基于事故机理和追责的地铁隧道坍塌事故分析与防范策略

夏润禾

(中交第二公路工程局有限公司， 陕西 西安 710065)

0 引言

近几年，地铁施工生产安全事故时有发生，屡见报端，尤其是在城区发生地铁施工塌陷事故，往往伴随着道路中断、管线破坏及构筑物破坏等，对城市秩序及市民生活危害大，极易引起社会高度关注，加之新闻媒体的曝光度高，这些都给参建各方的单位形象、信誉和施工安全管理带来严峻挑战。笔者通过查阅大量文献和有关政府部门网站[1]，对典型案例进行统计分析，得出2010—2018年(截至2018年6月)共发生地铁施工事故164起，发生最多的是坍塌事故(43%)，因地铁隧道施工作业面开挖失稳诱发地面坍塌事故是城市地铁施工事故的主要形式，应当引起地铁参建各方高度重视。

针对地铁隧道施工的特点以及施工安全风险性控制方面，国内相关领域的专家及学者均进行了大量的研究工作。王梦恕等[2]结合具体工程事故案例,分析了城市地下工程建设中事故发生的主要原因,并提出了相应的控制对策；在北京及其他城市地铁建设中得到了应用，取得了理想的控制效果。李希元等[3]在调查和分析上海、广州、北京、深圳、南京等地的盾构隧道施工事故的基础上，按盾构法的常见事故类型，对调查到的事故进行分类并对各种事故提出相应的工程对策。张成平等[4]采用理论分析和数值模拟揭示了城市隧道施工诱发地面塌陷的灾变机理及其演化规律,在此基础上提出了城市隧道施工过程中防止地面塌陷的控制技术。

这些研究成果对后续地下空间开发和地铁隧道的安全施工具有较好的指导作用，但在实现轨道交通快速发展的道路上，需牢牢把控新时期安全生产新形势和新要求，用法治手段强化安全生产意识，减少以坍塌为主的地铁施工安全风险隐患。因此，有必要结合当前地铁隧道施工事故调查报告，分别从事故机理和事故追责角度对地铁隧道施工引发坍塌事故进行剖析及总结,进一步探索从法治问责角度如何加强地铁施工安全管理，如何从根本上提升项目管理人员守法的普遍性与自觉性，以期在安全生产发展新时代的背景下有效避免地铁隧道坍塌事故的发生。

1 地铁隧道坍塌事故灾害机理分析

1.1 诱发地铁隧道坍塌事故因素分析

目前，国内地铁隧道施工方法有矿山法、明挖法、盖挖法、盾构法。根据有关文献数据进行不完全统计、分析，近10年全国地铁建设高峰期内，盾构法和明挖法是地铁隧道施工中发生坍塌事故采用较多的工法[5-6]。在地铁隧道施工过程中，掌子面稳定性出现破坏，极易演变为地面塌陷事故。通过还原每起事故真相，不难发现隧道坍塌事故的发生规律和致险诱因[7]。

由于城市地铁沿线的工程地质和水文地质十分复杂，隧道深度相对较浅，无论是以人工爆破为主的矿山法隧道施工，还是采用大型机械设备掘进的盾构法施工，都对原有地层地质稳定性和力学平衡产生了很大的影响，以致于隧道掌子面围岩发生应力重新分布和应力集中，不平衡内应力出现在开挖边界上，一旦围岩内拉应力超出岩体的破坏极限，则会造成周围岩体的损伤、变形和失稳塌陷。由于地铁隧道施工安全风险管理体系中涉及的风险影响因素很多，且影响因素之间存在复杂的耦合效应，地铁隧道坍塌事故具有复杂性、隐蔽性、突发性和破坏性的特点[8]。因此，隧道坍塌事故的发生往往不是单一因素造成的，而是由工程水文地质变化、工程机械设备故障、作业人员违规行为等多种因素共同作用造成的，往往各种因素也是相互影响的。

