時間:2022-09-28 22:53:50
序論:好文章的創作是一個不斷探索和完善的過程,我們為您推薦十篇隧道施工風險評估范例,希望它們能助您一臂之力,提升您的閱讀品質,帶來更深刻的閱讀感受。
隧道施工風險管理的內容和過程大體歸納為風險識別、風險分析、風險評估和風險應對4個方面。
2.1風險識別
鐵路隧道工程施工的風險識別就是在諸多的影響因素中抓住主要因素,從而辨識出可能影響隧道工程建設質量、安全、工期、費用、環境等目標的風險因素。識別內容包括在施工過程中,哪些風險應當考慮,引起這些風險的因素有哪些,這些風險的后果及其嚴重程度如何。識別的原則是收集和研究資料、確定分析方法、確定隧道施工風險的主要類型、分析主要風險的構成、建立風險系統及采取的應對措施等。
2.2風險分析
進行隧道施工風險分析,有助于確定不確定因素變化對施工方案的影響程度,有助于確定工程造價對某一特定因素變動的敏感性。所以要針對施工方案中存在的不確定性因素,分析其對實際環境和施工方案的敏感程度,預測并估算相關數據和采取預防措施的費用,或在不同情況下得到的收益以及不確定性因素各種機遇的概率,對此作出正確的判斷等。
2.3風險評估
在識別和分析可能發生的風險事件后,要對其進行相應的風險評估。風險評估就是對發生風險的概率及其破壞性后果做出評價。隧道施工風險評估是一個非常復雜的系統,在施工前期,要針對地質等不確定性因素,通過定性的風險評估方法對影響施工的關鍵因素進行預測,為制定和優化施工方案提供數據基礎;在施工過程中要針對地質信息、周圍環境及設計目標等,選用定量的風險評估方法進行全面準確的評估。定性的評估方法有層次分析法和專家調查法等,定量的風險評估方法有敏感性分析法和風險矩陣法等,本文將采用風險矩陣法對石長鐵路柞樹灣隧道施工進行風險評估。
2.險應對
風險應對是指在確定了施工中可能存在的風險后,在分析出風險概率及其風險影響程度的基礎上,根據風險性質、項目設計參數、項目總體目標和對風險的承受能力而制定應對措施,將存在的風險降到最低或可控制范圍內。風險應對措施有風險回避、風險控制、風險分擔、風險自留和風險轉移等。
3石長鐵路柞樹灣隧道施工風險識別與分析
3.1工程概況
柞樹灣隧道位于長沙市開福區新港鎮,屬于石門至長沙鐵路增建第二線工程中的聯絡線隧道,用于連接京廣線與石長鐵路,隧道起訖里程為BXDK1+865~BXDK3+929,全長2.064km。其中明洞1.284km,暗洞780m,洞身最大埋深17m左右。柞樹灣隧道下穿長沙繞城高速公路,在BXDK2+520~+540段與既有石長鐵路下行線垂直相交,在BXDK2+585~+615段與京廣鐵路、撈霞聯絡線相交,在BXDK2+670~+705段與石長鐵路上行線成110°夾角相交,在BXDK3+760~+840段與長沙市主干道金霞路(芙蓉北路)近似垂直相交。該隧道地理條件復雜,地質條件較差,基本為Ⅴ級圍巖~Ⅵ級圍巖,地面有水塘及大量民房,施工難度大,安全要求高。
3.2施工風險識別與分析
在施工準備階段,首先收集該隧道地段的水文和地質資料、設計和技術標準、下穿鐵路和公路及其他建筑物的情況,針對編制的施工方案和擬采用的工法等,對所需資料進行全面分析。根據施工圖設計階段所做的風險評估結果和相關資料以及合同中反饋的有關信息,針對現場情況和施工水平對施工中可能發生的風險進行了識別,歸納起來分為2類,施工技術風險和施工管理風險。該隧道施工管理風險包括施工進度風險、項目成本風險、施工質量風險和安全風險。施工進度風險主要指現場環境條件和施工過程中存在不確定因素會導致工期延誤;項目成本風險指直接成本和間接成本控制不當會導致工程投資增加;施工環境發生變化,管理人員和施工人員責任心不強,施工機械操作不當,施工方案存在不確定因素都會引發施工質量風險;防范措施不到位,施工過程中發生塌方、涌水、觸電、火災、爆炸、機械傷害等安全事故,會引發安全風險。
4柞樹灣隧道施工風險評估
采用風險矩陣法對柞樹灣隧道施工進行風險評估(即采用概率理論對風險事件發生的概率和后果進行評估),先對風險評估中的威脅、脆弱性、資產3個基本要素進行識別、并賦值,從而確定風險事件中威脅出現的頻率、脆弱性嚴重程度、資產的價值3個評估指標值;然后根據風險基本要素識別的結果和矩陣法原理,由威脅出現的頻率和脆弱性嚴重程度計算風險發生的概率值,由脆弱性嚴重程度和風險事件作用的資產價值計算風險后果值;最后根據風險發生的概率值和風險后果值確定風險等級。
中圖分類號:U455 文章編號:1009-2374(2017)07-0162-03 DOI:10.13535/ki.11-4406/n.2017.07.077
1 工程概述
蓮崗隧道起止樁號K151+867.81~K154+284,設計長度為2416.19m,最大埋深約252m,為單洞雙線隧道;隧址場區屬丘陵地貌。丘坡自然坡度20°~30°,植被發育,地面最大標高306m,隧道最大埋深約252m。隧道右側60m外為長坑水庫,溢洪道標高36.7m,比隧道標高低12~18m。
