1.引言

川藏鐵路是國(guó)家“十三五”重大建設(shè)項(xiàng)目計(jì)劃中的重中之重，是西藏自治區(qū)對(duì)外運(yùn)輸通道的重要組成部分，是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)布局、促進(jìn)沿線國(guó)土開發(fā)、整合旅游資源的黃金通道。規(guī)劃建設(shè)川藏鐵路對(duì)西藏、四川乃至中國(guó)西部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

如何高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)川藏鐵路既是當(dāng)下中國(guó)社會(huì)各界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問題，也是擺在川藏鐵路建設(shè)組織管理者面前的重大課題。下文主要結(jié)合筆者多年的鐵路建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)和研究成果，圍繞川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)簡(jiǎn)要討論“抓什么”和“怎么抓”兩方面的問題。

●2.川藏鐵路概況和主要挑戰(zhàn)

2.1.工程概況

川藏鐵路東起四川省成都市，向西經(jīng)雅安、康定、昌都、林芝、山南，終于西藏自治區(qū)首府拉薩。全線運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度1567km，其中成都至雅安段（成雅段）已于2018年12月28日開通運(yùn)營(yíng)，拉薩至林芝段（拉林段）已于2014年12月開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2021年建成通車；雅安至林芝為新建段，正線全長(zhǎng)1008.45km，新建車站24個(gè)（不含雅安站、林芝站），橋隧總長(zhǎng)965.74km，橋隧比95.8%，其中新建橋梁114.22km（93座），占線路長(zhǎng)度11.33%，新建隧道851.48km（72座），占線路長(zhǎng)度84.43%。

2.2.工程主要特點(diǎn)和挑戰(zhàn)

工程環(huán)境復(fù)雜。線路依次經(jīng)過四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西高山原區(qū)、藏東南橫斷山區(qū)、藏南谷地區(qū)5個(gè)地貌單元，平均海拔3800m，地形起伏劇烈；線路“穿七江過八山”，沿線天氣氣候變化劇烈，水系分布復(fù)雜，內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)烈，地球板塊活動(dòng)仍在繼續(xù)，地震活動(dòng)高發(fā)，不良地質(zhì)和特殊巖土發(fā)育，工程地質(zhì)條件極其復(fù)雜，自然災(zāi)害頻發(fā)。線路經(jīng)過區(qū)域國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)數(shù)10處、大熊貓等珍稀動(dòng)植物近百種，生態(tài)環(huán)境敏感，環(huán)境保護(hù)任務(wù)艱巨。

重難點(diǎn)工程多。全線有千米級(jí)跨度懸索橋3座；200m跨度以上的鋼桁梁、拱橋和剛構(gòu)橋7座；長(zhǎng)度15km以上隧道23座，最長(zhǎng)的易貢隧道長(zhǎng)達(dá)42.5km；深埋隧道眾多，最大埋深2100m。工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度巨大，還受制于橋址隧址地質(zhì)、水文、氣候和交通條件等工程環(huán)境，安全風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，施工條件艱難。

建設(shè)管理難度大。線路位于高海拔地區(qū)，山高谷深、人跡罕至，高寒缺氧工效低，有效作業(yè)期短；區(qū)域工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，沿線交通運(yùn)輸能力不足，鋼材、水泥、砂石料等建筑材料匱乏，電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面不足；單體控制性工程多，建設(shè)周期10年左右，施工組織難度大。

總體而言，川藏鐵路全線復(fù)雜結(jié)構(gòu)橋梁、超長(zhǎng)深埋隧道眾多，具有地形起伏劇烈、工程地質(zhì)復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境敏感、氣候條件惡劣、自然災(zāi)害頻發(fā)、施工條件艱難等特點(diǎn)，面臨著“極端地質(zhì)災(zāi)害、工程異常艱巨”兩大挑戰(zhàn)，給工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來極高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

●3.風(fēng)險(xiǎn)判析

3.1.風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

根據(jù)自然環(huán)境和工程特點(diǎn)，川藏鐵路建設(shè)期的主要安全風(fēng)險(xiǎn)可分為氣候?yàn)?zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、工程災(zāi)害、高原災(zāi)害4類，災(zāi)害分類和建設(shè)期主要風(fēng)險(xiǎn)因素如圖1所示。

圖1.川藏鐵路災(zāi)害分類和主要風(fēng)險(xiǎn)因素分析圖。

3.2.對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響分析

川藏鐵路主要工程結(jié)構(gòu)類型包括軌道、橋梁、路基、隧道、站房、臨時(shí)工程等?？紤]工程結(jié)構(gòu)和災(zāi)害影響等特點(diǎn)，建立單一災(zāi)害下工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)（人和財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)）估算公式如下：

式中，R為單一災(zāi)害對(duì)工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)影響因子；Ra為災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)程度（財(cái)產(chǎn)損失和潛在死亡人數(shù)）；

