，珠三角城际公司制订了《安全风险工点包保和挂牌督办管理制度》、《工程风险监测管理办法》等制度，建立了珠三角城际公司、设计单位、监理单位、施工单位多层次高风险包保体系，明确规定了高风险包保责任制、安全隐患治理挂牌督办制度以及包保检查频次要求，细化工作机制。
２）开展高风险隧道安全施工条件评估。按照铁道部工管中心工管质［２０１１］３６号《关于铁路高风险隧道安全管理工作的实施意见》，对各标段高风险隧道进行了安全施工条件评估，逐一对标验收，确保高风险隧道施工安全条件。组织对参建单位关键岗位技术和安全人员到位情况、超前地质预报和监测设备配备和实施情况、应急设备配置、物资储备情况以及隧道风险管理体系运行情况进行检查和评估，并督促参建单位根据评估意见对高风险隧道安全管理工作进行强化和补充。
３）编制、审批风险管理实施细则、安全施工专项技术方案和作业指导书［９］。各施工单位根据自身标段特点，编制有针对性的风险管理实施细则、安全施工专项技术方案和作业指导书。珠三角城际公司对风险管理实施细则和安全施工专项技术方案进行了严格的审批，强化高风险隧道管控措施的针对性、有效性。
４）高风险动态管理。组织各施工单位对高风险隧道进行挂牌公示，实施高风险隧道进度日报制度，对高风险工点进行一对一编号管理，实行高风险动态管理和核销制，及时跟踪高风险工点开工准备、施工过程以及完工核销。严格按频次要求巡查高风险工点，每月覆盖所有已开工高风险工点，督促各施工单位认真落实设计制订的风险防范措施，严格执行干部带班作业制，认真开展高风险隧道隐患排查治理。督促监理单位针对高风险工点施工加强总监巡视工作，按频次要求巡查现场，督促施工单位严格按照设计文件和方案要求落实风险控制措施。施工单位每月分析重大风险源监控情况，从作业人员安全教育和安全技术交底、方案实施、监测与预报、存在的主要问题及整改情况、预警信息及事件方面对重大风险源监控情况进行分析和总结，并报珠三角城际公司。对隧道下穿既有铁路，珠三角城际公司还实施了建设单位人员现场盯控作业制。
５）严格落实超前地质预报、监控量测等风险监测工作。珠三角城际公司组织设计单位针对高风险隧道高度及以上风险隧道段编制了超前地质预报实施方案，并进行了专家评审。各施工单位建立监控量测等级管理、信息反馈和报告制度，编制监测方案明确监测内容、方法及频率，同时按照要求布置监测点，委托专业监测队伍实施第三方监测或组建了专业的监控量测队伍。及时对监测数据进行分析，可起到对隧道安全的预警作用以及对其开挖和支护施工的指导反馈作用。监测结果按要求报监理单位复核和分析。
６）加强应急管理。各施工单位根据ＡＱ９００２—２００６《生产经营单位安全生产事故应急预案编制导则》要求，编制了应急预案，明确应急管理机构，建立健全应急联络网、应急队伍库、救援材设库、救护资源库、技术保障库。开展了隧道坍塌事故等专项应急演练。针对高度风险隧道施工可能出现的险情储备了相应的救援物资。
５ 评估安全风险管理效果
珠三角城际公司每年组织一次风险管理效果评估，对高风险防范控制措施和技术方案的组织实施情况、风险工点或风险类型的变化情况、风险防范控制措施和技术方案补充及调整情况、风险监测情况进行评审，并对剩余段落风险进行分析，评估安全风险管理实施效果，形成年度风险评估报告，不断改进风险管理工作。
６ 结论与建议
本文对莞惠城际铁路规划设计阶段和施工阶段安全风险评估对象、方法、风险控制技术方面进行了分析，对莞惠城际铁路隧道施工以来风险管理工作进行了总结，得到以下结论和建议：
１）莞惠城际铁路高风险隧道施工以来，通过风险管理措施，各高风险隧道施工安全可控。各隧道标段工点拱顶沉降、净空收敛、地表沉降、建筑物沉降等各项监控量测数据变化均较小，基本处于安全范围。
２）规划设计阶段风险评估以隧道设计、施工方案的安全性及其对穿越公路、铁路及沿线主要建构筑物、重要管线等周边环境的影响为主要评估对象，风险评估办法采用风险矩阵法为宜。施工阶段风险评估对象主要为施工地质变化、资源配置及实施方案落实情况，工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等方面，应在设计阶段风险评估的成果基础上，采用ＬＥＣ法进行补充评估，全面评估工程风险，并提出风险控制有效措施。
３）规划设计阶段风险控制技术措施的落实是施工阶段风险管理与控制措施主要环节，在建设管理过程中应以设计阶段初始风险为分级管理的依据，而非残留风险。
４）暗挖隧道要严格按照“管超前、严注浆、短进尺、弱爆破、早支护、快封闭、勤量测、速反馈”的原则进行施工，同时加强监控量测和地质超前预报工作。地质超前预报工作应根据地勘资料是否详实进行动态调整预报频次。监控量测是风险动态控制的重要依据，要加强拱顶沉降、净空收敛、地表沉降、建筑物沉降等各项监控量测数据变化分析，尤其要注意周边建筑物沉降监测。盾构法掘进要科学调整掘进参数，加强同步注浆和二次回填注浆。
５）城际铁路隧道下穿既有铁路、建构筑物、重要管线等基础设施是设计和施工阶段风险管理的重点。施工阶段风险管理的重点也应包括起重设备、隧道运输、爆破作业等内容。
６）城际铁路隧道上方房屋、道路管线等基础设施密集，施工易影响周边居民群众生产、生活，强化应急管理十分必要，尤其是要加强与地方政府应急救援力量的联动，控制事故风险扩大，降低危害后果。
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