根據勘察揭示,隧道穿越場地的地層為第四系沖洪積碎石土(Q4)碎石土,中密,主要分布在隧道出口。下部為燕山期晚期花崗巖(γ5),按風化程度可分為全、強、弱風化三層。隧道Ⅴ級圍巖116.19m,占5.1%;Ⅳ級圍巖260m,占11.3%;Ⅲ級圍巖150m,占6.5%;Ⅱ級圍巖1771m,占77.1%。
蓮崗隧道洞身穿越多條斷層,多條節理裂隙密集帶。隧道場地地下水類型主要為松散巖類孔隙水及基巖裂隙水,地質鉆深測出涌水量為1560m3/d,隧道單位長度最大涌水量為2.01m3/d,最大涌水量_2364m3/d,屬弱富水區,在隧道開挖后,由于卸荷、偏壓等效應使地應力重新分配,可能導致潛部裂隙張開,其導水能力增強,易使地表水溪水漏失,流量減少。
隧址區內主要不良地質現象包括危巖落石等。
2 蓮崗隧道風險評估內容和評估方法
2.1 風險評估程序
按照《鐵路隧道風險評估與管理暫行規定》的要求,結合蓮崗隧道的實際情況,確定風險評估基本程序如下:(1)施工前針對本隧道地質資料,確定可能產生風險因素發生的概率和可能造成的損失;(2)確定風險因素對施工安全的影響程度,分析各風險因素的影響范圍;(3)對各風險因素的等級進行定性分析,最終確定隧道施工風險等級;(4)根據隧道風險等級選擇最合理的施工方案、防護措施;(5)將風險評估報告及防護措施報上級單位進行審查,并提出修正意見;(6)經過上級部門及相關專家的評審,完善風險評估報告并嚴格執行。
2.2 風險評估流程圖
2.3 評估內容
根據蓮崗隧道的地質成因,工期要求,現有施工水平,對洞門施工、隧道開挖及支護,二次襯砌、隧道防排水、通風等每一項工作進行風險評估,找出風險源。本次針對塌方(垮塌)、斷層涌水、進洞風險、危巖落石等進行風險評估。
2.4 風險指標體系
蓮崗隧道風險指標體系見表2:
2.5 風險源清單表
根據設計和地勘資料分析蓮崗隧道風險類型,可能產生風險的原因及風險源,可能產生的嚴重后果見“蓮崗隧道風險清單表”。
3 超前地質預報與風險評估
3.1 地質勘探和現場調查資料
根據設計單位提供的地質資,蓮崗隧道共有9條斷層(其中4條斷層與水庫連通)及兩個節理裂隙密集帶。隧道施工時,先采用地質雷達儀、紅外線探水儀、地震波反射法和常規地質法等儀器設備,分別對施工掌子面前方30~100m范圍內的隧道圍巖進行探測,對各種儀器所探測的前方圍巖情況、圍巖間水源補給、巖體內涌水量大小及壓力等情況進行綜合分析。同時通過超前地質預報發現圍巖中的軟弱夾層、異常帶和巖體破碎帶等,找出易坍塌、塌方段、可能產生的危巖落石段等風險事件。
3.2 地質素描確定巖性,控制風險事件
地質素描的目的,每次爆破后或掌子開挖后,對掌握掌子面正面和側面進行量測,及時掌握圍巖產狀、結構、巖性、穩定程度、是否存在危巖落石情況以及圍巖裂隙、不良氣體濃度等,繪制掌子面地質素描圖和洞身地質素描圖。當初期支護完成后,檢查噴射混凝土是否開裂和掉塊現象并做出記錄,施工中監測地表水文狀態大小時間及形成的態勢,分析地表水對隧道施工對的影響,確定施工控制措施,根據地質素描圖和監測記錄掌握開挖掌子面是否安全,施工方案是否得當,積累施工資料和施工經驗。
3.3 TSP203超前地質預報系統,控制風險事件
充分利用TSP203超前地質預報系統,由于TSP203超前地質預報系統具有高分辨率的隧道折射地震(微地震)勘探能力,可監測斷裂和巖石強度降低地帶的圍巖狀況,其監測距離150~300m內。其目的是為了預測圍巖的物理特性和巖石類型的變化、破碎帶、破裂區、陷穴的出現等,對施工方案及時進行補救或修改,確定安全的爆破方案,確定掘進尺寸等。
3.4 地質雷達預報,控制風險事件
應用電磁波反射原理進行探測。由于地質雷達儀能隧道圍進行短距離(30~40m以內)的監測預報,并能精確分析巖性結構變化情況。在施工過程中我們經常采用地質雷達作為探測隧道圍巖的補充手段,同時用以檢測二次初襯砌的質量。
3.5 紅外探水,控制風險事件
紅外探水儀由于操作方便,能每20m測量一次。并且準確率高,因此用它來監測隧道圍巖是否存在裂隙水和涌水,但對水量、水壓等重要參數無法預報。
3.6 利用超前水平鉆探,控制風險事件
當采用紅外探水儀探測到隧道掌子面前方存在涌水或裂隙水時,為了明確水量大小及壓力值則需要采用超前水平鉆探進行探測,采用超前水平鉆探可以明確了解掌子面前方圍巖組成,巖性等資料,對圍巖級別的判斷提供有力依據,并對下一步施工方案的確定指明了方向。
3.7 隧道施工監控量測,控制風險事件
按照《鐵路隧道監控量測技術規范》(TB10121-2007)及“鐵建設【2010】120號”文的相關要求進行監控量測。監測各施工階段圍巖支護狀態、確保施工安全,超前地質預制系統數據,對幫助確定安全合理的開挖和支護方案起到了十分重要的作用,施工過程中的監控測量數據,則是考量初期支護設計參數是否安全合理的一個重要依據,同時也是考量二次襯砌和仰拱的施做時間的一個重要依據。
3.8 蓮崗隧道過程控制措施