為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；Q為結(jié)構(gòu)數(shù)量分布比率；K為結(jié)構(gòu)易損性系數(shù)；P為災(zāi)害發(fā)生的概率；Pt為災(zāi)害到達(dá)承災(zāi)體（財(cái)產(chǎn)和人員）的概率；Ps為單一災(zāi)害使承災(zāi)體（財(cái)產(chǎn)和人員）產(chǎn)生事故的概率。

川藏鐵路各類結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到4類災(zāi)害的影響，其多災(zāi)害條件下工程建設(shè)安全總風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式如下：

式中，Rt為多災(zāi)害條件下工程結(jié)構(gòu)的總風(fēng)險(xiǎn)；Ri為不同類型單一災(zāi)害條件下工程結(jié)構(gòu)的影響因子。

采用資料調(diào)研與專家問卷等方法對(duì)川藏鐵路各類結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，如表1、表2所示。

表1 不同結(jié)構(gòu)類型風(fēng)險(xiǎn)影響的計(jì)算

表2 不同災(zāi)害類型風(fēng)險(xiǎn)影響的計(jì)算

根據(jù)公式（1）和公式（2），針對(duì)川藏鐵路不同類型工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算，估算結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，要尤為注意地質(zhì)災(zāi)害對(duì)川藏鐵路工程建設(shè)的影響，就工程類型而言，風(fēng)險(xiǎn)最大的是臨時(shí)工程和隧道工程。

圖2.川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)估算

臨時(shí)工程包括臨時(shí)道路、制梁場(chǎng)、軌道板場(chǎng)、拌合站、構(gòu)配件加工場(chǎng)、隊(duì)伍駐地、臨時(shí)通信等。這些工程均暴露在自然環(huán)境下，或緊臨河流、溝壑，或在風(fēng)口、洼地，或緊靠山腳、陡坡，露天施工場(chǎng)地與此相似，極易受到洪水、大風(fēng)、地質(zhì)災(zāi)害沖擊。2010年9月7日甘肅舟曲泥石流災(zāi)害，造成1841人遇難或失蹤；2019年3月15日山西臨汾永寧山體滑坡，造成20人遇難；2016年6月19日，在成貴鐵路大土地隧道附近，某施工單位隊(duì)伍駐地背后發(fā)生山體滑坡，摧毀住房，造成7人死亡。這些都是人員駐地發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害造成重大傷亡的例子，教訓(xùn)十分慘痛。川藏鐵路地質(zhì)、氣候條件更為復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害對(duì)臨時(shí)工程，特別是隊(duì)伍駐地、露天施工場(chǎng)地的威脅更大，需重點(diǎn)防范。

川藏鐵路隧道眾多，有的超長(zhǎng)超深，有的地處高地應(yīng)力、斷裂帶、極高地溫等區(qū)域，根據(jù)以往鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，隧道施工發(fā)生安全事故的概率最高，包括坍塌、突泥突水等，也需重點(diǎn)防范。

●4.永臨工程的一體化管理

4.1. 一體化管理框架

對(duì)于工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理，鐵路系統(tǒng)有較為成熟的方法和經(jīng)驗(yàn)，但鑒于川藏鐵路的特殊性，在應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)管理基本方法、項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理基本思路的同時(shí)，應(yīng)大力推進(jìn)管理體制、機(jī)制、方法等方面的創(chuàng)新，通過管理創(chuàng)新保安全。

安全風(fēng)險(xiǎn)管理涉及鐵路參建各方、地方有關(guān)部門，其時(shí)間跨度是全生命周期，其管理范圍既有正式工程，也有臨時(shí)工程，使用的知識(shí)涉及地質(zhì)、水文、氣象、工程結(jié)構(gòu)、施工設(shè)施等。因此，川藏鐵路的安全風(fēng)險(xiǎn)管理是典型的巨系統(tǒng)工程，應(yīng)使用系統(tǒng)工程的方法管理。同時(shí)，鑒于臨時(shí)工程風(fēng)險(xiǎn)高，故將正式工程與臨時(shí)工程進(jìn)行一體化管理，一體化內(nèi)容包括勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和應(yīng)急救援4個(gè)方面，其管理框架模型如圖3所示。

圖3. 正式工程與臨時(shí)工程一體化管理框架

4.2. 勘察設(shè)計(jì)一體化

勘察設(shè)計(jì)一體化也就是正式工程與臨時(shí)工程要一起安排勘察設(shè)計(jì)，一起安排咨詢、審查。按目前規(guī)定，設(shè)計(jì)院對(duì)大臨工程是有設(shè)計(jì)責(zé)任的，但實(shí)際情況主要是圖上作業(yè)，而對(duì)于隊(duì)伍駐地等臨時(shí)工程（小臨工程），設(shè)計(jì)院沒有設(shè)計(jì)責(zé)任。川藏鐵路如果按此辦理，臨時(shí)工程和施工人員就會(huì)面臨極高的地質(zhì)災(zāi)害、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，這是不可接受的。因此，應(yīng)將臨時(shí)工程納入勘察設(shè)計(jì)工作中，要點(diǎn)見表3。

