地铁施工过程中的安全评价体系研究

摘 要在这个飞速发展的时代，在寸土寸金的大城市里，地铁已经成为占用土地和空间最少、运输能量大、运行速度快、环境污染小、乘客安全舒适的理想交通方式，因此越来越被国际大都市所选用。但是随着地铁的加速建设的同时也带来了许多的负面问题。许多地铁工程相继发生了安全事故，造成很严重的人员伤亡和财产损失。地铁施工过程中事故的频繁发生加大了施工的风险，这些风险不仅造成了工程成本增加、工期延后，而且不能满足安全施工的要求，给社会带来了很大的危害。但我国目前的标准体系中尚无专门应用于地铁工程施工过程的安全评价标准。本文以大连地铁 205 标段为研究对象，具体阐述地铁工程施工过程中的安全评价指标的定位、适用范畴、编制依据以及编制原则；建立安全评价指标的内容体系，构建针对施工准备工作、隧道挖掘施工、车站施工、施工环境及安全监控的四个单项安全评价指标体系，在此基础上给出四个单项安全指标量化标准，并且采用层次分析法确定权重值，然后确定总体安全评价得分；通过分析地铁施工过程中的安全评价指标得分，找出施工中比较薄弱的环节，并且提出此环节出现的问题或者提出整改的建议，切实做到此项指标体系能够指导地铁的施工过程安全，对确保地铁工程施工过程安全具有比较重要的意义。关键词：地铁施工 评价 指标体系 施工安全 层次分析法ABSTRACTIn this era of rapid development, in snatching gold in big cities, Metro has become the occupation of land and space at least, transporting energy, run faster, smaller environmental pollution, ideal for safe and comfortable means of transportation of passengers, so is increasingly being attached to the metropolis. But as the accelerated construction of the MTR also poses a number of negative issues. Many subway project security accident happened one after another, has resulted in severe casualties and property losses. Accidents frequently occur during subway construction increased the risk of construction, these risks have not only resulted in increased project cost, duration, delay, and does not meet the requirements for safe construction, brought a great deal of harm to society. But there is no current standard system in China that apply specifically to safety assessment of subway engineering construction standard. This article to Dalian Metro 205 marked paragraph for research object, specific elaborated Metro engineering construction process in the of security evaluation indicators of positioning, and applies areas, and prepared pursuant to and prepared principles; established security evaluation indicators of content system, building for construction prepared work, and tunnel mining construction, and station construction, and construction environment and the security monitoring of four a individual security evaluation indicators system, this based Shang to out four a individual security indicators quantitative standard, and used levels analysis law determines weight value, then determines overall security evaluation scored; By analyzing in subway construction safety evaluation index scores, find the weak links in the construction, and made this aspect of the issue or recommendation of corrective action, effective this indicator system to guide the construction of MTR process security, to ensure the safety of subway engineering construction