在施工過程中,要更加注意單一超前地質預報的局限性,同時僅憑設計地質勘探資料和現場調查資料進行對比分析是不夠的,針對性地采用超前地質預報監測手段,綜合分析判斷圍巖的巖性、風化程度、斷層位置及狀況、涌水量及涌水壓力等,確定合理的施工方案,并進行動態監控,對不足的地方及時進行調整。
蓮崗隧道施工主要是針對坍塌、塌方,斷層涌水,危巖落石,環境影響等風險事件提出對策措施。
4 主要風險及對策措施
4.1 蓮崗隧道坍塌、塌方施工對策措施
蓮崗隧道經地質斷層破碎帶,且涌水量大,在隧道開挖后極易產生坍塌、塌方現象,洞門施工時處理不當也容易導致邊坡失穩坍塌。針對本隧道的施工特點,經過風險評估后,將采用以下應對措施:(1)明洞及洞門段地質穩定性差,開挖時采用人工配合機械由上而下進行。遇到較大孤石或少量硬質巖時,風鉆打眼、微藥量解體,風鎬修鑿輪廓或非電控制光面爆破,不得擾動邊坡,影響邊坡穩定。洞門處棄碴采用裝載機或挖掘機裝車,然后運輸到環保局規定卸碴地點卸車。邊坡開挖前做好排水系統,開挖坡度按設計圖實施,當開挖到洞口時施作洞門,開成穩定的進洞狀態。結合邊坡地形穩定程度,坡面用錨桿、鋼筋網、噴砼作為臨時防護,以確保施工安全;(2)明洞的防排水施工與隧道的排水側溝及洞頂的截、排水設施統籌考慮,明洞外模拆除后及時施作防水涂料及墻后排水盲溝,在明、暗洞分界處設環向止水帶,洞門施工完成后,進一步完善洞外排水系統,確保洞外安全,防止坍塌、塌方現象發生;(3)掌握圍巖的發展變形規律,確定安全的施工方案,嚴格按照工藝工法的要求進行施工,嚴格控制爆破藥量,減少對圍巖的擾動,及時施工初期支護;(4)當遇塌方體前進行預支護,支護方法根據圍巖穩定程度,采用注漿大管棚輔以注漿小導管或直接用注漿小導管注漿,穩定塌方體。對塌方體采用短進尺、分階段開挖以策安全,對塌方體的支護做到隨挖隨支,以減少圍巖暴露時間;(5)塌方體段二次襯砌工作緊跟開挖工作面進行,力求盡早襯砌成環;(6)加強監控量測頻率,及時發現圍巖變形,迅速采取有效的處理措施。
4.2 危巖落石的應對措施
蓮崗隧道部分地質巖性為巖體破碎,巖芯呈砂狀土狀,原巖結構可辨,手捏易散、碎,浸水易軟化、崩解,常夾有球狀強~弱風化孤石。危巖在外應力的作用下常突然下落,危害性大,且性質復雜極易造成危巖落石,危害施工安全。
危巖落石分布于蓮崗隧道洞口邊坡處,洞內遇到圍巖破碎、堆積松散也容易產生危巖落石。
(1)在洞門外修筑排水設施,防止巖體被水浸泡,發生脫落。采用掛網+錨桿+噴射混凝土防護;(2)開挖時,對洞內不穩定的危巖落石及時清理干凈,及時支護,形成保護;(3)加強監控監測,確定危巖落石的面積和范圍,及時防護確保安全。
4.3 蓮崗隧道斷層富水地段施工控制措施
本隧道存在斷層富水地段,極易產生突然涌水、涌泥現象危及施工安全,在風險評估中將本隧道斷層涌水施工方案進行重點評估。
(1)采用超前地質預報手段和通過正洞已開挖地段實測涌水量來推斷未開挖地段的涌水量;(2)超前水平鉆孔:當采用物探法探測前方有可能出現突泥、突水時,利用水平鉆機鉆孔,探水孔直徑一般為50~120mm,鉆孔外插角為10°,每次鉆進20~30m,保留5m止漿盤巖,暫時封閉水量較小的探孔,只留一個噴距最大的探孔量測噴出水的距離;(3)斷層、富水地段的施工原則。斷層、富水地段施工原則為“以堵為主、限量排放”,有效堵塞滲水通道,降低圍巖的滲水能力,確保隧道施工安全和施工質量;(4)探水及注漿。采用超前鉆探探測水量。根據探水孔涌水量及涌水壓力大小決定注漿止水的施工方法;(5)全嗝駟∧蛔⒔止水。當接近斷層破碎帶且水量較大可能發生突水地段時,采用超前帷幕預注漿和開挖后徑向補充注漿形式封堵地下水流。超前帷幕注漿的注漿范圍為襯砌外5m或8m,單孔注漿漿液擴散半徑為4m。超前注漿每一循環注漿長度為30m,開挖22m,保留8m止漿巖盤。
壓力注漿按先外圈后內圈、先下后上、先疏后密的順序,分批進行,同一圈孔間隔施工。巖層破碎容易造成坍孔時采用分段前進式注漿,為避免鉆孔串漿,可以鉆一孔注一孔。
4.4 蓮崗隧道環境影響施工控制措施
施工中根據蓮崗隧道施工可能對環境造成的不利影響,制定了詳細的施工方案,在施工過程中將嚴格按照施工方案進行施工。
5 結語
蓮崗隧道是深茂鐵路的重難點工程,隧道洞身穿越多條斷層,多條節理裂隙密集帶,在隧道開挖后,由于卸荷、偏壓等效應使地應力重新分配,可能導致潛部裂隙張開,其導水能力增強,易使地表水溪水漏失,流量減少。此外,蓮崗隧道長度較大。綜上所述,蓮崗隧道風險較高。所以,在施工過程中,通過加強監控量測,及時掌握圍巖以及支護的狀態等措施盡可能保證結構的穩定性,保障施工安全,確保隧道工程質量。
參考文獻
[1] 杜立新,王慶林.淺談蘭渝鐵路隧道四大高風險源及應對措施[J].現代隧道技術,2011,48(2).
[2] 魏龍海,賈媛媛.黑山門隧道安全風險評估研究[J].廣東公路交通,2011,(1).
[3] 劉靖,艾智勇,蘇輝.山嶺隧道新奧法施工過程動態風險評估[J].同濟大學學報(自然科學版),2012,40(8).