表3 勘察設(shè)計(jì)一體化要點(diǎn)

4.3. 建設(shè)管理一體化

建設(shè)管理一體化即參建單位、有關(guān)機(jī)構(gòu)一體化管理，職工與民工、職業(yè)健康與施工安全、正式工程與臨時(shí)工程同等對(duì)待，一同管理。

參建單位一體化管理已在鐵路建設(shè)項(xiàng)目上應(yīng)用多年，即以建設(shè)單位為主導(dǎo)層、各參建單位為管理層和作業(yè)層的虛擬企業(yè)架構(gòu)。川藏鐵路涉及單位更多，管理鏈條更長(zhǎng)，因此要增加支持層，如圖4所示。在此架構(gòu)下，管理要點(diǎn)包括：

（1）建設(shè)管理任務(wù)既有工程、又有隊(duì)伍。隊(duì)伍包括職工和民工。民工是施工的骨干力量，必須納入到設(shè)計(jì)、施工單位的編制中，與職工同吃、同住、同培訓(xùn)，杜絕民工隨處居住、缺醫(yī)少藥情況的發(fā)生。

（2）川藏鐵路的高原病防治與施工安全同等重要，應(yīng)按科研方案，設(shè)立醫(yī)療機(jī)構(gòu)，建立臺(tái)階適應(yīng)、輪休、限制勞動(dòng)時(shí)間等制度，保證不發(fā)生高原病死亡事故。職業(yè)健康與施工安全應(yīng)考慮同一個(gè)部門管理。

（3）建設(shè)過程中各級(jí)的檢查、評(píng)比，應(yīng)將臨時(shí)工程納入，特別是安全檢查時(shí)，應(yīng)將臨時(shí)工程、施工場(chǎng)地、隧道工程作為重點(diǎn)，不因其位置偏遠(yuǎn)、規(guī)模較小而忽視，做到全覆蓋。

圖4.參建單位、有關(guān)機(jī)構(gòu)一體化管理

4.4. 災(zāi)害監(jiān)控一體化

災(zāi)害監(jiān)控一體化也就是正式工程與臨時(shí)工程一體化監(jiān)控，施工安全與職業(yè)健康、疫情一體化監(jiān)控。要點(diǎn)如下：

（1）對(duì)于地質(zhì)、氣候?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧、突出重點(diǎn)，將隊(duì)伍駐地、橋隧施工場(chǎng)地作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)工點(diǎn)，將洪水、泥石流、滑坡、雪崩作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

（2）對(duì)于當(dāng)?shù)匾咔榈谋O(jiān)測(cè)，主要依靠衛(wèi)生防疫部門，對(duì)職業(yè)健康，特別是高原病的監(jiān)測(cè)按防治方案辦理。

（3）監(jiān)測(cè)應(yīng)實(shí)行建設(shè)單位統(tǒng)一部署，各單位分頭實(shí)施的體制。監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)明確，監(jiān)測(cè)資料共享。

（4）災(zāi)害監(jiān)測(cè)實(shí)行專業(yè)化，可充分利用社會(huì)資源。

4.5.應(yīng)急救援一體化

應(yīng)急救援一體化即參建各方、地方一體化應(yīng)急響應(yīng)和救援。要點(diǎn)如下：

（1）建立統(tǒng)一的應(yīng)急救援指揮體系，項(xiàng)目級(jí)指揮機(jī)構(gòu)由建設(shè)單位主要領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，各參建單位參加，同時(shí)，將當(dāng)?shù)叵?、醫(yī)療等單位納入體系中。標(biāo)段級(jí)、工區(qū)級(jí)指揮機(jī)構(gòu)分別由經(jīng)理部、工區(qū)的主要領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位參加。

（2）制定正式工程、臨時(shí)工程的應(yīng)急預(yù)案。

（3）建立專業(yè)化救援隊(duì)伍。救援隊(duì)伍來源主要依托現(xiàn)有的工總、建總所屬的國(guó)家應(yīng)急救援隊(duì)伍。參考國(guó)家級(jí)隧道應(yīng)急救援隊(duì)裝備配置方案，為川藏鐵路專業(yè)救援隊(duì)伍配置通用、專業(yè)、輔助和個(gè)人救援設(shè)備。

（4）高原病和其他疾病搶救方案、隊(duì)伍、設(shè)備按醫(yī)療部門的意見辦理。

（5）工程建設(shè)期的應(yīng)急救援基地、設(shè)備配置應(yīng)考慮運(yùn)營(yíng)期的需求，一體安排。

●5.風(fēng)險(xiǎn)管控的技術(shù)措施

對(duì)于安全風(fēng)險(xiǎn)控制，涉及的技術(shù)主要有監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、通信、信息管理、智能施工設(shè)備、救援設(shè)備等。川藏鐵路安全風(fēng)險(xiǎn)控制的技術(shù)手段、技術(shù)裝備均應(yīng)先進(jìn)實(shí)用，并適應(yīng)高原、高山環(huán)境，體系框架如圖5所示。從目前的技術(shù)成果和發(fā)展趨勢(shì)分析，應(yīng)考慮以下技術(shù)措施。

