紧邻既有线城际铁路施工安全风险分析与对策

摘要

根据我国高速铁路路网规划的建设要求,一些新建城际铁路项目,将不可避免紧邻既有运营线开展施工。高速铁路项目通常具有工期紧迫、建设标准高等特点,紧邻既有线新建城际铁路,施工和运输相互影响制约,安全风险问题突出,更增加了工程施工组织和管理的难度。一方面新线施工不允许对既有线的安全运营造成任何影响,另一方面既有线运输也不允许妨碍新线的施工进展。施工单位和运输部门这两大部门间的沟通和协调状况,将直接影响整个项目的实施效果,这些问题都远远超出了常规铁路项目施工管理的范畴,对施工安全技术和管理提出了更高的要求。本文以沪宁城际铁路站前三标段为工程背景,以铁道部重大科技项目“沪宁城际铁路施工安全与沉降监测技术”为依托,跨越了土木工程和交通运输两大学科领域,基于系统化管理理念,采用现场调研、理论分析、数学建模、现场稳定性监测、数值计算等手段,对紧邻既有线的城际铁路施工安全风险管理和控制问题展开深入研究,旨在确保紧邻既有线的施工安全。因此,在突破传统铁路施工管理定式、创新施工与运输组织模式、安全监测与评估的方法等方面取得了如下创新成果:
　　 (1)以沪宁城际铁路站前三标工程为背景,结合高速铁路工程施工系统化管理理念,区别于传统铁路项目施工组织管理选择架梁为关键控制工程,根据紧邻既有线城际铁路项目施工的特点与复杂条件,确定紧邻既有线项目施工的重点和关键控制工程为路基工程,并对典型分析区段的施工安全风险进行了识别与描述。
　　 (2)为解决施工部门和运输部门的协调与沟通问题,分析了城际铁路施工组织和既有线运输组织的相互影响、协调要素与环节；从施工准备方案设计、施工过程协调控制、施工总结完善三个阶段出发制定了施工与运输组织整体协调实施流程,提出了实施全过程系统协调与控制的管理措施和方法；对有关封锁施工天窗的开设和利用这一协调的关键问题进行了深入剖析,提出了相关的标准和优化手段。
　　 (3)针对典型区段面临的安全风险预防控制和应急处置问题,从施工和运输的整体效益出发,建立了基于协调分析的紧邻既有线施工与运输应急组织优化模型,通过模拟实验分析对比,得到了未来发生安全风险事故时封锁抢修施工作业时间的优化安排策略,实验分析结果符合实际需求,验证了方法的正确性和可行性,可作为施工方案设计时应急处置预案编制的部分依据。
　　 (4)提出并实施紧邻既有线的施工安全技术措施。对设计进行修改,更换了地基处理方式；开挖边坡进行有效防护,加强大型机械设备管理；通过既有线路基进行长期变形观测,得到施工期间路基水平位移、应力分布变化规律；进行列车荷载作用下路基动力测试,获取路基动力响应参量,以振动速度、振动位移、振动频率等数据为依据,研究了一侧开挖情况下路基动力性能稳定情况。编制施工风险应急指南。提出指南总则,建立应急响应系统,从技术、管理角度出发,制定沪宁铁路施工安全应急保障措施；保证施工遇到突发状况时有章可循,指导施工应急措施的实施。
　　 (5)对既有线路基状态评估方法进行研究。验算开挖状态下既有线路基稳定性,分析稳定系数K值与开挖深度关系；估算列车振动范围及振动幅值,建立数值分析模型,计算分析动力荷载作用下各个施工阶段路基稳定状态,模拟了路基安全极限状态；分析施工阶段既有线轨检车资料,验证安全技术措施的效果,以及测试、计算结果的正确。选取关键控制指标,根据量化数据,建立既有线路基评估体系。