《安全技术》之城市轨道交通安全事故危害与防范 .doc

城市轨道交通安全事故危害与防范 1.前 言    目前我国正处于城镇化进程快速发展时期，城市人口快速增长，交通压力日趋加大，一些特大型城市交通拥挤、阻塞的矛盾非常突出，城市轨道交通已成为城市缓解交通问题的首选方案。但近年来全球地铁事故不断发生，我国的北京、上海、广州等城市地铁也先后发生事故，造成了重大经济损失。城市轨道交通的安全性受到了人们越来越多的关注。因此，分析城市轨道交通在建设、运营中存在的安全影响因素，对于防止轨道交通事故的发生，改善运营的安全状况，降低事故损失都具有十分重要的意义。    城市轨道交通系统是一个庞大复杂的系统工程，从其建设施工到正式运营的各个环节都伴随着巨大的风险，要想确保地铁建设与运营安全，就必须使参建与运营管理的每一个单位和个人都建立“大安全”概念，即利用一切可利用的技术、管理手段，依靠科学技术和技术创新，从每一环节入手，把风险降低至可控制程度。通过对各种安全影响因素进行风险分析并及时采取相应的防范措施，及时规避了地铁建设、运营过程中存在的潜在风险，确保了地铁建设与运营的安全。    2.城市轨道交通安全影响因素    轨道交通安全因素从整体上来看分为建设期间安全影响因素和运营期间安全影响因素两大类，建设期间安全影响因素主要包括建设期间地铁车站、地铁区间、周围环境等影响因素；而运营期间安全影响因素主要包括自然灾害、恐怖袭击、人为事件、火灾、运营故障等影响因素。    2.1 地铁建设期间安全影响因素    与一般地面工程相比，地铁建设项目有几个特点：一是建设规模大，一个城市的轨道交通线路一般有百余公里至数百公里。二是技术要求高，几乎涉及到现代土木工程、机电设备工程的所有高新技术领域。三是建设周期长，单线建设周期要45年，线网建设一般要3050年。四是投资大，每公里造价达36亿元，线网建设则需要数百亿元。五是系统复杂，要考虑轨道交通工程的策划、建设、运营、资源利用的关系，项目管理涉及的管理要素繁杂。六是项目质量要求高，技术复杂，技术风险大。地铁与地下工程水文地质条件、建设中的技术方案和机械设备、以及周边环境（包括建筑物、道路和地下管线）具有复杂性和不确定性，在土木工程中最具有挑战性。    由于我国城市轨道交通发展历史较短，经验不足，在建设中存在着一些不容忽视的问题和不安全隐患，对潜在技术风险缺乏必要的分析和论证，以及人们对客观规律认识不足、管理不到位，在上海、北京以及新加坡和发达国家都出现过不同程度的地铁工程安全事故，造成了重大经济损失。但由于诸多原因，我国地铁设计、建设、管理以及安全防范等方面还存在许多问题和不足。    2.1.1 地铁车站建设安全影响因素    地铁车站施工安全主要存在以下影响因素：不良地质条件；围护结构施工质量存在隐患；地基加固失效；降水方案不合理；支撑体系失稳；承压水突涌及坑底隆起；基坑坍塌；主体结构楼板浇筑时失稳；主体结构混凝土开裂；主体结构防水层质量失效；车站整体上浮等。    2.1.2 地铁区间建设安全影响因素    地铁区间施工安全主要存在以下影响因素：盾构进出洞洞门圈土体流失；拆除封门后出现涌土、流砂；盾构掘进面土体失稳；盾构掘进地面变形过大；盾构内出现涌土、流砂、漏水；盾尾密封装置泄漏；管片破损或就位不准；管片接缝渗漏；注浆管堵塞；盾构机械设备故障；旁通道管片开裂、渗漏；旁通道开挖面土体失稳；旁通道支护结构失稳；旁通道冻结导致地层冻胀和融沉等。    2.1.3 地铁周边环境建设安全影响因素    地铁周边环境施工安全主要存在以下影响因素：邻近建筑物变形及破坏；邻近管线变形及破坏；邻近路面变形及塌陷；邻近已建、拟建轨道交通变形超标；被拆迁建筑的外接管线，特别是电力、燃气等管线的切断、检查不当引发事故；建设期间临时交通标志没有设置或设置不当。    