博士北京地铁盾构施工危险评价与控制技术开题汇报

北京地铁盾构施工危险评价与控制技术研究xx导师：xx教授专业：第一章绪论第二章研究内容第三章课题创新点及预期成果第四章论文工作计划目录第一章绪论1前言

盾构法施工能解决污染环境、地面沉降、地面交通、地下水、隧道埋深加大等难题，与暗挖相比，在施工速度、安全等方面具有明显的优越性，应用比例不断加大。如上海已建成的地铁线路及几条穿越黄浦江的过江隧道均采用盾构机施工；广州、深圳、南京地铁以及北京地铁5号线隧道也已采用盾构机施工。因此，盾构法施工已成为将来地铁工程建设施工的重要趋势之一。

北京作为全国的政治文化中心、地铁开发建设的主要城市，盾构施工安全工作事关我国的社会稳定、经济增长及企业生产经营的逐步扩大和可持续发展，加强北京地铁盾构法施工安全研究具有重要的必要性和紧迫性。

课题针对北京地铁盾构施工特点结合施工实际进行深入的安全现状、危险辨识、安全评价及预控分析；开发针对性强、具可操作性的危险辨识方法；得到有实际利用价值的危险辨识成果；提出与危险类型和数量相适应的危险源控制方法。绪论2课题背景⑴城市轨道交通成为城市交通发展的主流方向；北京地铁1号线是我国第一条地铁，一期工程于1965年动工，1969年10月通车试运行，宣告了中国没有城市地铁历史的结束。经过三十多年的发展，现有运营线路3条，在建线路4条，到2008年，北京将初步形成轨道交通的基本骨架，运营总里程达300公里,到2020年北京地铁规划线网将由19条线路组成，总长度达到561.5公里，有望成为世界上地铁线路总长最长的城市。

已开通地铁的城市及其运营线路长度

北京地铁线路规划示意图

课题背景⑵我国轨道交通发展历史比较短、经验不足，盾构施工风险控制还存在许

多问题。第一我国尚未建立起独立自主的盾构机制造产业，盾构机主要依靠进口或者从不同国家引

进设施、设备进行国内组装，给盾构施工安全技术控制带来一定难度；

第二地铁盾构施工大多地处密集地段，周边环境复杂，穿越各种建筑物、铁路、河流、桥

梁等作业日益频繁，加之，施工单位多，管理理念、水平不一，给地铁工程的建设及

将来的运营管理留下不容忽视的问题和安全隐患；

第三我国安全科学起步较晚，对地铁盾构施工风险研究还不够深入，大部分分析手段、研

究方法仍依靠借鉴或模仿其他行业，没有形成自己系统的研究理论。

06年北京地铁盾构施工部分坍塌事故照片绪论3研究目的及意义通过研究查找、分析和预测工程、系统中存在的危险有害因素及可能导致事故的严重程度，为规范北京地铁盾构施工的安全管理及安全评价提供科学的理论和方法，并提出合理可行的安全对策措施，指导危险源监控和事故预防，以达到最低事故率、最小损失和最优的安全投资效益。

主要体现在以下几方面：Ⅰ

研究目的⑴

促进实现盾构工程施工的本质安全化

⑵

实现盾构工程施工过程安全控制

⑶

通过危险评价，为决策者选择最优方案提供依据

⑷

为企业实现盾构工程施工安全技术、安全管理的标准化和科学化

创造条件

研究目的及意义Ⅱ

研究意义地铁有效地缓解了城市交通问题给城市发展带来的困扰，但由于地铁施工附带着高风险作业，一旦发生事故而又不能及时进行救援工作，将有可能发生人员伤亡或大量财产损失的重大事故，造成恶劣的社会影响，甚至有可能影响到事故发生地区的经济发展，后果极为严重。建立起完善的施工安全管理体系，做好盾构施工的风险评价及预控工作，对盾构施工在保障人的生命安全，降低灾难、事故及其他意外事件造成的损失和影响具有非常重要的意义。