圖5. 風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)措施框架圖

（1）空天地一體化通信。利用北斗衛(wèi)星、4G公網(wǎng)通信。勘察設(shè)計(jì)和臨時(shí)工程建設(shè)階段，充分利用北斗衛(wèi)星通信，同時(shí)建設(shè)或完善建立川藏鐵路沿線的4G無線通信網(wǎng)絡(luò)，工程正式開工時(shí)實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)全覆蓋。

隧道內(nèi)通信要研究新的信號(hào)傳輸技術(shù)，目前已提出使用無線骨干網(wǎng)與無線接入網(wǎng)兩級(jí)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)信號(hào)全覆蓋的方案有新意，還應(yīng)進(jìn)行多方案比較確定。

（2）信息化工程管理平臺(tái)。建立應(yīng)用BIM+GIS技術(shù)，圍繞工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、進(jìn)度等要素，具有對(duì)橋隧、路基、臨時(shí)工程、施工場(chǎng)地進(jìn)行管理、追蹤、分析和決策功能的建設(shè)全壽命周期管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管控。

（3）災(zāi)害監(jiān)測(cè)。建立基于地面?zhèn)鞲衅鞯臍夂?、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括傳感子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控子系統(tǒng)、輔助支持子系統(tǒng)等。其中傳感器應(yīng)包括北斗接收機(jī)、雨量計(jì)、水壓力計(jì)、土壓力計(jì)、裂縫計(jì)、高清攝像機(jī)等。同時(shí)，研究空天地一體化災(zāi)害監(jiān)控技術(shù)。

對(duì)于隧道內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)，除目前已使用的圍巖量測(cè)信息系統(tǒng)外，還要通過使用手機(jī)APP控制現(xiàn)場(chǎng)全站儀、智能終端數(shù)據(jù)錄入、介入盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵掘進(jìn)參數(shù)、識(shí)別卡讀入等數(shù)據(jù)采集方式，收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，判識(shí)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。

（4）智能設(shè)備。隧道施工大量采用智能化隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）、智能化鑿巖臺(tái)車、襯砌臺(tái)車、濕噴機(jī)械手等，還要研制隧道施工機(jī)械人。橋梁施工采用智能化起重機(jī)、打樁機(jī)等，還要研制適應(yīng)裝配化施工的智能吊裝、焊接設(shè)備。

（5）救援設(shè)備。要配置無人機(jī)（UAV）、智能化救援設(shè)備。

●6.結(jié)論

本文綜合分析了川藏鐵路的自然環(huán)境、氣候條件、工程水文、工程地質(zhì)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)類型、交通條件等，提出了川藏鐵路工程建設(shè)主要挑戰(zhàn)是“極端地質(zhì)災(zāi)害、工程異常艱巨”。

根據(jù)自然環(huán)境和工程特點(diǎn)，川藏鐵路在建設(shè)期的主要安全風(fēng)險(xiǎn)可分為氣候?yàn)?zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、工程災(zāi)害、高原災(zāi)害4個(gè)方面，按工程類型分，川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)受危害最大的是臨時(shí)工程和隧道工程。

本文還提出了永久工程和臨時(shí)工程安全風(fēng)險(xiǎn)的一體化管理框架與關(guān)鍵要點(diǎn)，同時(shí)探討了包括空天地一體化通信、工程管理信息化平臺(tái)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、救援設(shè)備等多手段的安全風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)措施，為建立川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控體系提供了基礎(chǔ)支撐。

1.引言

川藏鐵路是國(guó)家“十三五”重大建設(shè)項(xiàng)目計(jì)劃中的重中之重，是西藏自治區(qū)對(duì)外運(yùn)輸通道的重要組成部分，是引導(dǎo)產(chǎn)業(yè)布局、促進(jìn)沿線國(guó)土開發(fā)、整合旅游資源的黃金通道。規(guī)劃建設(shè)川藏鐵路對(duì)西藏、四川乃至中國(guó)西部經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展具有重大而深遠(yuǎn)的意義。

如何高起點(diǎn)、高標(biāo)準(zhǔn)、高質(zhì)量建設(shè)川藏鐵路既是當(dāng)下中國(guó)社會(huì)各界普遍關(guān)注的熱點(diǎn)和焦點(diǎn)問題，也是擺在川藏鐵路建設(shè)組織管理者面前的重大課題。下文主要結(jié)合筆者多年的鐵路建設(shè)管理經(jīng)驗(yàn)和研究成果，圍繞川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)簡(jiǎn)要討論“抓什么”和“怎么抓”兩方面的問題。

●2.川藏鐵路概況和主要挑戰(zhàn)