process is of more significance.Key words: subway construction evaluation index system construction security analytic hierarchy process目 录第一章 绪论 .11.1 课题的来源和意义.11.1.1 概述.11.1.2 地铁建设过程中的问题.11.1.3 课题意义.31.2 地铁施工安全管理研究现状.31.2.1 国内国外安全管理相关研究标准.41.3 研究内容和方法.51.3.1 研究目标.51.3.2 研究内容.5第二章 205 标段工程概况.62.1 地质概况.72.2 水文条件.72.3 施工筹划.72.4 结构设计及施工工法.7第三章 安全评价体系总体框架构建 .103.1 地铁施工过程安全评价指标体系构建原则.103.2 地铁施工过程安全评价标准定位 .103.3 地铁施工过程安全评价标准适用范畴 .113.4 地铁施工过程安全评价指标体系构建流程 .113.4 地铁施工过程安全评价标准内容 .123.5 小结.14第四章 安全评价体系的具体研究 .154.1 地铁工程施工过程安全评价体系层次指标.154.2 地铁工程施工过程安全评价指标定量化分析 .154.2.1 施工准备指标定量确定.154.2.2 矿山法隧道施工状况指标定量确定 .174.2.3 车站施工状况指标定量确定 .204.3 地铁施工过程中的安全评价指标权重的确定.254.3.1 层次分析法.254.3.2 确定权重的步骤 .294.3.3 评价指标权重的计算.294.4 安全评价体系的试用 .324.5 本章小结 .33第五章 结论 .34谢 辞 .35参考文献 .361第一章 绪论1.1 课题的来源和意义1.1.1 概述本课题以大连在建地铁 2 号线 205 标段为指导对象进行研究，从分析现在地铁建设形势以及出现的问题直到作出相应的安全对策评价指标，并且对该评价体系进行运用最后确定此次研究的具体适用性。地铁，作为地下有轨公共交通方式之一，其载客量是所有城市公共交通手段中最大的一种，同时，它还有很多其他显而易见的优势，例如，建设地铁，可以很好的节省地表的土地，由于一般大都市的市区地皮价高昂，充分合理的利用地下空间，就可以将地表空间应用到其他重要场合中；其次，地铁作为一种绿色的环保交通运输方式，它不但减少了运行过程中的噪音，同时，由于它运行中利用了电能，这样就没有了尾气的排放，也就很好的保护了环境；其三，作为大众最佳的交通运输工具而言，它的运行速度十分稳定，大量的节省了通勤时间，方便了民众的搭乘，这样就间接的减少了使用私家车上下班的人，很好的节省了其他资源；其四，它还具有干扰小的优点，即由于地铁线路不与其他运输系统（如地面道路）重叠、交叉，因此行车受到的交通干扰就很少，也降低了发生堵塞、运行过慢等类似情况发生的可能性。很明显，地铁，是大中型城市缓解交通压力的一个很好的途径。1.1.2 地铁建设过程中的问题地铁的建设，没有我们想象的那样简单，它在所有交通运输工具里，是施工最为复杂和困难的一个。地铁的施工建设面临着建设成本高、难度大，建设周期长、施工期易对百姓生活造成影响、施工危险系数高等诸多问题。当我们关注一下国内地铁建设的项目，就更加放大了以上的缺点。由于我国正处于经济高速发展的时期，交通堵塞的现象就变得日益严重，所以很多城市已经开始迫不及待的开始了地铁项目的施工建设。据不完全统计，我国地铁建设速度已经达到了世界第一。赶工期的现象就变得十分常见，这就加大了地铁施工过程中发生事故的几率。2010年7月14日16时30分，北京地铁 M15号线顺义站明挖车站施工过程中，车站深基坑钢支撑脱落，导致2人死亡，8名工人被砸受轻伤，如下图1-1所示。2图1-1 北京地铁顺义站施工事故现场不仅在我国地铁施工中存在着安全问题，同时这个问题也在全世界建造地铁的国家中存在着，例如2000年4月份的时候，在美国华盛顿发生一起地铁隧道区间内电缆故障引发的火灾事故，导致10余人受伤。下图1-2显示了从引起事故的主体分析的事故概率图（左边竖列以百分比%表示）,从图中可以看出设计方和施工方责任重大,大量调查研究表明 ,由于设计、施工不当造成的地铁施工安全事故占到了总数的35%和46%。通过专业培训和再学习,现有人员的专图1-2 地铁事故主体分析概率图3业素质尚有较大提升空间。而且由于我国地铁建设已进入高速发展时期，从目前的统计分析来看，20世纪80年代以来，我国城市化发展加快了脚步，人口也急剧膨胀，使得光依靠一般的路面公共交通解决城市交通拥堵问题成为了泡影，因此地铁的建设也成为了主流，同时我们也可以看出由此带来的安全问题。1.1.3 课题意义下图 1-3 显示了在地铁施工事故中的各种危险源的发生概率，以及各地铁施工方法所导致的事故概率，由图我们可以看出地铁工程的施工过程迫切需要具有针对性、适用性、可操作性的安全评价标准，加强地铁工程建设安全管理与控制。图1-3 地铁事故统计分析 图1-4 引起地铁事故的各因素分析针对地铁施工过程中可能出现的各项问题进行具体的总结与分析，构建针对施工安全组织管理、施工安全技术管理、施工环境安全管理、施工安全监控预警管理的单项安全评价指标体系,在此基础上给出各个单项安全管理水平等级和总体安全管理水平等级评价方法。我的课题是以大连地铁205南关岭标段地铁施工为研究对象。施工前期的研究表明，大连本身具有地质岩层变化较大，局部地区有断层、溶洞等不良地质条件以及地下水较大等地质水文特性，因此，对大连地铁205标段施工过程建立一个针对性的安全评价指标体系具有很重要的现实意义和工程应用价值。1.2 地铁施工安全管理研究现状目前我国在城市轨道交通领域已逐步建立了一些关于安全评价方面的标准，如 AQ 80042007城市轨道交通安全预评价细则 、AQ 80052007城市轨道交通安全验收评价细则以及 GB /T 504382007地铁运营安全评价标准等安全评价标准，这些评价标准分别应用于可行性研究阶段、验收阶段和运营阶段，一定程度上保障了轨道交通的安全，但是对于安全事故相对高发的施工阶段，目前还没有专门的安全评价标准，而这正是目前急需的重要标准。