彭坤
（中铁第六勘察设计院集团有限公司 天津 300308）
摘要：随着城市核心区建设密度增大，建设地下轨道交通与开发地下空间成为城市建设的重点方向，出现了大量紧邻既有地铁隧道的深基坑工程，深基坑的开挖施工会对邻近地铁隧道的安全产生不利影响，目前对这方面的研究尚不充分。本文针对地铁隧道结构的特殊性，分析了地铁隧道安全性的判断标准，随后开展地下工程施工安全评估方法及主要影响因素研究，有利于提高提高邻近既有地铁隧道的深基坑的施工安全管理水平，为此类工程项目的安全评估问题提供新的理论方法和分析案例参考，可指导施工技术人员进行隧道变形分析及安全性评估，具有一定的技术应用价值。
关键词：地铁隧道安全；安全评估；深基坑；
1引言
在地铁隧道的邻近区域进行深基坑开挖施工，会影响并改变周围土体的原始应力场，造成地层损失，进而对地铁隧道结构造成威胁，产生安全隐患与风险。当前的研究多局限于具体工程实例，一般采取结合各个工程的特点提出支护体系设计施工方案的方法，对邻近地铁隧道的变形特点缺乏全面深入的研究。同时，当前对既有隧道管片结构的保护措施也缺乏比较系统的研究，现有的方法多局限于通过控制基坑自身变形（例如基坑分仓开挖等）来控制邻近地铁隧道变形，从而降低安全风险。 因此，有必要开展全面深入的研究工作，分析深基坑开挖对邻近地铁隧道变形的影响规律，梳理并找出安全影响因素，建立安全评估方法，并提出安全控制管理措施建议，研究成果将对保障深基坑邻近地铁隧道的安全运营具有重要意义，同时还具有重大的经济社会价值。
2 地下工程施工安全评估方法
2.1 失效模式与影响分析
失效模式与影响分析（Failure Mode and Effect Analysis，简称 FMEA）是指：在系统过程中，通过分析系统各组成单位，分析其潜在的各种失效模式及其对系统功能的影响，以提出可采用的预防与改进措施，从而提高整个系统的可靠性和安全性的一种分析方法。FMEA方法是从实践中发展起来的一种可靠性分析技术。1950年代，FMEA构思第一次被美国格鲁曼公司应用于设计分析战斗机操作系统。1976年，FMEA军用标准由美国国防部发布，但该标准仅限于设计方面。80年代，FMEA 技术开始在汽车工业中被应用到制造过程中。1991 年，FMEA方法被 ISO9000标准推荐使用，以提高产品和过程的设计水平。1994年，FMEA成为 QS-9000的认证要求，成为 QS-9000五大核心工具之一。2012 年，我国修订了国家标准《系统可靠性分析技术失效模式与影响分析（FMEA）程序》GB/T 7826-2012。
FMEA 可以应用于设计、开发、生产和使用等不同阶段，应用于设计评审、可靠性试验分析、工艺分析、使用故障分析等，目前已在工程建设技术领域得到广泛应用，取得了显著的效果。FMEA方法在分析零件故障产生后果的基础上，分析部件的故障，再由此进一步分析整个系统的故障，是一种“自上而下”的失效分析方法。对于不同的产品，FMEA分析的过程和方法略有差异，但其基本实施流程一致。
2.2 层次分析法
层次分析法（The analytic hierarchy process）简称AHP，是由 T.L. Saaty 在1970年代首次提出的系统可靠性分析方法。层次分析法在世界范围内得到了广泛应用，由于其在处理复杂决策问题上的实用性，应用已经遍及建筑、工程、运输、医疗、安全和环境等领域。
层次分析法的主要优点为：1）层次分析法提出了系统化的层次模型，结构严谨，思路清晰，以系统作为研究对象，并建立层次思维框架，每一层的权重设置最后都直接或间接地以定量化的形式影响系统的分析结果；2）层次分析法结合定性与定量计算，保留定性分析的快速简洁特点，又兼具定量分析的准确性。经过多年的发展，层次分析法已经衍生出模糊层次分析法、改进层次分析法和可拓扑模糊层次分析法。
在判断矩阵不易确定的情况下，上述方法通过改进判断标度使决策者容易构造出更为合理的判断矩阵，满足一致性要求。本研究应用改进层次分析法对施工设备进行相关分析。
3.深基坑施工对邻近地铁隧道安全性的影响因素
3.1 施工技术因素及环境因素
施工技术因素指的是在施工的过程中所采用的施工方法，包括为完成工程所必须的施工技术以及为保证施工过程中的安全所做出的安全保护技术措施。由于基坑工程的复杂性和地层的不稳定性，如果基坑施工过程中有任何一项施工技术得不到严格的控制，都将会导致安全事故的发生，隧道安全性的体现在隧道结构的变形特征上。
施工环境因素主要有两方面：一是水文地质情况，二是周围的建筑物、道路、市政设施等情况。每一个项目所处的地理位置不同，其两方面的施工环境因素均不相同，如果未对施工环境因素情况进行透彻地调查、掌握，或者应对施工环境因素的措施不到位，极有可能给造成安全隐患。
3.2 施工人员因素
施工人员因素是影响工程项目安全的举足轻重的因素，由于施工人员操作问题而引发的安全事故是所有工程事故的主要类型，因此人员因素作是工程项目安全评估的重中之重。由于现场作业工人、技术人员、管理人员、所有的其他人员都属于施工人员，所有施工人员的所有行为均属于施工人员因素范畴，因此施工人员因素表现出难以预测的特点，是工程安全评估的难题。在邻近地铁隧道的深基坑施工中，施工人员的不安全表现是不利于工程安全的施工人员因素的主要表现，具体地表现为施工人员安全意识的淡薄，例如部分施工人员不戴安全帽，不按规定放置设备、材料，管理人员不重视作业工人的危险行为，管理人员未及时发现不安全行为等。
3.3 施工装备因素
施工装备不仅仅指地下工程施工现场的各类大型机械装备、专用设备，还包括基坑施工所用到的各种建筑材料以及其他的辅助设施等。深基坑的施工中需要用到的大量专用施工机械备具有较高的复杂度，往往需要多工种、多专业配合操作，施工的自动化要求较高，因此，施工装备因素往往与施工人员因素混杂在一起考虑。
在实际工程中，对各种建筑材料的管理要求也非常严格，需要对每批材料的接收、加工、搬运、安装等进行严格检查，由于针对所有施工材料的操作均需要由施工人员完成，因此材料因素也需要与施工人员因素混杂在一起综合考虑。
3.4 施工管理因素
对于任何一个工程项目，施工的组织和管理也对安全工作能否做好起到了决定性作用。对工程安全不利的大部分影响因素都可以归因于管理方面的疏漏。在工程项目中，在安全管理方面可能出现的不安全风险有：安全管理制度不完善，管理机构不健全，管理人员培训不足、现场安全监督管理不到位等。施工管理因素因其复杂性，往往无法进行定量化处理，需要结合专家打分、经验判断等定性分析方法进行分析。
4.结束语
本文主着重研究了地下工程施工安全评估方法的选取，采用糅合失效模式与影响分析、层次分析法的综合方法来进行深基坑开挖对邻近地铁隧道安全的评估研究。对深基坑开挖对邻近既有地铁安全性的影响因素进行了分析，其中重点分析了施工技术和施工环境因素。
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