2.1.工程概況

川藏鐵路東起四川省成都市，向西經(jīng)雅安、康定、昌都、林芝、山南，終于西藏自治區(qū)首府拉薩。全線運(yùn)營(yíng)長(zhǎng)度1567km，其中成都至雅安段（成雅段）已于2018年12月28日開通運(yùn)營(yíng)，拉薩至林芝段（拉林段）已于2014年12月開工建設(shè)，預(yù)計(jì)2021年建成通車；雅安至林芝為新建段，正線全長(zhǎng)1008.45km，新建車站24個(gè)（不含雅安站、林芝站），橋隧總長(zhǎng)965.74km，橋隧比95.8%，其中新建橋梁114.22km（93座），占線路長(zhǎng)度11.33%，新建隧道851.48km（72座），占線路長(zhǎng)度84.43%。

2.2.工程主要特點(diǎn)和挑戰(zhàn)

工程環(huán)境復(fù)雜。線路依次經(jīng)過四川盆地、川西高山峽谷區(qū)、川西高山原區(qū)、藏東南橫斷山區(qū)、藏南谷地區(qū)5個(gè)地貌單元，平均海拔3800m，地形起伏劇烈；線路“穿七江過八山”，沿線天氣氣候變化劇烈，水系分布復(fù)雜，內(nèi)外動(dòng)力地質(zhì)作用強(qiáng)烈，地球板塊活動(dòng)仍在繼續(xù)，地震活動(dòng)高發(fā)，不良地質(zhì)和特殊巖土發(fā)育，工程地質(zhì)條件極其復(fù)雜，自然災(zāi)害頻發(fā)。線路經(jīng)過區(qū)域國(guó)家級(jí)保護(hù)區(qū)數(shù)10處、大熊貓等珍稀動(dòng)植物近百種，生態(tài)環(huán)境敏感，環(huán)境保護(hù)任務(wù)艱巨。

重難點(diǎn)工程多。全線有千米級(jí)跨度懸索橋3座；200m跨度以上的鋼桁梁、拱橋和剛構(gòu)橋7座；長(zhǎng)度15km以上隧道23座，最長(zhǎng)的易貢隧道長(zhǎng)達(dá)42.5km；深埋隧道眾多，最大埋深2100m。工程結(jié)構(gòu)復(fù)雜、技術(shù)難度巨大，還受制于橋址隧址地質(zhì)、水文、氣候和交通條件等工程環(huán)境，安全風(fēng)險(xiǎn)因素眾多，施工條件艱難。

建設(shè)管理難度大。線路位于高海拔地區(qū)，山高谷深、人跡罕至，高寒缺氧工效低，有效作業(yè)期短；區(qū)域工業(yè)基礎(chǔ)薄弱，沿線交通運(yùn)輸能力不足，鋼材、水泥、砂石料等建筑材料匱乏，電網(wǎng)和通信網(wǎng)絡(luò)覆蓋面不足；單體控制性工程多，建設(shè)周期10年左右，施工組織難度大。

總體而言，川藏鐵路全線復(fù)雜結(jié)構(gòu)橋梁、超長(zhǎng)深埋隧道眾多，具有地形起伏劇烈、工程地質(zhì)復(fù)雜、生態(tài)環(huán)境敏感、氣候條件惡劣、自然災(zāi)害頻發(fā)、施工條件艱難等特點(diǎn)，面臨著“極端地質(zhì)災(zāi)害、工程異常艱巨”兩大挑戰(zhàn)，給工程建設(shè)和運(yùn)營(yíng)帶來極高的安全風(fēng)險(xiǎn)。

●3.風(fēng)險(xiǎn)判析

3.1.風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)

根據(jù)自然環(huán)境和工程特點(diǎn)，川藏鐵路建設(shè)期的主要安全風(fēng)險(xiǎn)可分為氣候?yàn)?zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、工程災(zāi)害、高原災(zāi)害4類，災(zāi)害分類和建設(shè)期主要風(fēng)險(xiǎn)因素如圖1所示。

圖1.川藏鐵路災(zāi)害分類和主要風(fēng)險(xiǎn)因素分析圖。

3.2.對(duì)工程結(jié)構(gòu)的影響分析

川藏鐵路主要工程結(jié)構(gòu)類型包括軌道、橋梁、路基、隧道、站房、臨時(shí)工程等?？紤]工程結(jié)構(gòu)和災(zāi)害影響等特點(diǎn)，建立單一災(zāi)害下工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)（人和財(cái)產(chǎn)風(fēng)險(xiǎn)）估算公式如下：

式中，R為單一災(zāi)害對(duì)工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)影響因子；Ra為災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)程度（財(cái)產(chǎn)損失和潛在死亡人數(shù)）；

為結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)；Q為結(jié)構(gòu)數(shù)量分布比率；K為結(jié)構(gòu)易損性系數(shù)；P為災(zāi)害發(fā)生的概率；Pt為災(zāi)害到達(dá)承災(zāi)體（財(cái)產(chǎn)和人員）的概率；Ps為單一災(zāi)害使承災(zāi)體（財(cái)產(chǎn)和人員）產(chǎn)生事故的概率。

