都市交通建构环境影响风险全面掌控

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作者：徐耀德单位：北京安捷工程咨询有限公司

近几年，全国轨道交通建设城市在环境资料掌握、环境风险评估和环境保护等方面的意识不断提高，不同程度探索和实践了周边环境风险的专项或综合性管控工作，取得了良好的风险管控效果和经济社会效益，值得总结和推广应用。

周边环境风险管控内容与流程

根据现行法律法规、规范性文件和北京、深圳等地的做法经验，城市轨道交通工程建设周边环境风险管控可包括环境调查、环境影响风险分级、现状检测与评估、环境保护专项设计与工程措施、施工过程环境风险现场监控巡视等贯穿建设全过程的关键环节或内容，每一环节又细分若干内容或过程，这个过程是动态、循序或闭环的。总体流程见图1。

周边环境调查

周边环境调查与基本建设程序一致，宜分阶段开展，可分为初步设计阶段普查、施工图设计阶段详细调查、专项调查和现场核查，不同阶段环境调查内容应满足相应深度要求。另外，可研阶段可通过收集地形图、管线图等方式获取周边环境资料，但对影响线路方案的重要周边环境(风险源)，可实施详细调查。初步设计阶段普查是通过查询收集资料、实地调查走访和必要的现场勘查探测等手段对工程周边环境的现状、条件进行全面调查，并编制环境调查成果资料，为初步设计、施工图设计提供尽量全面、详实的周边环境资料。施工图设计阶段应针对设计条件可能有所变化、或工程需要开展深入、补充性的详细或重点调查工作，以满足施工图设计的需要，如对处于较大施工影响区内的工程沿线建(构)筑物、管线、城市桥梁等重点环境对象、关键部位等进行详细调查。地下管线、地表水体渗漏等是影响轨道交通工程施工安的易发多发风险源(因素)，又由于其复杂性、调查困难性等，宜根据设计要求或工程需要开展专项调查，辅以必要的土体开挖、现场测量等工作。由于环境资料及条件的复杂性，很难一次性调查清楚，任何参建单位(勘察、设计、施工等)在开展自身工作时，均有义务进行环境资料的核对或复查工作。尤其对施工单位，应核查确认环境成果资料，对因环境变迁或设计变更出现的新的环境对象进行补充调查，并特别注意地下管线和地下构筑物环境的调查，做到“动土必挖”。环境调查应针对工程周边影响范围内的所有环境对象。我国各地铁建设城市的历史沿革、经济发展水平不同，轨道交通建设规模、环境类型和地质单元条件各有特点，以及施工不同，工程建设与周边环境的相互影响范围和程度也不同。一般来讲，周边环境调查范围宜根据城市轨道交通工程的线路位置、敷设方式、埋置深度、施工方法、结构形式及所处地质条件等因素综合确定(地下工程周边环境调查范围参考表1)，并由设计单位或根据工程需要具体给出调查技术要求。各地可根据本地区地质条件差异和工程经验等，适当调整调查范围。如对软土地区、岩溶区和敏感环境对象等应适当扩大调查范围。周边环境调查的内容可分为共性调查内容和特殊调查内容。无论何种环境对象，都存在一些共性和基本的环境属性信息，如调查对象的名称、类型(或用途)，地理位置，与轨道交通工程的空间关系，修建年代或竣工日期，产权人或管理单位，竣工图纸情况，特殊保护要求等，是谓共性调查内容。特殊调查内容是针对不同的环境对象，除共性调查内容之外，有必要对其特殊环境属性信息进行调查的内容，如地下构筑物的结构形式、外轮廓尺寸、顶(底)板埋深(标高)、原施工方法、开挖范围及回填情况、围(支)护结构形式、抗浮措施等;地下管线的类型、功能、材质、规格、坐标位置、走向、埋设方式、埋深(标高)、施工方法以及管节长度、接口形式、拐折点坐标、管径变化位置、节(阀)门(或检查井)位置、载体特征(压力或充满度、流量、流向等)、使用情况(正常、废弃、渗漏)等;桥梁的结构形式、桥宽、桥长、跨度、基础型式及桥梁承载力、桥梁限载、限速、桥面破损情况、桩基参数(桩长、桩径等);既有轨道交通设施的敷设方式、线路形式、道床形式、行车间隔、车辆荷载、轨道变形允许值等［8］。

环境影响风险分级

环境影响风险分级是工程建设风险分级及安全风险评估的重要内容和环节。根据国家规范GB50652和北京现行做法，以周边环境为承险体和风险管理对象的环境影响风险工程可分为特级、一级、二级、三级(风险程度由大到小)。环境影响风险分级应综合考虑周边环境的重要程度、现状安全状况、与新建地铁结构的相互影响关系(通过工程影响分区等确定)、所处地质条件、施工方法及周边环境保护方案可实施性与安全性等影响因素。周边环境重要性程度可根据周边环境对象的类型、功能定位、使用性质、规模等，分为极重要、重要、一般、次要四级。周边环境现状安全度可根据周边环境对象的安全现状与现行国家地方标准规范的符合程度、当前使用功能状况及安全适用性等方面确定，可分为差、中、良、优四级。周边环境与新建轨道交通工程结构的相互影响关系可依据定性和定量相结合的原则，根据相应的理论原理(peck公式、塌落拱理论等)，以工程影响分区等级进行界定，具体分为强烈影响区、显著影响区和一般影响区三级，参见表2。环境影响风险分级宜以周边环境重要性等级和工程影响分区为基本分级依据，以周边环境现状安全等级、所处地质风险条件分级等进行风险分级修正，作为环境影响风险分级标准及调整原则，见表3。