笔者按照施工工法对地铁隧道坍塌事故影响的风险因素进行了分析，见表1。

表1按照施工工法对地铁隧道坍塌事故影响的风险因素分析

Table 1 Analysis on factors affecting metro tunnel collapse according to construction methods

施工工法 诱发坍塌因素明挖法地质水文条件发生变化管线渗漏或破坏基坑支护不满足设计要求周边环境存在剧烈动荷载基坑底部涌砂或水土流失盾构法地质因素与盾构选型匹配性差地质水文条件突变掘进参数不符合要求盾构长时间停机,掘进面失稳盾尾密封不足,造成透水注浆不足,周边岩体收敛变形操作不当,欠压推进管片拼装质量与同步注浆影响判断失误,过程监控不到位矿山法覆土较浅地下水因素地层自稳能力差管线渗漏导致土体软化开挖支护不及时或支护质量不合格超前支护存在空隙超前注浆加固不到位人员施工行为不规范

1.2 诱发地铁隧道地面塌陷事故类型

通过国家有关部门事故查询系统、CNKI数字图书馆和网络媒体公开报道的事故案例进行检索[9-10]，对近年来有记录的地铁施工地面塌陷事故和险情事件进行数据统计分析，得出引发地面塌陷事故的致险因子有内在因素也有外在因素，形成过程主要有以下几种类型：

1)由于城市区域工程地质及水文地质条件的复杂性和无法精准判断，在施工前已有的工程地质及水文地质资料不完整或不详细，如遭遇富水性粗砂层，自稳能力差，导致施工过程中引起隧道周边地层稳定性遭到破坏而出现地面塌陷。

2)由于地下空间开发程度愈加复杂，地铁隧道邻近既有建筑物施工的风险存在不确定性。在隧道施工过程中,对高灵敏度软土产生相对较大的扰动，从而引起地层较大的损失率,或周围土体无法承担相应荷载，则会诱发地面沉降超限和塌陷问题。

3)由于地铁线路走向往往要下穿管网密集、交通繁忙的市政道路，在这种客观环境条件下，设计阶段考虑风险因素不足而造成工程设计图纸阶段判定的结果与工程实际存在不一致的情况时有发生，这就可能导致工程事故的风险因素全部转嫁给施工阶段。

4)由于隧道施工引发邻近软弱地层沉降变化，造成一些城市老旧地下给(排)水管道出现渗漏问题，渗漏水在隧道结构上部形成水囊。软弱土体长期被浸泡，处于饱和流塑状态且持续恶化，隧道施工引发塌方、突水涌泥等工程灾害风险显著加大，爆破或开挖后导致岩土应力调整而发生急剧变化，使掌子面和拱部无法封堵进而导致地面塌陷出现。

5)由于专业技术人员及其操作技术水平参差不齐，地铁隧道施工安全管理系统自身存在薄弱环节，加上对施工关键工序的管理存在覆盖程度、管控深度不足，隐患排查预控措施不到位，更容易发生灾难性安全事故。

6)施工项目各方对地铁施工安全风险敏感性不强，在安全生产管理环节存在漏洞和缺陷，忽视施工中重点安全风险的辨识管控，对可能带来不可预见、不可知影响因素的预测、预警能力不足(尤其是盾构施工出现刀盘系统故障和操作失误)，任何一个环节差错都可能演变成事故。

2 构建风险分级分类管控与隐患排査治理体系

随着安全生产法律法规不断完善，安全生产管理措施不断创新、丰富和发展，安全生产管理方案愈加清晰，监管责任愈加明确，对安全生产事故追责愈加严厉。在地铁施工管理中，传统安全管理模式存在安全生产责任制落实不到位、安全风险辨识评估缺乏动态管理、施工作业执行技术标准和规章制度“打折扣”、事故隐患排查存在“走过场”等问题。因此，要改变传统的安全管理模式，有效解决地铁施工安全生产领域的突出问题,构建风险分级分类管控与隐患排査治理体系，目的是实现事故的双重预防性工作机制[11]。从施工单位角度来讲，在分析清楚地铁隧道坍塌事故灾害机理的基础上，预防事故发生必须严格依照工程施工有关法律法规和标准规范，把责任落实挺在风险管控前面，把风险管控挺在隐患排查治理前面，并将风险管控和隐患排查、整改、验收进行有机结合，才能将导致事故发生的根源性因素识别出来、管控起来，实现把风险管控在隐患形成之前、把隐患消灭在事故发生之前。