同时，地铁盾构施工危险评价及预控是一项综合系统工程，需要从施工工序的各个方面着手，分析地铁盾构施工风险因素，研究其施工安全状况的评价方法，这对企业加大对地铁盾构施工高风险作业控制，凝炼企业地铁盾构施工安全生产管理经验，优化企业地铁盾构施工安全管理措施，提升企业安全生产管理水平都具有重要的意义。

研究目的及意义⑴对企业盾构工程安全生产宏观控制具有重要的意义⑵对企业盾构工程安全投资的合理选择具有重要的意义⑶对提高我国盾构工程安全管理具有重要的意义①通过课题研究指导，进一步由“事后处理”向“事先预防”的安全管理理念变，

预先识别各环节中的危险性，分析企业在盾构工程施工运作上的安全状况，

促使企业在盾构工程施工管理上达到规定的安全要求；研究意义具体如下：②进一步促使企业由“纵向单一管理”向“全面系统管理”转变，帮助企业在盾

构工程的安全管理范围上扩大到盾构施工的各个环节，使企业在其安全管

理上实现全员、全过程、全方位和贯穿整个生产时间的系统化安全管理。③帮助企业在盾构工程的安全管理上进一步实现由“经验管理”转向“目标管理”，

使各部门、全体员工明确各自的安全指标要求，在明确的目标下，统一步调，

分头进行，从而使安全管理工作做到科学化、系统化和标准化。⑷

对我国盾构工程施工经济效益的提高具有重要的意义

绪论4研究现状

上世纪50年代以后，科学技术高速发展，随着战略武器研制、宇宙开发和核电站建设等庞大工程的进行，作为现代先进科学技术标志的复杂巨系统相继问世，系统安全的基本思想就是在研制、使用和维护这些复杂巨系统的过程中萌芽发展起来的。Ⅰ

国外研究现状

风险管理最早源于20世纪30年代的美国，而堪称风险管理研究里程碑的事件当属1975年美国保险管理协会更名为风险与保险管理协会，这标志着风险管理从原来意义上用保险方式处置风险转变到真正按照风险管理的方式处置风险。协会的活动促进了全球性风险管理运动的发展。进而，危险评价技术随着保险业为衡量风险程度所作的风险评价逐步发展，并在20世纪60年代得到了突破性的进展。在地下工程特别是隧道工程领域，主要研究进展及提出的理论如下：

由于隧道施工中的安全、质量事故不断出现，各国学者对隧道建设的过程，分别从风险规划、风险识别、风险评估、风险分析、风险决策、风险应对、风险监控等方面进行了广泛研究。

序号时间主要人主要研究情况11996年Einstein.H.H开始将风险分析引入到隧道与地下工程21996年Sturk和Lsson介绍了一种针对大型地下工程建设风险和决策的分析系统32000年Vik和Sverdnjp对挪威诺梅瑞克斯伯顿隧道工程中的环境风险管理进行了研究42002年Tonon和Mammino利用模糊理论和随机理论研究隧道工程建设中风险分析和决策的多目标优化问题52003年hungsikYoo和lae-hoonKim

开发了一个基于网络的建设（设施）损坏评估系统——TuRISK62003年WoudeS.Vetal对风险管理、风险分析、风险控制进行了定义72004年PetrovM.etx1

指出“风险管理是一个识别、分析和响应工程风险的系统化的过程”

82004年国际协会给出隧道风险管理指南，使隧道工程建设风险管理更规范、更全面

研究现状

⑴研究现状概述

隧道与地下工程特别是盾构工程的风险管理在不同的阶段其关注点和采用的方式是不同的，而不同的风险评价方法在分析问题的深度、广度和精确度方面是不一样的，因此选用合适的风险评价方法对于有效的风险管理是非常重要的。研究现状

⑵评价方法研究现状

①定性的风险评价方法的研究现状

隧道与地下工程定性评价方法理论主要有以下三种：

风险矩阵、风险指数、IMS风险评价体系②定量的风险评价方法的研究现状

在隧道与地下工程行业以外已发展了大量的定量评估风险的方法，主要有故障树分析法、事件树分析法、决策树分析法、影响图、贝叶斯网络、层次分析法、蒙特卡罗模拟法、模糊评价法、进度计划评审技术等，其中有些方法可以直接应用到隧道工程中。以下主要介绍近年来隧道工程中将风险与工程造价联系起来的几个风险分析模型。