本文基于地铁工程施工安全评价标准国家4标准编制项目的支持，提出我国地铁工程施工安全评价标准的适用范畴、编制依据、原则、评价内容、评价指标体系和评价方法。1.2.1 国内国外安全管理相关研究标准地铁工程施工安全评价指标的编制工作，借鉴了国内外现有相关标准，同时对国内地铁工程施工领域积累的实践经验和科研成果进行了总结。( 1) 国内有关标准国内相关标准为该标准提供了技术参数和评价要点。国内现有标准中包含勘察、设计、施工技术标准，以及地铁工程施工试验、检验和验收等标准，都将安全性原则作为标准编制的基础性原则，并且在具体标准条文中都注重对安全性的规定和要求。这些技术性要求是进行施工安全评价的依据。城市轨道交通相关的安全管理标准如AQ80042007城市轨道交通安全预评价细则 、AQ 80052007城市轨道交通安全验收评价细则 、 城市轨道交通工程安全质量管理暂行办法 、 建设部城市轨道交通安全生产工作督查要点说明等，这些评价标准关于安全评价工作的方法、程序和范式要求是本标准的编制依据。根据现有地铁工程施工安全技术标准和安全管理标准，结合其中与地铁安全密切相关的技术性要求和安全管理要求，提炼出安全评价指标，对地铁工程施工阶段的安全技术和安全管理工作的落实情况进行监督、评价，指导地铁工程施工阶段安全管理工作。下表 1-1 显示了在 205 标段施工过程中遵守的国家以及大连市相关规程、规范和标准。表 1-1 205 标段地铁施工适用规范及准则1 城市轨道交通工程测量规范 GB50308-20082 工程测量规范 GB50026-20073 城市测量规范 CJJ8-994 全球定位系统(GPS)测量规范 GB/T18314-20095 新建铁路工程测量规范 TB10101-996 国家一、二等水准测量规范 GB12897-20067 地下铁道工程施工及验收规范 GB50299-20038 建筑变形测量规范 JGJ 8-20079 城市地下水动态观测规程 CJJ/T76-9810 建筑基坑支护技术规程 JGJ120-9911 建筑基坑工程监测技术规范 GB50497-200912 地铁设计规范 GB50307-200313 铁路工程抗震设计规范 GB50111-20065( 2) 国际有关标准依据全过程安全控制理论和风险管理理论，主要借鉴了欧盟标准 EN 5012X 系列、EN 50159、IEC 61508 等，英国铁路安全及标准委员会( RSSB) 编制的铁路安全黄皮书( ESM Yellow Book)，德国 轨道交通建设与运营管理规范( BOStrab)等国际标准。如借鉴英国铁路安全及标准委员会( RSSB) 编制的铁路安全黄皮书( ESM Yellow Book) 风险分析流程，确定该评价标准的流程，具体流程为依据工艺特点，确定评价单元，在此基础上进行安全管理风险分析，确定主要风险，形成评价内容，确定评价标准。依据欧盟 EN50126 铁路应用可靠性、有效性、可维修性和安全性( RAMS) 的规范标准 ，明确地铁施工安全的过程控制。1.3 研究内容和方法1.3.1 研究目标本课题将大连地铁205南关岭标段作为研究对象，通过实际调研和后期的跟踪监测分析，对施工过程中可能会产生安全问题的各个方面提出了具体对策，并根据相关的标准对施工过程进行有针对性的指导和管理，通过从人、机、环、管等四方面具体的进行分析，并且采用相关的方法进行量化的评价，为了保障施工的安全性，最终制定出一个针对该标段实用的安全管理评价体系。1.3.2 研究内容课题研究的重点是针对地铁施工过程，根据风险管理理论和事故致因理论，应用安全系统工程原理和方法。本课题以大连地铁205标段项目作为研究对象，通过理论分析、现场监测以及后期的总结整理相结合，对以下内容展开研究：1.根据已有的施工经验和对205标段施工现场的实际调研，了解205标段地铁施工过程中的安全管理制度；2.了解施工过程中所用到的各项技术，设备，材料以及方法，并分析有可能发生安全隐患的技术设备或者危险源，并且做出相应的安全评价体系； 3.运用专家打分法对体系中各项内容定义分值大小，并且做出实际打分；4.运用层次分析法对构建的各项指标进行权重分析，并根据其打分结果进行计算，最后做出整个安全评价体系的总体得分,并且依据得分情况判断各项指标的强弱情况，得出结论，对此施工过程提出针对性的指导意义。6第二章 205 标段工程概况2008 年 1 月，大连地铁项目规划通过国家环保总局审查。2015 年建成三条地铁，2030 年建成 9 条快速轨道线路。项目首期计划投资 210 亿元。首期地铁建设规划（2015 年）约 62.8 公里，包括地铁 1 号线一期和地铁 2 号线一期。其中，地铁 1 号线为贯穿城市南北方向的骨干线路，北起南关岭，南至河口，线路全长约 27.4 公里；地铁 2 号线为贯穿西部南北和南部东西方向的骨干线，北起哈大客运专线的南关岭站，东至海之韵公园，线路长度 35.4 公里。大连地铁二期工程中一共有 51 个标段，205 标段是其中一个。大连地铁 205 标段包括两个竖井和一个车站(华北路站)，两竖井区间分别为华北路站至泉水路站以及华北路站到南关岭站区间，在这我们主要介绍华北路站至泉水路站区间概况。下图 2-1 所示为 205 标段华泉区间施工以及监测图。图 2-1 205 标段华泉区间地铁施工平面图华北路站泉水路站区间自华北路站后沿华北路向西南敷设，区间右线里程CK4+241.81CK5+647.755，右线长 1430.462m，含长链 24.517m。左线长 1413.771，含长链 22.589、短链 14.763m。设置 800m 半径曲线一处，后转向南偏东敷设，设置400m 半径曲线两处，线间距 13m。地面高程自 28m 变至 46m。隧道拱顶覆土最大 18m，最小 9m，区间均采用矿山法施工。7华北路站至泉水路站区间竖井位于区间右线