隨著國家對安全生產工作越來越重視,安全風險評估工作在各行各業都得以普遍開展。在公路工程施工建設過程中,安全風險評估工作已經成為項目開工的一個先決條件,如何在前期的風險評估工作中全面、系統地預見可能發生的各類施工風險,為工程施工提供有效的風險控制措施顯得尤為重要,本文以遼寧中部環線南山隧道專項安全風險評估為例,探討山體隧道施工中的風險評估方法,為同類工程的風險評估工作提供借鑒。
1工程簡述
南山隧道是遼寧中部環線高速公路的一部分,位于鐵嶺市和撫順市交界處鰱魚溝附近,呈北西-南東向展開,設計兩條分離式單行曲線隧道,隧道左幅長1075m,右幅長1210m,如圖1。隧道圍巖為Ⅳ、Ⅴ級為主,隧道鐵嶺端洞口段和中間段左右線均位于直線上,本溪端洞口段左右線分別位于R=3500m、R=4000右偏圓曲線上。隧道鐵嶺端平面線位線間距為16.8m,本溪端平面線位線間距為24.4m,隧道最大平面線位間距位于中間段,為263m。在項目總體風險評估工作中,已經將南山隧道列為III級風險,需要進行專項風險評估。
2專項風險評估
2.1施工工序分解及風險源普查開展專項風險評估時,首要步驟是結合施工單位編制的施工組織設計,對工程進行工序分解,南山隧道按照施工過程,可以細分為:場地平整;施工場地布設;邊坡開挖及防護;洞口施工;超前支護;洞身開挖;初期支護;仰拱施工;監控量測;二襯防水層施工和二襯施工。風險源普查,主要是根據施工經驗和相關的安全生產規程,結合現場施工情況,確定可能發生的施工風險,南山隧道施工中可能發生的風險有:物體打擊;高處墜落;觸電;起重傷害;坍塌;涌水突泥;機械傷害;爆破傷害和車輛傷害等。2.2風險源辨識風險源辨識是分解工序和風險源普查的情況,將各道工序中可能發生的潛在事故和傷害程度逐一列舉,從人、機、料、法、環等方面對可能導致事故的致險因子進行分析,是專項評估的最重要環節,只有準確地確定了潛在事故類型和致險因子,才能準確地制定具體預防措施。因此,風險源辨識環節應謹慎細致,避免單純依靠一兩個人盲目分析的形式,應該廣泛討論,征求各方意見,最好由風險評估單位組織施工、監理、設計和業主各方共同討論,集思廣益才能得到最貼近施工現場情況的辨識結果。以下是南山隧道洞身開挖的風險源辨識結果,也是經由多方討論以后達成的共識成果。2.3風險源分析在充分的風險源辨識之后,評估小組需要參考設計圖紙并結合多次現場實地考察情況,對潛在的事故類型進行分析,判斷事故發生的可能性、確定是否應該將該風險源作為重大風險源進行詳細評估分析。在隧道施工中,主要應該根據隧道的水文地質條件、施工工藝和開挖方法等方面對風險源進行評估分析。南山隧道未發現地表水,無泉眼出露;地下水以第四系孔隙水及基巖風化裂隙水為主,水量隨大氣降水量及節理裂隙貫通情況不同而變化,圍巖富水性不均一,透水性較弱。在洞身山坳處ZK288+840~ZK288+940(K288+850~K288+940)段有電阻率偏低現象,推測為巖石風化界面較深或節理裂隙發育。隧道區未發現有大型斷裂構造發育。隧道區出口端全強風化巖層較厚,巖芯呈砂土、碎石狀,層厚5.6~12.5m。鐵嶺段洞口存在偏壓問題。隧道洞口處左側地勢低,右側地勢高,存在偏壓問題。隧道開挖方式主要采用鉆爆法,軟弱圍巖段也可采用機械開挖或人工開挖。開挖方法根據圍巖級別和隧道埋深情況分別采用臺階預留核土法和上下臺階法,也可根據實際需要采用CD法、CRD法進行施工。二次襯砌混凝土采用整體式液壓模板臺車澆筑。施工過程中應嚴格遵循“短進尺、弱爆破、快封閉、勤量測”的指導原則。通過施工工序分解、風險辨識、風險分析、專家調查等一系列過程,初步確定隧道在開挖過程中可能會發生的坍塌、涌水/滲水、洞口失穩等事故為重大風險源。下一步對其進行分析和估測。
3重大風險源分析
3.1風險矩陣和管理評估指標風險矩陣和管理評估指標是依據事故發生的可能性、人員傷亡等級、財產損失等級、企業的施工經驗、管理水平、人員素質等綜合因素確定施工等級和折減系數的方法,是一個系統的計算過程,具體計算方法在交通運輸部《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南》(交質監發[2011]217號附件)中有詳細的說明,在這里就不再冗述。3.2事故可能性分析事故可能性分析同樣是一個詳細的量化計算過程,這里省略計算過程,僅列出南山隧道各項重大風險源可能性分析結果。見表2~表4。
險控制措施
之前一系列的量化分析結果,最終目的就是為了提出行之有效的風險控制措施。在提供風險控制措施時,評估人員應廣泛參考同類工程的成功經驗,在技術、管理、人員、設備等方面提出行之有效的控制措施,便于施工單位現場實施。根據南山隧道風險評估結果,評估組將隧道風險分為一般風險源和重大風險源。所謂一般風險源,是指風險源相對簡單,影響因素間關聯性較低,運用一般知識和經驗即可防范的風險源。南山隧道主要一般風險源為觸電、高處墜落、物體打擊、車輛傷害等事故。此類風險結合各類施工規范要求,健全各類操作規程、開展好安全培訓教育、編制安全施工方案和應急預案、做好各類安全防護措施,在此不再冗述。重大風險源是針對工程特點,評估出來的可能產生重大人員傷亡或財產損失的風險源,針對此類風險源應提出詳實有效的控制措施。南山隧道重大風險源主要包括:隧道整體安全、坍塌風險、涌水、滲水事故、洞口失穩等。評估小組針對重大風險源,從做好洞口洞內排水、加強監控量測、進行超前地質預報、安裝洞口門禁設施、設置逃生管道、合理采用開挖形式等諸多方面提出了具體的措施和建議。
近年來,由于道路交通網建設需要,高速鐵路隧道的挖掘長度及開挖斷面越來越大,斷面形狀日益多樣化,加大了開發難度,施工風險隨之俱增。面對施工過程中風險要素和不確定性,應構建動態的、全過程的風險管理技術體系,最大程度的消除施工風險,避免安全質量故障的發生。風險管理技術體系的構建要建立在高速鐵路隧道施工中的風險要素分析,及風險管理目標確定基礎上,因為這些為其提供了科學合理的依據,這樣才能保證施工風險得到有效控制。
1 高速鐵路隧道施工中存在的主要風險要素和風險管理目標
高速鐵路隧道工程項目周期長、工程量大、施工難度高,過程存在不確定性,反映到具體的施工作業中后為兩種表現。一是,施工技能風險要素。采用新技術,技術落后,應用過程中的操作失誤,施工工序實施不當,爆破操作不當,隧道圍巖變形過大及勘察不仔細等都會形成一定施工技術風險。二是,施工現場風險要素。高速鐵路隧道是修建在地下或山體中的,開挖過程中很可能出現塌方、瓦斯爆炸、釋放有毒氣體、洞口滑坡等,加之地質的不確定性,安全措施不到位,隨時可能引發施工安全故障。