最近发展的主要理论有：

TCM、CEVP、DAT、MultiriskⅡ国内研究现状

①建国初期至上世纪70年代末期，国家把劳动保护作为一项基本政策实施，安全技术

作为劳动保护的一部分而得到发展。

研究现状

⑴我国安全科学发展的进程我国安全科学的发展大致可分为3个阶段：

②

上世纪70年代末至90年代初，随着改革开放和现代化建设的发展，安全科学技术得

到迅猛发展，综合性的安全科学技术研究形成了初步基础。

③

上世纪90年代以来，我国安全科学技术进入了新的发展时期。

⑵安全科学在地铁施工上的应用现状

国内对地铁特别是盾构法隧道施工的风险评估理论和风险评估技术主要集中在基于不确定性理论、概率及数理统计、模糊数学、决策理论等多种理论的定性分析、定量分析，及定性分析和定量分析相结合的方法等，风险评估的理论和评估技术正在将模糊控制、人工智能神经网络技术和系统工程中的智能化技术引入风险评估，以使风险评估向智能化的动态系统评估的方向发展，对地铁工程的风险评估工作还停留在定性和简单的定量评估水平上，还没有具体针对整个地铁工程项目进行风险评估的体系、模型和方法，绝大部分问题(如工程项目的决策风险、投资风险、设计风险、施工风险及运营风险的评估等多个方面的问题)的研究，还几乎没有展开或尚处于认识和初步研究阶段。第二会章换研合究内储容1盾构妖施工蒸简介1.晒1盾构烧施工偏法及垃盾构再机简俘介盾构纤法起源锄于欧名洲，受档启发恢于蛀钥虫挖劈燕洞，在日其本得房诚以较值大发渣展。目前停，日乒本及塌欧洲据处于塔该技笼术的辆领先扬地位。盾岁构机销属于陈暗挖酬隧道味的一应种施慈工机票械，便以其帖独特置的优样势发贿展为强盾构饲工法烛。⑴盾构驰施工薪法的定义⑵盾构剖施工狮法的来由甜及发斥展历努史盾构丛施工李工法­—胜—用盾厦构机逮一边款防止圣土砂狸的坍谁塌，茄一边醒进行狂挖掘量，推袜进，带并在芦盾尾背进行岗衬砌湖作肚业从宽而修虏建隧母道的含方法布。年代特征第一代(1818～1880年）Brunel的盾构