川藏鐵路各類結(jié)構(gòu)可能會(huì)受到4類災(zāi)害的影響，其多災(zāi)害條件下工程建設(shè)安全總風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式如下：

式中，Rt為多災(zāi)害條件下工程結(jié)構(gòu)的總風(fēng)險(xiǎn)；Ri為不同類型單一災(zāi)害條件下工程結(jié)構(gòu)的影響因子。

采用資料調(diào)研與專家問卷等方法對(duì)川藏鐵路各類結(jié)構(gòu)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，如表1、表2所示。

表1 不同結(jié)構(gòu)類型風(fēng)險(xiǎn)影響的計(jì)算

表2 不同災(zāi)害類型風(fēng)險(xiǎn)影響的計(jì)算

根據(jù)公式（1）和公式（2），針對(duì)川藏鐵路不同類型工程結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)估算，估算結(jié)果如圖2所示。從圖2可知，要尤為注意地質(zhì)災(zāi)害對(duì)川藏鐵路工程建設(shè)的影響，就工程類型而言，風(fēng)險(xiǎn)最大的是臨時(shí)工程和隧道工程。

圖2.川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)估算

臨時(shí)工程包括臨時(shí)道路、制梁場(chǎng)、軌道板場(chǎng)、拌合站、構(gòu)配件加工場(chǎng)、隊(duì)伍駐地、臨時(shí)通信等。這些工程均暴露在自然環(huán)境下，或緊臨河流、溝壑，或在風(fēng)口、洼地，或緊靠山腳、陡坡，露天施工場(chǎng)地與此相似，極易受到洪水、大風(fēng)、地質(zhì)災(zāi)害沖擊。2010年9月7日甘肅舟曲泥石流災(zāi)害，造成1841人遇難或失蹤；2019年3月15日山西臨汾永寧山體滑坡，造成20人遇難；2016年6月19日，在成貴鐵路大土地隧道附近，某施工單位隊(duì)伍駐地背后發(fā)生山體滑坡，摧毀住房，造成7人死亡。這些都是人員駐地發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害造成重大傷亡的例子，教訓(xùn)十分慘痛。川藏鐵路地質(zhì)、氣候條件更為復(fù)雜，地質(zhì)災(zāi)害對(duì)臨時(shí)工程，特別是隊(duì)伍駐地、露天施工場(chǎng)地的威脅更大，需重點(diǎn)防范。

川藏鐵路隧道眾多，有的超長(zhǎng)超深，有的地處高地應(yīng)力、斷裂帶、極高地溫等區(qū)域，根據(jù)以往鐵路建設(shè)經(jīng)驗(yàn)，隧道施工發(fā)生安全事故的概率最高，包括坍塌、突泥突水等，也需重點(diǎn)防范。

●4.永臨工程的一體化管理

4.1. 一體化管理框架

對(duì)于工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理，鐵路系統(tǒng)有較為成熟的方法和經(jīng)驗(yàn)，但鑒于川藏鐵路的特殊性，在應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)管理基本方法、項(xiàng)目標(biāo)準(zhǔn)化管理基本思路的同時(shí)，應(yīng)大力推進(jìn)管理體制、機(jī)制、方法等方面的創(chuàng)新，通過管理創(chuàng)新保安全。

安全風(fēng)險(xiǎn)管理涉及鐵路參建各方、地方有關(guān)部門，其時(shí)間跨度是全生命周期，其管理范圍既有正式工程，也有臨時(shí)工程，使用的知識(shí)涉及地質(zhì)、水文、氣象、工程結(jié)構(gòu)、施工設(shè)施等。因此，川藏鐵路的安全風(fēng)險(xiǎn)管理是典型的巨系統(tǒng)工程，應(yīng)使用系統(tǒng)工程的方法管理。同時(shí)，鑒于臨時(shí)工程風(fēng)險(xiǎn)高，故將正式工程與臨時(shí)工程進(jìn)行一體化管理，一體化內(nèi)容包括勘察設(shè)計(jì)、建設(shè)管理、災(zāi)害監(jiān)測(cè)和應(yīng)急救援4個(gè)方面，其管理框架模型如圖3所示。

圖3. 正式工程與臨時(shí)工程一體化管理框架

4.2. 勘察設(shè)計(jì)一體化

勘察設(shè)計(jì)一體化也就是正式工程與臨時(shí)工程要一起安排勘察設(shè)計(jì)，一起安排咨詢、審查。按目前規(guī)定，設(shè)計(jì)院對(duì)大臨工程是有設(shè)計(jì)責(zé)任的，但實(shí)際情況主要是圖上作業(yè)，而對(duì)于隊(duì)伍駐地等臨時(shí)工程（小臨工程），設(shè)計(jì)院沒有設(shè)計(jì)責(zé)任。川藏鐵路如果按此辦理，臨時(shí)工程和施工人員就會(huì)面臨極高的地質(zhì)災(zāi)害、自然災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)，這是不可接受的。因此，應(yīng)將臨時(shí)工程納入勘察設(shè)計(jì)工作中，要點(diǎn)見表3。