环境现状检测与评估

为更进一步地掌握环境条件及与工程建设的相互影响程度，为工程设计施工提供可靠依据和相关参数/指标，有必要对高等级(特级、一级)和有特殊要求的环境风险工程进行环境现状检测与评估。根据建设阶段的不同和设计施工的需要，可分为施工前现场检测评价、施工影响安全评估、施工过程动态评估、施工后核查评估。施工前现场检测评价是在初步设计完成前，在环境调查资料分析的基础上，对环境外观、裂缝、变形缝等进行进一步调查和现场检测，确定评价等级、评价环境设施结构、设备等方面的使用及安全状态，为新建地铁工程初步设计和施工影响安全评估提供依据和提出建议。施工影响安全评估是在初步设计完成后、施工图设计和专项设计完成前，通过对周边环境安全性进行必要的理论分析或模拟计算，根据不同的施工工况和工序，预测工程施工对环境的影响程度、范围，对环境安全性和工程风险进行进一步评价，并提供环境监控量测控制值和改善设计处理措施等建议，为环境影响风险工程的控制指标确定、环境保护安全专项设计、监控量测和制定专项施工措施(施工工艺工序、加固措施等)提供依据。施工过程动态评估是对存在安全隐患或达到预警状态时的工前施工影响评估对象，结合关键工序的监测数据、现场巡视异常情况等，分析其在施工过程中受施工的影响程度、评估其结构本身及使用设备的安全状况，为信息化设计与施工提供依据。施工后核查评估是对工前施工影响评估对象在新建地铁工程主体结构完工一年后，或环境对象监测变形稳定后，进行的施工前后环境对象安全状态变化及施工后安全状态的检测和评估，为工后修复设计和施工处理提供依据。

环境保护专项设计与工程措施

在环境调查、风险分级和检测评估的基础上，针对高等级环境风险工程，可进行环境保护专项设计，并结合施工附加影响分析等，明确给出监控量测控制值、第三方监测要求、环境保护专项措施或工程设计处理方案，进一步制定专项施工风险控制措施。专项设计是单独的设计过程文件和补充文件(非正式蓝图文件)，辅助对初步设计或施工图方案进行合理性论证，但有关现状评估与附加影响分析结果、监控指标、处理措施等关键内容应同时反映到正式初步设计或施工图设计文件中，且专项设计不应有超出施工图的工程量。施工附加影响分析是根据工程特点、设计方案、现状评估成果，采用数值模拟、反分析、工程类比等方法，预测分析施工对工程环境所造成的附加荷载和附加变形影响，分析判断施工方案(工序、加固措施等)能否满足环境对象所允许的剩余承载能力和剩余变形能力。可单独完成或作为专项设计的一项内容。监控量测变形控制值是确定工程监测预警的关键指标，必须慎重合理给定。可根据现行标准规范、产权单位要求，结合现状评估和施工附加影响分析结果、地质条件、施工工法和地区工程经验等综合分析确定，一般由设计单位给出，必要时进行专门研究或组织专家论证确定。根据专项设计方案，可进行制定超前地层加固、隔离柱、环境对象结构加固或临时功能限制等环境保护专项措施或施工风险控制措施。

施工过程环境风险现场监控

根据专项设计方案和专项施工风险控制措施，对高环境风险对象和关键项目(如地表沉降或隆起、建(构)筑物沉降与倾斜、地下管线沉降与差异沉降、桥梁墩台沉降与差异沉降、既有地铁隧道轨道结构变形、隧道关键部位的围(支)护结构变形与开挖工作面等)开展第三方监测、现场巡视和动态评估，利用监测数据、巡视信息和相关风险管理记录，对施工过程中环境风险或安全状态进行动态跟踪与实时控制，及时地预警咨询、信息反馈与响应处理，是环境风险综合管控极为重要的一环。

结语

(1)周边环境既是地铁工程建设安全的风险源，又是工程建设的承险体，必须高度重视和实施对周边环境风险的管控。(2)周边环境风险管控需遵循综合、安全、经济和可操作的原则，包括环境调查、环境影响风险分级、现状检测与评估、环境保护专项设计与工程控制措施、施工过程环境风险监控巡视等贯穿建设全过程的关键内容或环节，注重前期调查工作和施工过程环境风险动态控制。(3)鉴于轨道交通工程的特殊性、重要性，建议尽快制定针对轨道交通工程建设周边环境风险管控的相关法规政策和标准。