/Greathead和Barlow的盾构第二代(1880～1960年）机械式盾构TBM

/气压式盾构开挖面的稳定

/城市盾构工法第三代(1960～1980年）闭胸式盾构、泥水式、土压式第四代(1980～）大断面，大深度，长距离，高速化/断面的多样化；MF盾构，DOT盾构

/自由断面，扩大断面盾构，球体盾构盾构踪蝶法的领发展笨历史盾构男施工列简介能够布适用齐于多逢种地冤层条失件和地复杂燃环境所条件叙；目着前已搏在地铁剪、公箩路、管市政核管道等城炸市基断础建粒设中剂得到旗广泛证应用块。⑶盾构庙施工斜法的特点⑷盾构膀施工属法的适用扁范围技术碎工艺俯复杂竟、疮断面撑变化温需特犯殊处刊理材、安响全性驴好麦、作歌业环款境优监越、扯机械足化程热度高井、施呆工速劫度快朗、若作业断人员婶少涉、质搅量可耻靠韵、施味工用滨地稍事大谈、施田工一搅次性纸投入记大下等盾构贞机由精通用弃机械卖（外盐壳、王掘削召机构呀、挡瓣土机湖构、皇推进弹机构驼、管条片组低装机倾构、交附属溉机构然等部帅件）拆和专界用机亩构组后成。⑸盾构帜机简介盾构衫机的策类型倚：全面期敞开萌式、部掌分敞晒开式朋、闭僚胸式划、泥崖水式匹、土选压平脱衡式1.票2盾构答法施槐工工吩艺简液介目前移在盾夜构工勒程中克普遍每采用骑的多朱为闭弹胸式待盾构等机，毛其中望以泥赵水平房诚衡式祖与土摘压平撇衡式须盾构赚机最今为普列及。由于阔盾构假工程监大部型分位熄于人型口密共集的乱城区膨，从凤减少貌施工蛛污染狠、降唯低施售工造赔价等役多方肾面综歉合考貌虑，搏又以抹土压业平衡国式盾享构机境为主货。土压为平衡缸盾构广法施荐工工砍艺盾构称施工企简介施工准备生产设施生产设施始发反力架布置盾构安装调试盾构基座安装盾构始发始发防水装置断头土体加固盾构掘进测量轴线控制盾尾油脂压注施工监测壁后注浆送输浆液备置出土土方运输开启皮带输送机、螺旋输送机及排土口管片拼装管片运输管片生产盾构到达接受基座安装接受防水装置断头土体加固隧道完成隧道端部处理贯通测量拆卸盾构竣工验收研究榨内容2地铁类盾构侦施工边危险厦辨识2.让1危险闭辨识净的工灿作程串序地铁惧盾构酒施工烫主要低包括墨始发腊与到锣达竖略井施熄工、爸盾构事机组裹装、塌盾构钻始发他与到筐达、文盾构誓掘进饰及风盟道、望泵房纸等作刃业，桌复杂甚环境贷下盾样构还斤需下瞧穿既虾有轨智道线笑路、汉下穿级既有细建（混构）拿筑物蹈、上伟穿既泰有轨寻道线催路、柄下穿鼻重要鹿市政这管线蚊、下陆穿河薄流等乞；同煌时，叨根据交各地厚地质拔岩性挠的不桨同，劝盾构税需穿砌越软歼土、愧砂层偏、砂威卵石捏、砾盒岩及痛岩石涛等地庆层，妻其不忙同的打周边随环境装及地掩质环编境决鼓定了代不同蓄的危众险因廉素。城市幸地铁桃盾构邪施工带危险观辨识披工作矿程序熟悉工程工地施工现场编制危险源辨识提纲系统危险调查系统危险现场调查危险辨识信息汇总组织有关人员审查是否全面危险辨识结果补充完善施工单位监理单位勘察单位有关规程设计单位有关部门有关事故案例否是⑴工作默程序予流程地铁雕盾构原施工声危险盼辨识课题拾将从昼盾构骨施工刷工艺喜出发仰，结啊合地疮质条静件进以行辨若识区亡域的抓划分牌，对蚀盾构虚施工扣可能虚涉及任到的赏各施存工工脏序进工行危霜险辨批识；疾同时淡，从勇盾构乡丰施工虫的环予境及黑掘进略两方蛮面入歇手，各对关壳键施冬工作远业进细行深倡入辨飘识。危险卡辨识也区域捆结构南分解寻图⑵辨识隐区域夸结构详分解盾构施工施工过程同步注浆管片拼装竖井施工盾构始发盾构机组装盾构掘进正常沉降非正常沉降灾害性沉降二次注浆盾构到达监控量测停机检修注浆加固刀具更换特殊工序下穿既有轨道线路（含铁路）下穿既有建（构）筑物上穿既有轨道线路下穿重要市政管线下穿河流冻结施工2.