表3 勘察設(shè)計(jì)一體化要點(diǎn)

4.3. 建設(shè)管理一體化

建設(shè)管理一體化即參建單位、有關(guān)機(jī)構(gòu)一體化管理，職工與民工、職業(yè)健康與施工安全、正式工程與臨時(shí)工程同等對(duì)待，一同管理。

參建單位一體化管理已在鐵路建設(shè)項(xiàng)目上應(yīng)用多年，即以建設(shè)單位為主導(dǎo)層、各參建單位為管理層和作業(yè)層的虛擬企業(yè)架構(gòu)。川藏鐵路涉及單位更多，管理鏈條更長(zhǎng)，因此要增加支持層，如圖4所示。在此架構(gòu)下，管理要點(diǎn)包括：

（1）建設(shè)管理任務(wù)既有工程、又有隊(duì)伍。隊(duì)伍包括職工和民工。民工是施工的骨干力量，必須納入到設(shè)計(jì)、施工單位的編制中，與職工同吃、同住、同培訓(xùn)，杜絕民工隨處居住、缺醫(yī)少藥情況的發(fā)生。

（2）川藏鐵路的高原病防治與施工安全同等重要，應(yīng)按科研方案，設(shè)立醫(yī)療機(jī)構(gòu)，建立臺(tái)階適應(yīng)、輪休、限制勞動(dòng)時(shí)間等制度，保證不發(fā)生高原病死亡事故。職業(yè)健康與施工安全應(yīng)考慮同一個(gè)部門管理。

（3）建設(shè)過程中各級(jí)的檢查、評(píng)比，應(yīng)將臨時(shí)工程納入，特別是安全檢查時(shí)，應(yīng)將臨時(shí)工程、施工場(chǎng)地、隧道工程作為重點(diǎn)，不因其位置偏遠(yuǎn)、規(guī)模較小而忽視，做到全覆蓋。

圖4.參建單位、有關(guān)機(jī)構(gòu)一體化管理

4.4. 災(zāi)害監(jiān)控一體化

災(zāi)害監(jiān)控一體化也就是正式工程與臨時(shí)工程一體化監(jiān)控，施工安全與職業(yè)健康、疫情一體化監(jiān)控。要點(diǎn)如下：

（1）對(duì)于地質(zhì)、氣候?yàn)?zāi)害監(jiān)測(cè)點(diǎn)的設(shè)置，應(yīng)統(tǒng)籌兼顧、突出重點(diǎn)，將隊(duì)伍駐地、橋隧施工場(chǎng)地作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)工點(diǎn)，將洪水、泥石流、滑坡、雪崩作為重點(diǎn)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目。

（2）對(duì)于當(dāng)?shù)匾咔榈谋O(jiān)測(cè)，主要依靠衛(wèi)生防疫部門，對(duì)職業(yè)健康，特別是高原病的監(jiān)測(cè)按防治方案辦理。

（3）監(jiān)測(cè)應(yīng)實(shí)行建設(shè)單位統(tǒng)一部署，各單位分頭實(shí)施的體制。監(jiān)測(cè)標(biāo)準(zhǔn)明確，監(jiān)測(cè)資料共享。

（4）災(zāi)害監(jiān)測(cè)實(shí)行專業(yè)化，可充分利用社會(huì)資源。

4.5.應(yīng)急救援一體化

應(yīng)急救援一體化即參建各方、地方一體化應(yīng)急響應(yīng)和救援。要點(diǎn)如下：

（1）建立統(tǒng)一的應(yīng)急救援指揮體系，項(xiàng)目級(jí)指揮機(jī)構(gòu)由建設(shè)單位主要領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，各參建單位參加，同時(shí)，將當(dāng)?shù)叵?、醫(yī)療等單位納入體系中。標(biāo)段級(jí)、工區(qū)級(jí)指揮機(jī)構(gòu)分別由經(jīng)理部、工區(qū)的主要領(lǐng)導(dǎo)負(fù)責(zé)，設(shè)計(jì)、監(jiān)理單位參加。

（2）制定正式工程、臨時(shí)工程的應(yīng)急預(yù)案。

（3）建立專業(yè)化救援隊(duì)伍。救援隊(duì)伍來源主要依托現(xiàn)有的工總、建總所屬的國(guó)家應(yīng)急救援隊(duì)伍。參考國(guó)家級(jí)隧道應(yīng)急救援隊(duì)裝備配置方案，為川藏鐵路專業(yè)救援隊(duì)伍配置通用、專業(yè)、輔助和個(gè)人救援設(shè)備。