2.1 安全风险防控与隐患排查治理的关系

为准确把握地铁施工安全生产事故的特点和规律，进一步厘清风险点与危险有害因素的辩证关系，建立施工关键节点风险控制制度，强化工程重要部位和关键环节施工安全条件审查，实行分级分类管控，严格落实风险管控的主体责任，将事故前的责任落实、风险管控、隐患排查和事故后的应急救援有机结合，构建“四位一体”的事故风险防范体系，提出针对性的措施进行施工风险防范,从而降低项目的事故风险。因此，要从人的不安全行为、物的不安全状态、场所的不安全因素和管理上的缺陷4个方面入手，通过施工工序排查治理隐患，建立起全员参与、全岗位覆盖、全过程衔接的隐患治理闭环管理机制。表2示出安全风险防控与隐患排查治理之间的关系。

表2 安全风险防控与隐患排查治理之间的关系

2.2 风险管控与隐患排查治理依据的相关法律法规及安全规范标准

从国家和地方安全监管形势分析来看，国家对安全事故追责将更加严厉，政府安监执法将更加严格，项目安全属地化管理面临更严厉的监管。从站在施工企业角度来看，再大的项目、再好的企业都经不起安全生产事故的严重破坏，以及对事故相关责任人的法律责任追究和党纪政纪处分。

从国家现行的与地铁安全相关的法律法规和规范标准(见表3)来看，自2003年国家和有关部门相继出台、修订了一系列地铁安全相关的法律法规和规范标准文件[12]，成为当前城市轨道交通建设和安全生产管理的主要法律法规和技术标准依据。这对于不断推动地铁施工安全风险防控与安全生产隐患排查治理工作提供了法治和技术保障，为进一步强化安全生产责任主体落实，预防和减少生产安全事故，保障人民群众生命和财产安全，发挥了极其重要的作用。

表3 国家现行的与地铁安全相关的法律法规和技术规范标准统计(部分)

2.3 地铁项目构建风险管控与隐患排查治理管理的实践举措

1)建立“一岗双责”全员参与的安全责任体系清单。从项目管理实际出发，将双重预防机制建设的各项工作责任分解落实到项目安全生产领导小组各成员、施工项目各工区、各班组长和每个具体管理工作岗位，明确管理系统岗位安全生产主体责任。通过制定与项目管理实际相适应的安全生产管理制度，明晰生产要素中生产组织系统、安全监督系统、技术支撑系统、机械设备资源系统的安全职责，建立“一岗双责”全员参与的安全责任体系清单。

2)建立安全风险清单，进行动态管理。从项目施工组织中人、机、物、法、环、管理等方面，以实现系统安全为目的，运用系统安全工程原理和方法，对存在的已辨识的风险类别进行分析，判断系统发生事故的可能性及其严重程度，将导致事故发生的根源性风险因素建立安全风险清单和数据库。按照“分级管理、分级负责”和“谁主管、谁负责”的原则，细化风险管控单元，落实安全监管责任主体，并根据施工进展对下阶段施工可能存在的风险及采取的控制措施等进行动态管理。在施工现场设置风险等级区域公示牌，在重点工序作业岗位设置岗位风险告知卡，便于及时采取控制措施。