颈2系统冻危险树辨识摸及结胶果经过做系统宰危险处辨识温、综拦合讨道论形残成北撞京地般铁盾羽构施捡工危柿险辨仇识清弦单，墨最后乒整理便，录蒜入、靠形成鹊数据薯库。城市捞地铁阁盾构柏施工检危险惧辨识多工作玩程序地铁齐盾构收施工植危险议辨识盾构施工作业工序1作业工序A作业工序N●●●●●●危险区域1危险区域a危险区域n●●●●危险源1危险源β危险源ε●●●●序号作业活动危险因素可能导致的事故或职业病控制措施1⑴盾构机到达1洞口土体大量流失防护缺陷/违章作业坍塌/22洞口土体发生坍塌防护缺陷/违章作业坍塌/33盾构机座变形防护缺陷/设备设施缺陷倒塌/机械事故/44盾构后靠支撑发生位移及变形防护缺陷/设备设施缺陷坍塌/55凿除钢筋混凝土封门时产生涌土违章操作/防护缺陷坍塌/66盾构出洞段轴线偏离设计违章操作/管理缺陷机械事故/77盾构进洞时姿态突变违章操作/管理缺陷机械事故/北京撒地铁茅盾构恩施工向部分纲危险脸源辨亲识清混单研究倚内容3地铁斩盾构珠施工伸危险芬评价3.润1安全茫评价掏方法辣及选余择原缸则根据替北京唯地铁积盾构语施工辫的特汇点，针结合傍施工晚单位滥及其链相关莲单位蔬的实球际情遇况（握安全基投入难、重悼视力童度、缘瑞人员沸结构膨、管后理水醒平等辛），厦从预躺防、逐过程演控制鱼、综哗合分岁析等串角度考选择悼如下惰安全尖评价趣方法伪：①预控隙分析——预先晓危险兴分析文（PH唱A）②施工荣过程队控制——检查蒙表式撕综合往评价毙法③梦重大庙、特辅大危锐险作至业工蠢序系笨统安虹全控理制——作业牲条件色危险肢性评糖价法在盾震构施院工初哪期阶疲段对巨物料姐、装画置以历及能括量失激控时滔可能粱出现搭的危霞险性剑类别吸、条课件和警可能欠造成顶的后告果作公宏观蹲的概捎略分县析，或确定丝式其危茄险性碗等级溉，防歼止这覆些危江险有继害因浑素失臭控导溪致事雨故的诊发生遣。以盾圆构施振工工奥艺过贩程为脂主线允，将孩一系缸列项跟目（种施工衰工序让、设姐备、慈设施犬、操匆作、沟管理印等）乖列出喘检查岸表进坦行分夺析，寻以确竞定系音统的半状态孕。安巩全检限查表惩的内傍容主每要包受括相瓜应的晌法律陶法规知、标米准、厌规范绑和规诵定。对于仅盾构及施工败中重给大、秧特大漆危险厕作业归工序标（盾徐构下栏穿铁谱路、喜下穿耍重要澡管线秧、下矩穿河呀流、鸭下穿斥桥梁混、刀炒具更肿换、萄停机落检修足、冷工冻施作工等迫），冻以其渴所评击价的扩环境狼于相落应作挺为参递考环剥境的吼对比该为基寸础，语进行毙作业窄条件诸危险芝性评尤价。事该方汗法以绍重大伟、特羡大危捐险作巨业工玻序条唐件的舱危险恳性（D）作鼻因变奶量，爽事故创或危忠险事狐件发登生的随可能软性（L）、制暴露恭与危趟险环加境的颗频率钟（E）及捡危险糖严重歼程度链（C）为质自变挣量，泄建立命自变四量与献因变榆量之带间的藏函数摧关系辣，按茂照作跑业环叼境的畏情况骄，给丈出自熟变量暖的数纠值，慌通过里函数顷关系她计算狱因变哨量，治从而灾完成秋作业个环境政的危征险性龙评价尿。地铁面盾构乞施工家危险呆评价3.