都市交通建構環境影響風險全面掌控
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作者：徐耀德單位：北京安捷工程咨詢有限公司
近幾年，全國軌道交通建設城市在環境資料掌握、環境風險評估和環境保護等方面的意識不斷提高，不同程度探索和實踐了周邊環境風險的專項或綜合性管控工作，取得了良好的風險管控效果和經濟社會效益，值得總結和推廣應用。
周邊環境風險管控內容與流程
根據現行法律法規、規范性文件和北京、深圳等地的做法經驗，城市軌道交通工程建設周邊環境風險管控可包括環境調查、環境影響風險分級、現狀檢測與評估、環境保護專項設計與工程措施、施工過程環境風險現場監控巡視等貫穿建設全過程的關鍵環節或內容，每一環節又細分若干內容或過程，這個過程是動態、循序或閉環的。總體流程見圖1。
周邊環境調查
周邊環境調查與基本建設程序一致，宜分階段開展，可分為初步設計階段普查、施工圖設計階段詳細調查、專項調查和現場核查，不同階段環境調查內容應滿足相應深度要求。另外，可研階段可通過收集地形圖、管線圖等方式獲取周邊環境資料，但對影響線路方案的重要周邊環境(風險源)，可實施詳細調查。初步設計階段普查是通過查詢收集資料、實地調查走訪和必要的現場勘查探測等手段對工程周邊環境的現狀、條件進行全面調查，并編制環境調查成果資料，為初步設計、施工圖設計提供盡量全面、詳實的周邊環境資料。施工圖設計階段應針對設計條件可能有所變化、或工程需要開展深入、補充性的詳細或重點調查工作，以滿足施工圖設計的需要，如對處于較大施工影響區內的工程沿線建(構)筑物、管線、城市橋梁等重點環境對象、關鍵部位等進行詳細調查。地下管線、地表水體滲漏等是影響軌道交通工程施工安的易發多發風險源(因素)，又由于其復雜性、調查困難性等，宜根據設計要求或工程需要開展專項調查，輔以必要的土體開挖、現場測量等工作。由于環境資料及條件的復雜性，很難一次性調查清楚，任何參建單位(勘察、設計、施工等)在開展自身工作時，均有義務進行環境資料的核對或復查工作。尤其對施工單位，應核查確認環境成果資料，對因環境變遷或設計變更出現的新的環境對象進行補充調查，并特別注意地下管線和地下構筑物環境的調查，做到“動土必挖”。環境調查應針對工程周邊影響范圍內的所有環境對象。我國各地鐵建設城市的歷史沿革、經濟發展水平不同，軌道交通建設規模、環境類型和地質單元條件各有特點，以及施工不同，工程建設與周邊環境的相互影響范圍和程度也不同。一般來講，周邊環境調查范圍宜根據城市軌道交通工程的線路位置、敷設方式、埋置深度、施工方法、結構形式及所處地質條件等因素綜合確定(地下工程周邊環境調查范圍參考表1)，并由設計單位或根據工程需要具體給出調查技術要求。各地可根據本地區地質條件差異和工程經驗等，適當調整調查范圍。如對軟土地區、巖溶區和敏感環境對象等應適當擴大調查范圍。周邊環境調查的內容可分為共性調查內容和特殊調查內容。無論何種環境對象，都存在一些共性和基本的環境屬性信息，如調查對象的名稱、類型(或用途)，地理位置，與軌道交通工程的空間關系，修建年代或竣工日期，產權人或管理單位，竣工圖紙情況，特殊保護要求等，是謂共性調查內容。特殊調查內容是針對不同的環境對象，除共性調查內容之外，有必要對其特殊環境屬性信息進行調查的內容，如地下構筑物的結構形式、外輪廓尺寸、頂(底)板埋深(標高)、原施工方法、開挖范圍及回填情況、圍(支)護結構形式、抗浮措施等;地下管線的類型、功能、材質、規格、坐標位置、走向、埋設方式、埋深(標高)、施工方法以及管節長度、接口形式、拐折點坐標、管徑變化位置、節(閥)門(或檢查井)位置、載體特征(壓力或充滿度、流量、流向等)、使用情況(正常、廢棄、滲漏)等;橋梁的結構形式、橋寬、橋長、跨度、基礎型式及橋梁承載力、橋梁限載、限速、橋面破損情況、樁基參數(樁長、樁徑等);既有軌道交通設施的敷設方式、線路形式、道床形式、行車間隔、車輛荷載、軌道變形允許值等［8］。
環境影響風險分級
環境影響風險分級是工程建設風險分級及安全風險評估的重要內容和環節。根據國家規范GB50652和北京現行做法，以周邊環境為承險體和風險管理對象的環境影響風險工程可分為特級、一級、二級、三級(風險程度由大到小)。環境影響風險分級應綜合考慮周邊環境的重要程度、現狀安全狀況、與新建地鐵結構的相互影響關系(通過工程影響分區等確定)、所處地質條件、施工方法及周邊環境保護方案可實施性與安全性等影響因素。周邊環境重要性程度可根據周邊環境對象的類型、功能定位、使用性質、規模等，分為極重要、重要、一般、次要四級。周邊環境現狀安全度可根據周邊環境對象的安全現狀與現行國家地方標準規范的符合程度、當前使用功能狀況及安全適用性等方面確定，可分為差、中、良、優四級。周邊環境與新建軌道交通工程結構的相互影響關系可依據定性和定量相結合的原則，根據相應的理論原理(peck公式、塌落拱理論等)，以工程影響分區等級進行界定，具體分為強烈影響區、顯著影響區和一般影響區三級，參見表2。環境影響風險分級宜以周邊環境重要性等級和工程影響分區為基本分級依據，以周邊環境現狀安全等級、所處地質風險條件分級等進行風險分級修正，作為環境影響風險分級標準及調整原則，見表3。