（4）高原病和其他疾病搶救方案、隊(duì)伍、設(shè)備按醫(yī)療部門的意見辦理。

（5）工程建設(shè)期的應(yīng)急救援基地、設(shè)備配置應(yīng)考慮運(yùn)營(yíng)期的需求，一體安排。

●5.風(fēng)險(xiǎn)管控的技術(shù)措施

對(duì)于安全風(fēng)險(xiǎn)控制，涉及的技術(shù)主要有監(jiān)測(cè)、預(yù)報(bào)、通信、信息管理、智能施工設(shè)備、救援設(shè)備等。川藏鐵路安全風(fēng)險(xiǎn)控制的技術(shù)手段、技術(shù)裝備均應(yīng)先進(jìn)實(shí)用，并適應(yīng)高原、高山環(huán)境，體系框架如圖5所示。從目前的技術(shù)成果和發(fā)展趨勢(shì)分析，應(yīng)考慮以下技術(shù)措施。

圖5. 風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)措施框架圖

（1）空天地一體化通信。利用北斗衛(wèi)星、4G公網(wǎng)通信。勘察設(shè)計(jì)和臨時(shí)工程建設(shè)階段，充分利用北斗衛(wèi)星通信，同時(shí)建設(shè)或完善建立川藏鐵路沿線的4G無線通信網(wǎng)絡(luò)，工程正式開工時(shí)實(shí)現(xiàn)公網(wǎng)全覆蓋。

隧道內(nèi)通信要研究新的信號(hào)傳輸技術(shù)，目前已提出使用無線骨干網(wǎng)與無線接入網(wǎng)兩級(jí)架構(gòu)、實(shí)現(xiàn)隧道內(nèi)信號(hào)全覆蓋的方案有新意，還應(yīng)進(jìn)行多方案比較確定。

（2）信息化工程管理平臺(tái)。建立應(yīng)用BIM+GIS技術(shù)，圍繞工程建設(shè)的安全、質(zhì)量、進(jìn)度等要素，具有對(duì)橋隧、路基、臨時(shí)工程、施工場(chǎng)地進(jìn)行管理、追蹤、分析和決策功能的建設(shè)全壽命周期管理平臺(tái)，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)化管控。

（3）災(zāi)害監(jiān)測(cè)。建立基于地面?zhèn)鞲衅鞯臍夂?、地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)，包括傳感子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)傳輸子系統(tǒng)、數(shù)據(jù)處理與監(jiān)控子系統(tǒng)、輔助支持子系統(tǒng)等。其中傳感器應(yīng)包括北斗接收機(jī)、雨量計(jì)、水壓力計(jì)、土壓力計(jì)、裂縫計(jì)、高清攝像機(jī)等。同時(shí)，研究空天地一體化災(zāi)害監(jiān)控技術(shù)。

對(duì)于隧道內(nèi)地質(zhì)災(zāi)害的監(jiān)測(cè)，除目前已使用的圍巖量測(cè)信息系統(tǒng)外，還要通過使用手機(jī)APP控制現(xiàn)場(chǎng)全站儀、智能終端數(shù)據(jù)錄入、介入盾構(gòu)機(jī)關(guān)鍵掘進(jìn)參數(shù)、識(shí)別卡讀入等數(shù)據(jù)采集方式，收集現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)，判識(shí)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生的可能性。

（4）智能設(shè)備。隧道施工大量采用智能化隧道掘進(jìn)機(jī)（TBM）、智能化鑿巖臺(tái)車、襯砌臺(tái)車、濕噴機(jī)械手等，還要研制隧道施工機(jī)械人。橋梁施工采用智能化起重機(jī)、打樁機(jī)等，還要研制適應(yīng)裝配化施工的智能吊裝、焊接設(shè)備。

（5）救援設(shè)備。要配置無人機(jī)（UAV）、智能化救援設(shè)備。

●6.結(jié)論

本文綜合分析了川藏鐵路的自然環(huán)境、氣候條件、工程水文、工程地質(zhì)、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)、結(jié)構(gòu)類型、交通條件等，提出了川藏鐵路工程建設(shè)主要挑戰(zhàn)是“極端地質(zhì)災(zāi)害、工程異常艱巨”。

根據(jù)自然環(huán)境和工程特點(diǎn)，川藏鐵路在建設(shè)期的主要安全風(fēng)險(xiǎn)可分為氣候?yàn)?zāi)害、地質(zhì)災(zāi)害、工程災(zāi)害、高原災(zāi)害4個(gè)方面，按工程類型分，川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)受危害最大的是臨時(shí)工程和隧道工程。

本文還提出了永久工程和臨時(shí)工程安全風(fēng)險(xiǎn)的一體化管理框架與關(guān)鍵要點(diǎn)，同時(shí)探討了包括空天地一體化通信、工程管理信息化平臺(tái)、災(zāi)害監(jiān)測(cè)、救援設(shè)備等多手段的安全風(fēng)險(xiǎn)管控技術(shù)措施，為建立川藏鐵路工程建設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)管控體系提供了基礎(chǔ)支撐。