警2风险暴分析厕模型课题毫针对挖地铁如盾构哲施工叔关键届、难求点工僻序控骨制风家险进都行分帽析模放型设蓄计，舅主要凉包括群以下乔分析辅模型友：①盾构司始发悬综合脖风险彼控制茅分析荒模型盾构始发综合风险控制分析模型土体稳定力学分析模型沉降监测控制分析模型掘进参数控制分析模型系统风险控制模型②下穿准既有扎建筑椒物综挡合风燥险控榨制分秧析模牧型下穿既有建筑物综合风险控制分析模型土体稳定力学分析模型沉降监测控制分析模型掘进参数控制分析模型系统风险控制模型③停机傲检修刮综合贺风险盲控制筋分析积模型④中途抛刀具苦更换坡综合探风险愧控制荐分析贯模型停机检修综合风险控制分析模型土体稳定力学分析模型沉降监测控制分析模型系统风险控制模型中途刀具更换综合风险控制分析模型土体稳定力学分析模型7沉降监测控制分析模型系统风险控制模型地铁济盾构弦施工锤危险酬评价3.屋3综合胡安全喷评价阵模型在危辣险辨衡识结吩果的吩基础拿上结尝合工乱程实国际建折立合斗适的怜评价挂模型距，评瓦价模麻型符泊合科昌学性茎、实和用性性及可晋操作麦性。危险价分析录结构项关系顺图掘进系统人员管理系统围岩稳定地下水瓦斯安全距离施工工艺盾构机组装盾构始发与到达盾构掘进管片拼装壁后注浆3.夕4危险寄等级锹的划乓分根据猾危险炒等级流划分家理论衡，结扛合地允铁盾关构施素工实电际对盾危险腥源、回危险磁作业造或危皆险区坡域进精行危具险分俱级。根据唯上述公结果骂，依薄据危爸险度码分级反标准约，确孝定其炎危险蛇程度喜。4安全胃评价画及盾错构施绢工安含全度段评定研究紧内容5地铁燃盾构阶施工银危险谷预控绵技术谢研究5.究1危险琴预控骗方法事故适是由丹事故飞隐患绿转化柜而成暖的，辩盾构腔施工妄事故绸隐患黄是伴副随盾腔构施窄工生梳产活疯动过浊程而败出现倾的一揉种潜呜在危走险，耽是导给致盾乎构施烤工事贫故发凑生的暮最主贼要因帆素。跃危险杠预控似与事边故后飞的处纳理不盐同，练危险赞预控晚是事尾前的丙防范导，是戒对盾新构事向故隐飘患的痰发现两和排品除，锣通过艘技术科和管昨理手库段使盼事故查不发展生。结合农实际传，初缺步确绕定从益以下赌方法机选取堤适合糕地铁区盾构射施工浪危险钻预控坦的措详施：风险灶规避默、风睁险缓壳解、瓦风险厨转移捉、风寒险利比用，焦以及询这些铺策略之的组娘合5.押2危险疗预控欲措施危险档对策勒是要省求盾捞构施嗽工项圆目的蜓相关皇单位游在施模工生茅产、枝经营灵管理销中采京取的侨消除薄或减掌弱危船险、宵有害而因素馒的技范术措柄施和剩管理步措施留等，拉是预残防事熄故和仗保障祝生产聋经营尸过程乞安全亭的对猪策措晃施。国主要考采用盟“三E对策拆”：工程员技术傻对策：盾谨构施腔工采壶用安完全可遵靠性肤高的括生产偶工艺魄和采总用安超全技相术、胁安全味设施忽、安果全检桶测等杨安全工程繁技术幕方法洽，提既高盾恐构施桨工生焦产过践程的农本质玻安全皆。安全猜管理现对策：采界用各碗种有递效的情安全融教育临措施摆，提责高员俗工的我安全裁素质树。安全雄管理徐对策：采维用各日种管姻理对垃策，像协调离人、央机、突环境联的关废系，意提高嫁生产威系统狐的整犯体安骨全性板。第三禾章塞课坝题创苗新点更及预炕期成培果1课题封创新平点⑴首次对地患铁盾转构施碌工危宋险辨识朱结构虎进行乔分解；⑵第一禾次系统叹全面床地获触得地争铁盾敌构施岛工危险既源辨俩识清垦单；2研究川成果⑶率先对北脉京地搂铁工叠程重所大危逆险区看域作煮业建清立科耽学的危险飞分析列模型；⑷率先建立崭北京烦盾构披施工伶安全评肾价模原型。通过块项目矩的研齐究，变获得塑如下吹主要著成果距：⑴北京营地铁粘盾构施工您事故矩统计倾及诱笋因分遇析成闸果★近年贩来北暂京地租铁盾霜构施蛙工统您计数铃据★北京绪地铁齐不同堪地质诊条件盼下盾本构施照工事约故分堂析成动果★北京侧地铁帽盾构妨施工膀事故坟集中添趋势★北京拐地铁蓬盾构睡施工画事故嫂原因吗分析课题