環境現狀檢測與評估
為更進一步地掌握環境條件及與工程建設的相互影響程度，為工程設計施工提供可靠依據和相關參數/指標，有必要對高等級(特級、一級)和有特殊要求的環境風險工程進行環境現狀檢測與評估。根據建設階段的不同和設計施工的需要，可分為施工前現場檢測評價、施工影響安全評估、施工過程動態評估、施工后核查評估。施工前現場檢測評價是在初步設計完成前，在環境調查資料分析的基礎上，對環境外觀、裂縫、變形縫等進行進一步調查和現場檢測，確定評價等級、評價環境設施結構、設備等方面的使用及安全狀態，為新建地鐵工程初步設計和施工影響安全評估提供依據和提出建議。施工影響安全評估是在初步設計完成后、施工圖設計和專項設計完成前，通過對周邊環境安全性進行必要的理論分析或模擬計算，根據不同的施工工況和工序，預測工程施工對環境的影響程度、范圍，對環境安全性和工程風險進行進一步評價，并提供環境監控量測控制值和改善設計處理措施等建議，為環境影響風險工程的控制指標確定、環境保護安全專項設計、監控量測和制定專項施工措施(施工工藝工序、加固措施等)提供依據。施工過程動態評估是對存在安全隱患或達到預警狀態時的工前施工影響評估對象，結合關鍵工序的監測數據、現場巡視異常情況等，分析其在施工過程中受施工的影響程度、評估其結構本身及使用設備的安全狀況，為信息化設計與施工提供依據。施工后核查評估是對工前施工影響評估對象在新建地鐵工程主體結構完工一年后，或環境對象監測變形穩定后，進行的施工前后環境對象安全狀態變化及施工后安全狀態的檢測和評估，為工后修復設計和施工處理提供依據。
環境保護專項設計與工程措施
在環境調查、風險分級和檢測評估的基礎上，針對高等級環境風險工程，可進行環境保護專項設計，并結合施工附加影響分析等，明確給出監控量測控制值、第三方監測要求、環境保護專項措施或工程設計處理方案，進一步制定專項施工風險控制措施。專項設計是單獨的設計過程文件和補充文件(非正式藍圖文件)，輔助對初步設計或施工圖方案進行合理性論證，但有關現狀評估與附加影響分析結果、監控指標、處理措施等關鍵內容應同時反映到正式初步設計或施工圖設計文件中，且專項設計不應有超出施工圖的工程量。施工附加影響分析是根據工程特點、設計方案、現狀評估成果，采用數值模擬、反分析、工程類比等方法，預測分析施工對工程環境所造成的附加荷載和附加變形影響，分析判斷施工方案(工序、加固措施等)能否滿足環境對象所允許的剩余承載能力和剩余變形能力。可單獨完成或作為專項設計的一項內容。監控量測變形控制值是確定工程監測預警的關鍵指標，必須慎重合理給定。可根據現行標準規范、產權單位要求，結合現狀評估和施工附加影響分析結果、地質條件、施工工法和地區工程經驗等綜合分析確定，一般由設計單位給出，必要時進行專門研究或組織專家論證確定。根據專項設計方案，可進行制定超前地層加固、隔離柱、環境對象結構加固或臨時功能限制等環境保護專項措施或施工風險控制措施。
施工過程環境風險現場監控
根據專項設計方案和專項施工風險控制措施，對高環境風險對象和關鍵項目(如地表沉降或隆起、建(構)筑物沉降與傾斜、地下管線沉降與差異沉降、橋梁墩臺沉降與差異沉降、既有地鐵隧道軌道結構變形、隧道關鍵部位的圍(支)護結構變形與開挖工作面等)開展第三方監測、現場巡視和動態評估，利用監測數據、巡視信息和相關風險管理記錄，對施工過程中環境風險或安全狀態進行動態跟蹤與實時控制，及時地預警咨詢、信息反饋與響應處理，是環境風險綜合管控極為重要的一環。
結語
(1)周邊環境既是地鐵工程建設安全的風險源，又是工程建設的承險體，必須高度重視和實施對周邊環境風險的管控。(2)周邊環境風險管控需遵循綜合、安全、經濟和可操作的原則，包括環境調查、環境影響風險分級、現狀檢測與評估、環境保護專項設計與工程控制措施、施工過程環境風險監控巡視等貫穿建設全過程的關鍵內容或環節，注重前期調查工作和施工過程環境風險動態控制。(3)鑒于軌道交通工程的特殊性、重要性，建議盡快制定針對軌道交通工程建設周邊環境風險管控的相關法規政策和標準。