施工風險是關系到工程質量、工期進度及生產安全的重要因素,必須做好施工風險管理工作。施工風險管理目標:科學評估施工中可能存在的風險,確定重大危險源,然后制定風險管理方案和辦法,以規避風險。
2 高速鐵路隧道施工風險管理技術體系
2.1 風險分析
隧道施工中有著諸多風險要素,而且多是隱蔽的,需要采取有效的識別方法識別出風險源。所以,對施工風險進行充分的分析與論證,從系統角度看高速鐵路隧道施工風險,精確估計施工風險要素,進而制定相應的風險規避措施,做到對施工風險的規避。風險識別和風險評估是風險分析的主要手段。風險識別是發現風險源的一個過程,在這過程中要對風險要素發生的條件、位危害等進行科學分析。成功識別出風險源后,要將其一一羅列出來,建立風險指標體系,用以評估重大危險源。
風險識別方法是多種多樣的,目前有專家調查法、經驗判斷法、系統分析法、情景分析法等。無論采用哪一種方法,都要遵循預測性、全面性、科學性和系統性原則進行風險識別工作,從工程實際出發,選擇與施工技術標準相符合的風險識別方法。實際工作中,施工單位要根據施工組織方案、技術指標交底文件、地質勘查報告等資料,結合以往經驗,利用適合方法對施工風險要素進行分析,得到各風險比重,同時對其可能造成的嚴重后果進行全面分析,為風險管理提供依據。
2.2 風險評估
風險評估建立在風險分析基礎上,是一種對風險源可能造成的影響和損失的可能性進行量化評估工作。為做到真正量化評估,要建立相應的數學模型。由于模型構建較為專業,這里根據風險評估過程提出了一種操作方便便捷、數據明了、不繁瑣的風險評估程序。具體是:第一步,先整體評估工程項目的施工風險,對識別出來的風險要素進行風險分析,預見每個風險源要素可能為施工帶來的影響和損失;第二步,預見風險要素對整個工程項目可能造成的影響程度,從成本、工期、質量、安全角度入手;第三步,對以上兩個環節得出的信息進行整合,按一定比重將所有風險要素及其影響程度做先后排序處理;第四步,從現有的風險評估模型中選擇一個適合工程項目施工要求的,將重大風險源填入其中,按一定計算方式計算得出評估結果,最終確定風險要素對工程施工產生的影響。
除進行量化的風險評估之外,也可以根據實際工作經驗進行風險評估,但是這種評估方法對人員專業知識和經驗有著嚴格要求,得出的評估結果缺乏科學性,沒有先進技術作為支撐。
2.3 風險監控
結合高速鐵路施工經驗,此類工程項目的施工風險監控措施有:第一,建立風險監控臺賬,清楚登記風險源產生條件、位置、危害程度、預控措施及負責人等信息,并公示給全員,尤其技術人員。既用于防控風險,也用于安全故障發生后的處理,便于提高反應速度和故障處理效率。第二,根據風險評估結果制定安全作業技術方案,選擇符合標準的施工技術。第三,嚴格地質勘查工作,全面而客觀的分析隧道項目施工現場的地質條件,整理成文件后納入風險監控體系之中。
2.4 風險控制
風險控制是隧道施工風險管理中的重要內容,是保證施工安全的有效手段,應制定動態的風險控制計劃。以隧道工程實際為出發點,以風險分析、風險評估和風險監控為依據,以有效防控施工風險為目的,制定風險控制計劃。計劃內容要符合這些要求:制定明確的風險管理目標和防控策略;提供完整的風險分析、評估與檢測報告信息;確定各個施工階段的技術與質量標準;建立嚴格的崗位職務分工和責任分工制度,讓每位施工參與者清楚自己的工作范圍、職責和權限;要求工程監理嚴格執法,嚴格檢查隱蔽工程的施工情況,規范各項施工工藝。其中,風險防控措施的制定是重中之重,要堅持以“預防為主”,“及時有效處理”等原則,將風險防控和風險處理有機結合起來,力爭確保風險防控措施的完善性、有效性,全面保證工程施工安全。
3 結語
目前,我國高速鐵路隧道施工技術和安全管理有了長足發展,施工風險管理技術仍然存在很大的發展空間。我們要做的是,根據具體施工過程中不斷暴露出來的風險要素不斷提高風險識別與評估水平,為制定行之有效的風險管理辦法提供科學決策依據。同時,也要不斷探索風險管理的新途徑、新方法,促進風險管理技術發展,以滿足施工安全管理工作的需要,有效規避施工風險。
參考文獻:
Pick to:
With the rapid development of traffic infrastructure construction in our country, road and bridge tunnel has become an important part of highway construction projects, road and bridge tunnel safety risk management is particularly important. Because the tunnel project has the construction is difficult and long construction period, large investment, many characteristics such as complexity of geological factors, making the entire bridge tunnel project construction process is full of a lot of uncertain risk factors, so in highway tunnel construction process may occur at any time the security risk of accident, necessary safety risk assessment and control measures can help to improve and to improve the quality of the construction technology and safety management, reduce the construction safety risk to the degree of control.