3)建立安全风险与隐患排查信息化平台。利用信息化手段保障双重预防机制实效是非常重要的，也是必要的手段。实行安全风险监控“动态管理、逐级负责、快速高效”扁平化管理模式，将重大风险监测监控数据接入信息化平台，形成电子化风险分布图，设计一系列监控项目和预警指标,充分发挥信息系统智能化预警的作用。利用系统数据分析，建立涵盖隐患名称、排查日期、隐患级别、整改期限、检查人、整改落实情况等内容的隐患排查治理清单，对安全隐患的形成和未得到及时整改的情况进行深层次原因分析，及时提出有针对性的改进措施，并提交项目月度安全生产例会通报。

4)建立双重预防与安全教育培训相结合的机制。通过调研基层单位和项目发现，施工项目现场安全风险辨识、隐患排查目前主要依赖安全技术管理人员的工作经验，对安全检查工作标准掌握不全面、对风险管控措施认识不足等问题较突出，利用安全教育培训手段保障双重预防机制建设显得尤为重要，更是基础工作。按照安全风险及多发事故隐患分类，有针对性地进行培训教育，建立完善的教育培训课程，并着眼于提高员工安全生产综合素质、管理能力和实操水平的教育培训教材体系建设，实现企业内部优质课程资源共享，做到项目员工掌握“应知应会”的安全管理知识，提升岗位履职责任心和业务工作能力。

3 地铁盾构隧道坍塌事故案例分析

3.1 事故概况

2018年2月7日，佛山市轨道交通2号线一期工程土建1标段，湖涌站至绿岛湖站盾构区间右线工地突发透水，引发隧道及路面坍塌，地面塌方面积约4 192 m2，坍塌体方量接近2.5万m3。事故最终造成11人死亡、1人失踪、8人受伤，直接经济损失约5 323.8万元。事故调查组认定，主要原因是盾尾密封承压性能下降、遭遇特殊地质环境等因素叠加，引发隧道透水坍塌。施工方盾构施工安全风险管控不足，应急处置不当，未及时撤出作业人员，未采取有效的技术和管理措施及时消除盾尾密封性能下降等事故隐患，对事故发生负有责任。

3.2 事故致因分析

根据广东省政府批准成立的“2·7”重大事故调查组所发布的《广东省佛山市轨道交通2号线一期工程“2·7”透水坍塌重大事故调查报告》[13]，调查结论将此次事故性质认定为一起责任事故，调查组对33名责任人员提出了处理意见。佛山地铁透水坍塌重大事故原因及致险因素分析见表4。

表4 佛山地铁透水坍塌重大事故原因及致险因素分析

3.3 事故调查认定适用的法律法规

此次盾构隧道重大事故案例涉及到诸多国家现行安全生产法律法规和有关地铁施工标准规范，这既是生产经营单位满足安全生产条件的基本要求和前提，也是生产安全事故调查分析、追究相关单位和个人责任的重要依据和载体。

笔者根据广东省安全生产监督管理局向社会公布的《广东省佛山市轨道交通2号线一期工程“2·7”透水坍塌重大事故调查报告》，重点对此次事故调查对象(施工单位、事故区间发包单位、事故区间承包单位)在此次事故中违法违规行为梳理分析(见表5)，深入思考事故的背景及其深刻教训，从施工技术角度来讲，盾构施工时应该对技术方案的安全性进行全面评估，盾尾密封、注浆不足等都是盾构施工过程中较大的风险源，应编制相应的应急预案，这对施工单位预防同类事故的发生具有重要意义。

表5 对事故相关方调查认定适用的法律法规标准

4 地铁盾构隧道坍塌事故的防范措施

4.1 从安全生产管理原理出发，进一步完善地铁施工安全责任体系

安全生产管理的缺失是地铁盾构隧道坍塌事故的本质原因。安全生产管理作为项目管理的主要组成部分，应从生产管理的共性出发，将人本原理、预防原理、强制原理作为指导安全生产活动的基本原理，在防范人员伤亡和财产损失的前端，依次设立安全生产策划、风险管控、隐患排查、应急救援、事故分析等防线，并相应结合国家、行业和地方强制性标准、规范、规程以及规范性文件，将施工各环节安全责任纳入法治维度下建立责任分解清单，逐级建立安全生产风险预控清单，将过程隐患排查治理形成销项闭合的管理清单，严防隐患整改责任不落实而升级为事故，构建以“风险动态管控与隐患排查治理”为核心的地铁施工安全“多重预防”的监管体系。