2.2 地铁运营期间安全影响因素    目前，北京、上海、广州、天津等地的地铁已相继建成并投入运营，深圳、南京两市也已动工新建地铁。另外，重庆、成都、青岛等城市的地铁建设也已经报请国家批准立项。据统计，我国地铁已通车线路总长达500余公里，日客流量达千万人次。但由于诸多原因，我国地铁运营设计、管理以及安全防范等方面还存在许多问题和不足。    3.城市轨道交通安全技术防范措施    3.1 地铁建设安全防范措施    随着地铁建设的不断深入，地铁建设的技术风险控制工作已经引起工程界的高度重视，理论研究和实践探索都在不断深入，以下为加强地铁建设安全技术防范措施：    (1) 加强工程风险管理与技术风险控制；采用远程监控管理；(2) 切实加强地铁规划、勘察、设计和施工管理；(3) 加强选择施工方案的技术论证； 4) 确保施工质量，严格按照规范进行施工；(5) 加强现场监测与远程监控，实现信息化动态施工；6) 建立畅通的重大风险处理机制；(7) 建立严谨管理制度，倡导“产学研”体制。    4.城市轨道交通安全重点研究方向    鉴于城市轨道交通安全与耐久性研究现状的严重性和紧迫性,应加大对目前研究尚薄弱而又意义重大的相关课题研究力度,把握国内外的研究现状和动态,分析存在的问题和不足之处,明确今后的重点研究方向；研究方向主要包括以下几个方面:    (1) 积极开发与研究基于地铁结构监测与检测信息进行自动反馈分析与耐久性评价、安全性预报的轨道交通远程监控管理系统。远程监控系统的最大优点是可以提供一套远程监控的管理模式，管理者能够快捷方便地获得地铁工程建设和运营管理的相关信息，同时可以发现问题，抓住重点，参考专家意见采取措施，从而把管理、监督、建议、控制与科研结合起来，对提高地铁安全管理水平有重大意义。    (2) 由于各种不确定性原因或环境水土荷载变化而致地铁结构承受荷载过大或偏压,产生裂缝和破坏。另外,结构荷载及应力状态变化也能引起混凝土孔隙率的变化而可能降低其抵抗各种侵蚀性物质的能力。荷载力学变化引起的结构裂损而影响地下结构耐久性的机理及其使用寿命预测的研究。    (3) 地铁结构及其周围地层变形、土体长期流变对地铁结构使用功能和安全寿命的影响规律,对于地铁隧道尚需考虑纵向不均匀沉降对其使用寿命影响的预测与控制技术的研究。    (4) 邻近建筑物、基坑、隧道施工对已建地铁结构的影响分析；地铁隧道叠交或平行施工引起的土层位移场分布规律；地铁车站平行换乘的影响规律分析。    (5) 岩土介质环境下的耐久性影响因素及作用机理等相关基础研究；可考虑以损伤力学及断裂力学原理对地铁结构混凝土材料的断裂失稳进行研究、分析。    (6) 地铁结构耐久性劣化综合叠加效应(多因素交叉影响)研究、地铁结构耐久性评价函数或数学模型研究；荷载、裂缝、差异沉降、地下水渗流与变异、土压力变化、施工过程以及支护结构等对地铁结构耐久性及安全评估研究；裂损结构在侵蚀性物质作用下的裂化规律研究,施工工艺与质量对地下结构使用寿命影响的预测与控制。    (7) 研究地下水渗流对地铁结构物使用寿命的影响机理、预测原理及防治对策,渗流与侵蚀性物质耦合作用下对混凝土的裂损规律与结构耐久性的影响,静力水头动态影响危害的预测与防治。    (8) 加强地铁结构的安全风险评估方面研究，发展与研究地铁结构的耐久性及健康度进行监测与评价的理论、项目、技术与方法,尤其发展完善的无损检测技术手段与长期监测项目。    (9) 积极开发与研制新型高强度、高耐久性的管片、混凝土材料以及各种防水材料。    (10) 加强电气系统、车辆系统、通风排烟系统、给排水系统、通信、信号系统、公用工程及辅助设施等领域的基础理论与应用研究。    11) 加强地铁运营车站与区间的反恐、防灾以及安全管理方面的课题研究与防范措施研究。