摘要:
宁波计划于2021年前开通5条地铁，将进入大地铁时代。但宁波作为沿海城市，其特殊的软土地质加上高地下水位，也给地铁的建设带来各种安全隐患。因此，通过辨识危险源来减少施工危险事故的发生就变得尤为重要。本研究通过整理和完善已有研究成果，形成适用于宁波地区的地铁施工危险源辨识库。从宁波地铁三号线着手，通过分析其先天条件、施工工艺以及相关安全管理架构等，初步形成施工危险源检查表。再通过与宁波地铁三号线施工方、监理方等有多年管理经验的专家讨论议定该项目相对重要的几项施工危险源。最后引入LEC评价法和风险接受准则，对于施工危险源进行半定量的打分，从而辨识出项目的重大危险源。通过本研究方法，可以针对不同的施工项目确定其存在的危害程度大的危险源，从而在开工前采取相应的预防管控措施，来减少工程事故的发生。
Abstract:
Ningbo plans to operate five metro lines in 2021, hence entering the era of Big Metro. However, as a coastal city, Ningbo's special soft soil feature plus the high groundwater level bring various safety hazards to the construction of the metro system. Therefore, it is particularly important to reduce the occurrence of construction hazards by identifying sources of danger. This study compiles and improves the existing research results to form a dangerous source identification library for metro construction in Ningbo. Starting from Ningbo Metro Line 3, through the analysis of its innate conditions, construction technology and related safety management structure, a construction hazard source checklist was initially formed. Then, experts are interviewed such as the construction and supervision parties of Ningbo Metro Line 3; several construction hazards relatively important for the project were discussed. Finally, the LEC evaluation method and risk acceptance criteria were introduced to semi-quantitatively identify the construction hazard sources to identify major hazards of the project. Through this research method, it is possible to determine the hazard source with a large degree of hazard for different construction projects, in order to take corresponding preventive management and control measures before the start of construction to reduce the occurrence of engineering accidents.
1. 引言
随着我国经济的高速发展，城镇化率的不断提高，现代城市交通已经基本进入了全方位立体运输时代。如今，中国已有42个城市开始修建地铁，隧道总里程7000 km以上，每年以450 km以上的速度增长，城市轨道交通建设已经进入一个高速发展的时期 [1] ，但同时地铁施工事故的频繁发生同样引起了人们的关注。由于地铁的建设选址大多为城市经济贸易繁荣的区域，因此其事故带来的后果将是灾难性的。例如西安地铁开始建设7个月发生四起事故，杭州地铁湘湖站坍塌事故造成21人死亡 [2] 。施工技术的不成熟以及对危险源的不明确势必会导致施工事故的高发，而地铁事故造成灾难性后果也突出了施工危险源辨识的必要性。
与地上施工不同，地下工程施工环境差距巨大。地下施工具有其特有的施工问题，例如照明、通风、地下水、塌方、防尘等问题。综合以上事故发生的原因，相较于一般地上工程，归纳地铁工程施工事故的发生主要包含以下几个特征：①工程地质和水文条件对施工的影响大；②危险的突发性强，反应时间短；③地铁施工事故发生的随时性和不确定性；④地铁施工致灾性严重。
对于地铁施工风险的分析历经了长久的发展。许志国对地铁车站土建工程施工管理中的风险和对策进行了分析，了解到地铁车站土建工程施工中存在着一定的风险因素并提出对策 [3] 。郭健采用层次分析法和专家调查法，分析深基坑施工风险因素，估计风险发生概率与风险损失，且采用梯形隶属函数计算风险事件的隶属度，运用模糊综合评价法进行风险评估，确定施工的风险等级 [4] 。苟敏选取了18个影响盾构施工的风险因素，构建了地铁盾构施工风险的解释结构模型(ISM)，并分别从施工工艺、管理、环境三个方面进行了风险分析 [5] 。
危险源风险评价涉及众多因素，是因素交互作用的动态系统。因此，评价指标集的建立必须科学、合理和全面。赵艳莉从建筑施工安全管理的角度入手，重点研究工程危险源的评价方法(LEC法)，在危险源评价中引入对作业条件危险性评价方法的灵活应用，对各类危险源的危险程度进行等级划分 [6] 。张思戬建立了一种基于熵权法和LEC评价法的综合评价模型，并将其运用于地铁施工安全评价中 [7] 。
针对地下工程施工的危险源辨识方法还未形成系统体系，重大危险源评价的相关研究还处于起步阶段，对于其的研究几乎是在近年内才开始的，且针对地下工程施工的相关研究较欠缺。
2. 危险源评价理论模型
2.1. LEC评价法
本研究预采用半定量的LEC评价法，专家根据以往的工作经验和评估，分别对不同危险源进行考量打分，将打分结果再代入公式，去掉最高值和最低值，取大于三组的平均值为有效数据，从而可以得出该项工作的危险程度，继而判断评价危险性大小。
计算公式：D = L × E × C。
L——事故发生的可能性；
E——工人身处于危险环境的时间；
C——发生事故的严重程度；
D——危险性。