4.2 从顶层设计层面，进一步健全和完善地铁施工安全法规和技术标准体系

新时期地铁施工安全管理离不开相关法规标准支撑，但目前国家层面建筑行业的安全标准规范较多，尚无专门针对城市轨道交通工程的相关安全生产法律法规，有关部门出台的地铁施工技术标准、规程和管理规定建设相对滞后。只有从顶层设计层面强化法律法规支撑、完善标准规范体系，才能解决影响和制约地铁施工安全的基础性、根本性难题。在健全完善技术标准的基础上，一是建议国家有关部门尽快制定地铁盾构法施工中一些具体环节的标准规定，如目前施工规范中尚无盾尾刷检测检验行业标准；二是将地方相关规定及时上升到国家标准，将分部分项关键节点验收进行固化和强化，如地铁通道冻结法施工设计规范只有上海、天津等地方标准。

4.3 分级建立地铁施工安全风险管理体系

虽然地铁施工风险管理逐渐被广泛接受并引起重视[14]，但是针对地铁施工风险识别和评断，目前参建单位缺乏对配备专业人员的能力水平、施工工艺工法、作业环境、施工机械设备等方面进行系统性研判分析，有的仅仅是某个方面单一性评判，没有有效地查找出施工安全风险管理体系的薄弱环节，以致于在地铁施工过程中安全事故时有发生，甚至有的地区安全事故频繁发生且损失惨重；因此，地铁各参建方的风险管理体系的建立是非常迫切的。各参建方应按照法定安全管理职责，在分级构建科学合理的安全风险体系的基础上，从组织、制度、技术、应急等方面对安全风险进行有效管控，最大程度减少因安全事故引发的人员伤亡、经济损失和环境影响。

4.4 加快信息技术与安全生产的深度融合，全面提升施工安全综合性控制措施

地铁施工安全管理应结合迅速发展的互联网+、灵敏检测监测及5G无线信息传输、智能平台及智慧工地建设、产业工人社会培育与持证上岗、无人机与智能机器人等工程应用，加快信息技术与安全生产的深度融合，对潜在的重大不良水文地质或环境风险，强化信息化监测、自动化控制和预警，全面提升安全生产风险管控、隐患排查治理和应急预警响应的信息化水平。

4.5 地铁隧道施工必须用先进的安全技术升级专业能力

对于地铁施工事故的预防与控制，应从安全技术、安全教育和安全管理等方面入手，要做好安全生产，必须坚持专业化思路，用先进的安全技术升级专业能力。特别是提升地铁施工装备控制智能化、管理网络化是未来管理技术创新发展的趋势。地铁隧道盾构法事故多发生于进出洞阶段、区间穿越复杂地层阶段，要求盾构要有更高的地质适应性，技术先进、性能优越、质量可靠的长寿命盾构是保证施工安全的关键因素之一。

地铁暗挖隧道在当前施工中投入的工人数量仍然占据一定比例，应根据不同的开挖断面、对穿越浅埋地层采取的不同工法，建立不同的风险管控层级，要依法依规采取强制管理手段控制作业人员的施工行为，使人员的施工作业行为等受到安全生产管理要求的约束，才能减少或避免风险事故的发生。近年来，我国隧道及地下工程领域针对软弱围岩隧道施工技术创新取得了显著成效[15-17]，通过实践总结出“一强化(强化监控量测)、二紧跟(钢架紧跟掌子面、初期支护仰拱封闭成环紧跟下台阶)、三超前(超前预报、超前加固、超前支护)、四到位(工法选择到位、支护措施到位、快速封闭到位、衬砌质量到位)”，地铁暗挖隧道施工可以借鉴学习。