Key words: road and bridge tunnel; Safe construction; Risk assessment; Risk control
中圖分類號:TU99 文獻標識碼:A
根據《公路橋梁、隧道安全評估指南》、《橋梁隧道設計施工有關標準補充規定》及《公路隧道作業要點手冊》的有關內容、及實施性施工組織設計,筆者結合目前路橋隧道工程安全風險評估的現狀,分析了針對隧道工程安全風險評估所頒布的指南、管理辦法等相關制度文件,并總結了保證評估結果客觀性的過程控制方法以及踐行安全風險評估技術宗旨的方式,通過對目前風險評估過程中存在問題的剖析,本文提出了解決問題的思路,以促使評估成果滿足安全風險評估技術針對性、客觀性的要求。
隧道工程風險分級和接受準則。
(1)、事故發生概率的等級分成四級,見下表
注:a.當概率值難以取得時,可用頻率代替概率。
b.中心值代表所給區間的對數平均值。
(2)、然后對事故發生后果進行人員傷亡和經濟損失的等級分析(表格這里就不一一畫出了):一是人員傷亡等級標準,二是直接經濟損失等級標準(其中不含恢復重建的費用)。
(3)、環境影響等級標準
注:“臨時的”意思是在隧道工程施工工期內可以改變好環境;“長期的”意思是在施工工期以內不能改變好環境,但不是永久的,在以后的時間里可以改變的;“永久的”含義為不可逆轉或不可恢復的。
(4)、專項風險等級標準
根據事故發生的概率和后果等級,將風險等級分為四級:極高(Ⅳ級)、高度(Ⅲ級)、中度(Ⅱ級)和低度(Ⅰ級)。
風險接受準則與采取的風險處理措施
我們可以將風險分為四個等級:低、中、高、極高。并且根據等級設計相應的接受準則:可忽略、可接受、不期望、不可接受。然后我們再根據接受準則設計出相應處理措施和監測措施等。做好相應的技術準備,在后面的施工中根據風險接受準則與采取的風險處理措施的規定,針對不同的風險事件、結合現場的實際情況擬采取相應的技術對策。并且隨著施工的進行,我們要不斷的測定安全風險等級,隨時改變風險處理措施,做到緊張有序地施工,確保萬無一失。
在進行路橋隧道工程中,我們必須成立工程風險評估與管理小組組長、副組長及小組成員必須分好工(組長:負責安全評估與管理工作的領導工作。制定施工階段風險評估工作實施細則。副組長:根據分組的情況開展本組的管理工作,并向組長負責。成員:在組長及副組長的領導下,開展安全評估與管理工作,成立搶險小組,并落實各項具體措施;與項目部其它相關部門緊密聯系,共同抓落實,從人、財、物各方面給予安全評估與管理工作切實的保障。),并且設立安全評估與管理小組辦公室(日常工作由項目部安全部負責),設立值班電話等。
4、總結
由于采用了相應的風險對策措施,加強施工過程中風險動態管理,隧道施工的風險會相應地降低,但不可能完全消除,結合初始風險評估結果和制定的對策措施,對隧道殘留風險進行評估。根據施工的進展對實行動態跟蹤管理,定期反饋,發現問題及時與相關單位進行溝通,不斷完善處理措施。項目部領導小組將根據審批后的風險評估方案進行日常工作的實施,有效的開展工程安全風險評估和管理工作,深入現場調查研究,制定合理安全保障措施,確保安全、按期完成路橋隧道工程的施工任務。
這僅是風險管理與控制的開始。在下一步的施工過程中還要加強監控,對風險做好動態管理,從而達到控制風險、減少損失、確保施工安全目的。
參考資料
[1]錢七虎,戎曉力.中國地下工程安全風險管理的現狀、問題及相關建議[J]. 巖石力學與工程學報,2008,27( 4) : 649-655
1?引言
近年來,高層、超高層建筑的密集建設及地下空間的深層次開發使地質環境條件,特別是工程地質條件對城市規劃建設的影響日益凸顯。在深基坑開挖及地鐵隧道施工過程中工程問題偶有發生并造成了巨大的經濟損失。因此,重大項目在規劃建設前充分考慮及預測可能面臨的工程地質風險,從而合理規避或有效控制風險具有重要意義。本文以天津市文化中心周邊地區項目建設工程地質風險評估為例對評估工作思路及方法做以探討。
2?評估工作思路及方法
2.1?項目規劃建設特點分析
天津市文化中心周邊地區規劃總用地面積約241公頃。規劃建設主要以高層、超高層為主,且地下空間高強度利用,近期考慮30m以上的開發。此外,5條軌道地下線規劃途經文化中心周邊地區。
2.2?評估對象選擇
文化中心周邊地區工程建設大致分為民用建筑工程建設及地鐵工程建設。
民用建筑地下工程建設可細分為建筑物樁基礎施工建設和深基坑施工建設。目前樁基礎施工總體技術較為成熟,而對于深基坑工程,其建設影響因素多,且發生問題時產生的破壞發展快,造成的損失大。地鐵可分為車站及區間段兩個不同的構筑物。根據規劃,地鐵車站將采用明挖法施工,地鐵區間段可采用明挖法或暗挖法進行施工。地鐵車站及區間段采用明挖法施工時其地質風險與建筑物深基坑類似。因此,本次工作將深基坑工程建設及采用暗挖法進行地鐵區間段建設時的地質風險作為評估重點。
2.3?評估方法
主要采用層次分析法進行綜合分析評估,在指標選擇、指標賦值等方面將采用工程分析及工程類比進行確定。
綜合分析評估風險值的計算公式如下:
3?評估區關鍵性土層及可能出現的巖土工程問題分析
可能對深基坑工程及地鐵隧道建設產生影響的關鍵性土層主要為:
(1)人工填土:一般厚度為1.3~5.2m,可分為雜填土、素填土及沖填土,對工程基坑開挖降水影響大,在維護結構發生滲水時,往往很快反映為地表的變形沉降。此外,對地鐵隧道頂板埋深的選擇亦造成較大的影響。
(2)淤泥質土:一般位于埋深12.5m以上,強度較低,壓縮性較大,對基坑工程側壁穩定性影響大,對地鐵隧道變形影響大。
(3)粉(砂)土:透水性較大,分布于基坑側壁時往往導致基坑側壁滲水,在基坑底板以下時,可導致基坑突涌。對于地鐵隧道盾構開挖,易造成隧道涌水、開挖困難等。
4?深基坑工程地質風險評估
4.1?風險因素分析
根據深基坑建設特點及評估區工程地質條件,類似基坑事故的誘因分析等綜合確定風險因素主要包括基坑側壁失穩,基坑流砂及基坑突涌。
4.2?風險評估
根據基坑開挖深度分為三個評估對象,即開挖深度分別為14m、20m基坑工程。
在逐一對風險因素進行評估的基礎上,采用層次分析法開展深基坑工程地質風險綜合評估,將評估區劃分為建設風險小(Ⅰ區)、風險中等(Ⅱ區)、風險大(Ⅲ區)三個區分別予以風險提醒。評估結果表明隨著基坑開挖深度的增加,基坑建設風險亦在增大。
5?地鐵隧道工程地質風險評估
5.1?風險因素分析