D值越大，说明工作的危险性越大，需要采取相应措施避免或减轻该项工作的危险性。
2.2. 风险接受准则理论
通过LEC评价法对危险源进行风险等级评价后，能对初定的危险源按危险的程度进行区分。但是，以往有些研究中认为风险越小越好，实际上这个思想不够严谨，风险的控制需要付出代价。风险接受准则理论通常是将风险限定在一个合理的、可接受的区间内，寻找风险和利益的平衡点，从而得出可接受的风险，便无须耗费大量精力和财力。风险等级标准包括了风险发生概率的等级标准和风险发生后造成损失的严重性等级标准 [8] 。
3. 宁波地铁三号线施工危险源辨识过程
3.1. 工程特点
①地质条件较差，对施工质量的要求高
本工程基坑范围内有较厚的淤泥与淤泥质粉质粘土，稳定性差，变形大，在地连墙成槽过程中易产生变形，引起露筋、夹泥、尺寸偏差等影响。其次，是在基坑施工过程中，由于地基承受能力差，机械设备行走困难，易产生下陷。所以工程对水泥搅拌桩的施工质量要求高。
②填河、临河段对于地质的影响
本工程大部分施工段需进行河流改迁和填河处理，填河区域施工的质量情况将影响地下连续墙成槽及施工的质量。
③结构防渗漏控制
河道改迁后位于施工区域西侧，其布局基本与基坑平行，距离基边约20 m，该工程所处地势较低，对于地下连续墙、高压旋喷桩结构的防渗漏控制要求高。
④防汛措施
本工程使用明挖顺筑法，对降水的抵御能力较差，由于宁波台风季节易产生洪涝灾害，防汛成为本工程一大难点。
3.2. 项目针对性施工危险源辨识清单
3.2.1. 危险源因素分类罗列
为保证危险源辨识的全面性，本研究拟以工程进度为逻辑思路，从施工准备阶段、施工期间、竣工检查阶段三个阶段进行全方位分析，再从这三方面展开细化到各种风险子项目，从各个方面对整个施工过程进行安全检查，以找出危险源，由于在施工准备阶段和竣工检查阶段的危险源易早发现且容易控制，不作为本文研究重点，故省略，危险源辨识分类如图1所示。
Figure 1. Classification of hazard source identification in metro construction
图1. 地铁施工危险源辨识分类
3.2.2. 检查表针对性修改
在已有对地铁施工危险源检查表的研究基础上，结合宁波地铁三号线的现实状况，以图1为整体思路，整理建立成地铁施工风险因素检查表，对地铁施工危险源检查表进行修改，得出潜在风险检查事项，如表1所示。
Table 1. Basic conditions of Chenpodu Station - Huangjiacun Station
表1. 地铁施工危险源检查表针对性修改
3.2.3. 危险源辨识清单
依据施工危险源检查表，结合本工程各站点基本情况及专家咨询确认，汇总本项目危险源辨识清单，汇总结果如表2所示。
Table 2. Hazard identification list
表2. 危险源辨识清单
3.3. 危险源数据打分以及整理
本研究共邀请了12位地铁界的专家，引入LEC评价法，对确定的施工危险源检查事项进行评价，12位专家根据附录表A-1、表A-2、表A-3的打分标准，对施工危险源辨识清单打分表A-4进行打分。将所获数据根据公式D = L × E × C，计算得出各项危险源的D值(危险性)，去掉最高值和最低值，取10份有效数据取平均值作为最终结果，对照附录表A-5，可以得出各项危险源的危险等级，数据整理结果如表3所示。
Table 3. Danger source evaluation data according to LEC evaluation method
表3. 依照LEC评价法得出的危险源评价数据整理
引入风险接受准则理论，在姓名下方放置作者的单位，专家对确定的施工危险源检查事项根据附录表A-6、表A-7的标准，对风险接受程度打分表A-8进行打分。所获得的数据，根据附录表A-9、表A-10可以确定其风险级别。考虑到不同人对于各项危险源的自身考量标准不同，故本研究采取少数服从多数的原则，根据10份有效数据得出的各项危险源的风险等级专家认可度，认可度最高的风险等级即为既定风险等级。数据结果如图2所示，横轴表示13项危险源，竖轴表示不同等级的专家人数。
Figure 2. Risk level data distribution map
图2. 风险等级数据分布图
3.4. 施工危险源评估结果
根据LEC评价法确定危险源危险等级，风险接受准则确定风险源接受度的先后原则，确定1-12为必须提前制定严格的预控措施，施工危险源评估结果如表4所示。
Table 4. Construction hazard assessment results
表4. 施工危险源评估结果
4. 结论
1) 地铁施工危险源的辨识过程绝不可能简单地制定出一套万能的模版或者体系，针对不同工程需要从工程实际情况出发，根据工程自身特点制定方案，进而进行辨识过程；
2) 在现有的施工技术上，地铁施工危险源的辨识一定要站在对地铁施工有大量经验和见识的基础上，再借助一些理论方法，如LEC评价法和风险接受准则，才能达到辨识危险源的最优效果；
3) 在对地铁施工危险源辨识过程中，可以在确定较为重要的危险源后，利用LEC评价法，得出施工危险源的危险程度，再利用风险接受准则，得出施工危险源带来的风险可接受程度，将两种方法结合，可以有效确定危险源的主次程度，进而利于危险源的控制。
致谢
本文感谢中国铁道科学研究院基金课题(1851CG6504)的支持。
参考文献
附录
Table A-1. The possibility of an accident (L)
表A-1. 事故发生的可能性(L)
Table A-2. Time when workers are in a dangerous environment (E)
表A-2. 工人身处于危险环境的时间(E)
Table A-3. The severity of the accident (C)
表A-3. 发生事故的严重程度(C)
Table A-4. Hazard identification list
表A-4. 危险源辨识清单打分表
Table A-6. Subway construction risk probability level standard
表A-6. 地铁施工风险发生概率等级标准
Table A-7. Subway construction risk loss consequence level standard
表A-7. 地铁施工风险损失后果等级标准
Table A-8. Risk acceptance score sheet
表A-8. 风险接受程度打分表
Table A-9. Subway construction risk assessment matrix
表A-9. 地铁施工风险评价矩阵图
Table A-10. Subway construction risk acceptance criteria
表A-10. 地铁施工风险接受准则
NOTES
*通讯作者。