4.6 以远程监控网络化为载体，发挥安全生产专家治理机制，提升隧道施工安全风险监控管理水平

建立地铁盾构隧道施工监控中心，成立盾构隧道施工安全风险监控管理专家团队，按照专业化、集约化、透明化原则，通过实时数据、图像、视频等数字化方式，在实现预防事故的前提下，将监控环节逐步前移，建立健全覆盖参建各方的监测监控信息共享平台，研究制定完善的盾构施工风险监控方法、预警标准，监测、分析相关风险指标，发挥盾构隧道施工安全风险监控管理专家团队的作用，为参建各级单位提供预警信息和监控报告，有效提高对重大险情科学、果断决策能力和应急救援处置能力。

5 结论与建议

1)面对新时代高质量发展下对安全生产管理的新形势，从法治维度认识安全生产的极端重要性，如何解决当前部分项目管理人员存在安全生产法律法规知识不健全、守法能力不强、法律法规观念薄弱和尚未真正全面形成法律敬畏意识等问题，笔者提出： 一是要不断认真学习国家现行和新修订的工程建设方面的法律法规和地铁施工安全相关技术标准规范及规范性文件要求，特别是地铁施工各参与方主要管理人员要“懂法”更要“守法”；二是在企业内部要制定比国家法律法规更严的问责制度体系，严肃整治非法违法、违规违章、降低安全生产条件等行为，注重源头治理，严格依照工程施工安全有关法律法规和标准规范，依法合规做好每一个环节的管控，不断提高施工安全管理水平。

2)以工程施工组织为载体，建立以安全法制为准则的“主体责任”履责细则，实现安全生产管理从全员参与到全员履责的转变。鉴于我国地铁施工建设正处于快速发展阶段，而过去一个时期地铁施工领域事故多发且损失惨重；因此，地铁参建单位应建立隔离事故的“2道屏障”，阻断风险向隐患转变，在事故前面筑牢隐患排查的防线。首先，要按照地铁施工的每个环节、每个施工阶段进行风险辨识，评估出风险等级再进行分级管理、分级预控，针对风险预警和出现重大风险实行专家决策机制，及时采取有效措施进行控制；其次，要以隐患就是事故的敏感性，作为参建全员各层级、各岗位日常工作的重要组成部分，全面落实隐患治理包保责任制，确保隐患排查责任“不缺位”，关键节点施工前进行安全核查，强化施工安全风险防控，降低事故发生概率。

3)地铁工程事故案例对地铁参建方而言，可谓是“前车之鉴，后事之师”。通过向“事故”学习，吸取事故教训，由被动守法向主动守法转变，强化复杂地质条件下安全风险管控；通过深入研究地铁隧道坍塌致险因素，将水文地质风险作为隧道施工安全风险防范第一要务，为安全风险事故的预控提供依据。建议国家层面和有关政府部门构建统一的、分专业的施工事故案例库，特别是对某些进入地铁新业务领域的施工单位显得尤为重要。建立并完善地铁施工事故统计调查数据库，有利于工程技术人员总结分析事故发生的规律，寻找施工中存在的问题，探究事故灾变机理，预防和避免同类事故再次发生。

4)在城市密集地区和复杂建设环境下的地铁施工必然给施工安全提出更高的要求，只有依托先进的信息化、智能化管理手段，推广应用标准化的安全防护设施设备，才能提高安全管理效能。要充分利用大数据、互联网+、BIM技术、北斗技术等现代化先进科技手段为安全生产监管提供抓手，推动地铁施工机械化、自动化向智能化转变，改善作业环境，降低职业健康风险，达到保证安全质量、节约成本的目的。

综上所述，只有进一步深入研究和评价诱发事故的风险因素，深层次总结事故原因，结合施工区域特点，因地制宜地采取防范对策，才能做到地铁施工安全事故的原因可查、可控、可预防，这对于现实的安全生产管理更具指导意义。