根據評估區地質條件及地鐵隧道建設特點綜合分析,地鐵隧道盾構施工建設風險因素主要包括隧道頂板沉降變形、隧道開挖面涌水失穩及隧道突涌。
5.2?風險評估
根據文化中心周邊地區現已規劃建設的地鐵隧道埋深及區域工程地質、水文地質條件進行評估分析。在風險因素評估基礎上進行綜合評估(圖3),將評估規劃區劃分為建設風險小(Ⅰ區)、風險中等(Ⅱ區)、風險大(Ⅲ區)三個區。
圖3?地鐵隧道綜合風險評估分區圖
6?結語
基于項目建設特點及地質環境條件的復雜性,目前工程地質風險評估的評估方法仍未有統一認識,且評估工作多以定性、半定量為主。因此,進一步加強評估方法乃至評估工作標準的研究工作對于指導重大項目規劃建設具有實際意義。
引言
隧道巖溶處理技術是隧道施工中的重要技術之一,在實際應用中主要有超前預測、監控量測以及對涌水段進行管理的功能,大大提高了隧道巖溶處理的效果。另外,由于隧道巖溶處理具有一定的高風險性,所以在巖溶處理施工中必須要加強施工管理、風險管理,做好施工過程的風險識別、風險評估、風險評價和風險處理等工作,保證隧道巖溶施工的安全性。
1隧道巖溶處理技術的應用分析
1.1監控量測管理
在隧道施工管理中,利用新奧法來實現對工程的量測和觀察,為隧道施工管理帶來了極大便利,不僅可以通過對量測結果的分析來掌握掌子面的真實情況,同時也可以及時將掌子面的數據傳輸與后續施工,為其提供施工依據。監控量測必須由專業人員進行實施、操作,才能保證數據的精準性。在實際施工中,可以通過正確利用監控測量方式來實現對圍巖結構的整體強度管理,從而為后期的隧道建設提供幫助。
1.2涌水段管理
在隧道巖溶施工中,存在的較大裂縫以及較大偏差的圍巖斷巖等區域很容易引發大范圍的涌水,所以一定要對該區域進行涌水段管理,避免嚴重事故的發生[1]。基于此,對于這些敏感性較強的區域一定要提前做好位置預測,再根據預測結果對這些區域進行注漿處理,從而有效減少涌水事故的發生,確保隧道施工安全。另外,為了有效進行涌水管理,除了要對敏感性較強的區域進行注漿處理外,還要對其他區域進行防水處理。在排水過程中,排水電源不能與施工電力共用一套電力系統,一定要保證電源的獨立性,同時還要設置備用電源以防萬一。由于比分圍巖有可能會發生水化反應,所以在排水時必須要保證水泵的壓力和功率能夠滿足排水要求。同時,還要時刻關注圍巖的沖刷問題,避免地下水對圍巖的過度沖刷,減少空洞的出現,進而為隧道建設施工提供安全保障。
1.3溶洞處理技術
在隧道巖溶施工中對于溶洞的處理通過從5個方面著手:繞、截、排、堵、越。(1)繞處理。如果施工中遇到的溶洞體積較大,則最好采用繞處理的方式,通過施工繞以及選線饒等方式成功將溶洞繞過[2]。在施工中通常在后段對溶洞進行專項處理,有時候為了施工便利也可以在不影響工程的前提下進行路線的更改,所以,繞處理的方式在較短距離的隧道施工中應用較多。(2)截處理。在對隧道施工之前就需要對各路段進行勘察分析,確定巖溶水源是否來源于水洼等地段,確定水源。如果水源會因雨季的到來而受到影響的話,則需要對溝槽等位置進行排水處理,減少積水的形成。(3)排處理。在排水時,一定要對水源的水量進行提前分析,對水源的流向以及位置進行確定,同時,要充分利用排、截共用的方式來有效緩解水量較大時的排水問題,并將水排向暗河。如果水量較小,直接通過水溝進行引導即可。(4)堵處理。如果隧道施工中填充物不足或者水源較少時,則可以利用混凝土或者漿砌片石來進行填充,從而提高隧道溶洞的密封性。另外,在輸水管預埋過程中要保證排水順暢,成功將水排出洞外。(5)越處理。巖洞處理中如果利用堵、截等方式不能有效時,則可以采用越方式[3]。也就是通過管道以及橋梁等方式實現成功跨越。如果隧道底部的溶洞體積相對較小,可以通過設置暗道的方式穿過溶腔,并用混凝土填充底部的縫隙,這樣就可以保證原來水流方向的同時實現對溶洞的跨越。如果溶洞邊墻支撐力不足,可以通過架橋等方式來提高邊墻的支撐性能。
2隧道巖溶處理施工的風險
隧道工程建設與其他工程建設相比,同樣具有加強的安全危險性。此外,由于巖溶作業本身的高危特性,在施工過程中表現出更高的安全風險性。(1)在隧道巖溶處理過程中需要用到大量的巖溶,并且要與其進行直接接觸,這樣在施工中容易出現突泥突水事故,對巖溶施工造成嚴重影響。突泥突水將會大大增加突出物的承擔風險和作業風險。(2)隧道巖溶處理中主要使用石土等材料進行洞穴的填充,在填充施工中如果突發突泥事故,事故處理難度也會增加,導致整個施工的風險增加。(3)隧道巖溶處理施工涉及的范圍較廣,在地下水排放施工中,由于我國排水技術水平有限,加大了我國隧道建設地下水的排放難度,從而也使其成為影響我國隧道施工的危險因素之一。(4)隧道建設中必須要保證洞頂的支撐性,如果支撐性能不佳便會引發隧道的坍塌風險。(5)在隧道施工中還要控制洞穴支護的變形,這是保證支護強度的主要手段,同時也是影響隧道安全施工的重要因素之一。鑒于隧道巖溶處理施工的特殊性風險,管理人員需要在施工中要重點考慮事故的高發階段,并根據事故風險的具體特征制定有效措施,并保證其能夠滿足安全理念的要求,加強風險管理,降低各項因素的不安全狀態,減少隧道施工事故的發生。
3隧道巖溶處理施工風險管理策略
3.1加強風險識別
安全風險識別是隧道巖溶處理施工中的基本內容,也是整個施工風險管理工作的基礎出發點。其中,管理人員必須高度重視風險識別在隧道施工管理中的重要作用,并能夠做出準確的識別,從而有效規避巖溶處理作業中的各項安全風險。同時,在識別的基礎上對已經給識別出的風險因素進行深入分析,找出與其相關的關聯點:①根據巖溶處理中巖漿等物質的實際數量和性質來判定風險的源頭;②對可能會形成風險的相關條件進行評估,確定引發風險的必要條件;③對之前得出的風險因素進行量化分析,如支護變形程度、突水突泥的發生率以及隧道洞頂坍塌的概率等;④確定可能引發的風險因素以及對隧道巖溶施工的影響程度,結合相關標準確定各種風險因素的風險等級。
3.2做好風險評估
隧道巖溶處理中,科學分析安全風險是保證隧道施工順利開展以及降低事故發生率的重要手段。目前,可用于風險評估的技術手段逐漸增多,分析方法也逐漸趨于科學性,在很大程度上降低了管理人員的工作難度。在評估過程中,通過定性和定量的雙重分析來保證分析數據的科學性和準確性,從而為隧道巖溶處理施工提供更有效的風險評估,保證風險管理的正確實施。目前,我國在隧道巖溶處理風險分析中大多數應用經驗法來對其進行風險評估,但是,由于不同企業的管理經驗和發展歷程不盡相同,所以單純地應用經驗法來進行風險評估差異性較大,不能保證風險評估結果的有效性。因此,在未來隧道巖溶處理風險評估心中要綜合借鑒國際先進的技術和經驗,從而保證風險評估方法的先進性和一致性。
3.3加強風險評價
在巖溶處理施工中,風險識別和評估完成之后,還需要在此基礎上進行風險評價,并根據事故可能發生的概率和結果進行評估,從而為施工事故預防以及應急救援措施的制定提供依據。目前,可用于風險評價的方法多達十余種,應用效果良好。在隧道巖溶處理過程中應用較多的就是事故分析法、故障樹分析法以及檢查表法等,各種方法的具體應用要對各項因素進行綜合評價,從而確定各!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!項風險因素可能引發的事故后果以及人員的整體承受力。
3.4做好風險處理
中圖分類號:U41 文獻標識碼:A文章編號:1009-3044(2011)11-2691-03
Method and Implementation Based on Web of Risk Management for Distributed Tunnel Construction
GONG Wen-hua1, LU Ling-xing2, ZHANG jing3, LI Ze-min1, CHEN bo1
(1.Information Engineering Department of AAFE, BeiJing 100072, China; 2.BeiJing JunWeiLiDa Technology Co. Ltd., BeiJing 100036, China; 3.JiuQuan Satellite Launch Center, DongFeng Spacecity 732750, China)
Abstract: This paper introduces an idea based on Web about how to deal with risk management in distributed tunnel construction and a software system realizing it. This system, based on risk management theory, using network technology, considering of the work environment characteristics underground in tunnel construction, can do comprehensive and effective risk management. It seeks to standardize risk events and risk factors, provides a complete solution and work platform for risk planning, risk identification, risk assessment, risk management, risk control, risk report generation to.
Key words: tunnel construction; risk management; Web-based; distributed
隨著經濟的飛速發展,中國的基礎設施建設技術水平也長足地進步,甚至在國際上有著廣泛的影響。可是,在工程施工中,尤其在地下隧道施工中,事故頻發,給施工者帶來財產甚至生命損失,給企業、國家造成巨額經濟損失。究其原因,我國對隧道施工的風險管理起步較晚,缺乏成熟的隧道施工風險管理體系。近年來,國家對隧道施工中存在的風險給予了高度重視并對風險管理給予了大力支持,出現了許多行之有效的風險識別和風險評估的科學方法。但是,由于風險的不確定性和風險管理的復雜性,在短時間內很難形成一個全面適應的風險管理體系,隧道風險管理專家的成功經驗仍然在風險管理中占主導作用。
包括隧道施工在內的各種地下施工工程風險極高。我們不禁要問:這些事故是如何發生的呢?有什么規律?是否可以避免?若不能避免,是否可以事先預測事故發生的可能性,是否可以預估事故造成的損失?采取什么措施才能減少事故的發生,將事故的損失降到最低程度? 所有這些問題屬于風險管理范疇。本文將介紹一種基于Web的分布式隧道施工風險管理方法并進行軟件實現。
1 管理方法
1.1 建標準化庫
如表1所示,我們將事故發生概率定義為5個等級,由低到高分別是:很不可能、不可能、偶然、可能、很可能;將后果定義為5個等級,由低到高分別是:輕微、較重、嚴重、很嚴重、災難。根據這個風險等級標準,我們將對任何一個事故的發生概率、經濟損失程度、人員傷亡級別、誤工等級、環境影響、第三方損失、對環境影響、社會信譽損失、風險接受能力、風險處理措施等風險因素確定一個數值,建一個風險管理標準化庫,以用于下一步的風險識別、風險評估和風險處理中。
1.2 風險計劃
風險管理計劃是風險管理工作中非常重要的也是非常基礎的總體性工作,在此工作中,對如何利用風險管理標準化庫進行風險識別,如何進行風險評估,如何處理和跟蹤風險進行安排。成立風險管理領導機構和風險管理組織,確定組織成員及其在風險管理中職責。比如:咨詢單位、設計單位、監理單位、監測單位和施工單位分別是哪些單位,其職責是什么。
1.3 風險識別
風險識別的過程包括分析風險因素、建立初步識別清單和確定風險事故,即利用風險調研表或檢查表建立初步風險清單。風險識別方法很多,如:核查表法、專家調查法、層次分析法、項目結構分解法。作者將這些方法進行獨特設計、分別實現,并將它們集成到一個系統中。在進行具體的風險管理是,可以任選其中一種方法。要注意的是:風險識別不是一次性完成的事,它是在項目的實施過程中自始至地進行著。風險識別的結果是風險清單。圖1是作者與北京駿威立達有限公司合作開發的隧道風險管理系統(簡稱JWRM,下同)所提交的一張風險清單。
1.4 風險評估
風險評估包括了風險估計和風險評價兩部分。
通過風險識別,我們知道了有哪些風險事件、風險因素,采用定量和定性相結合的方法對風險事件發生概率、同級風險因素的相互關聯性以及產生的后果進行評估,從而得出風險概率和風險產生后果對項目工程目標的影響程度。
風險評估方法很多,不同的風險評估方法有各自的算法,JWRM對它們分別實現并集成在一起。比如,在R=P*C矩陣法中,首先確定工程風險管理專家成員并分別給他們設置權威指數,對風險管理專家進行相關調查,包括對被授權的工程項目的風險因素概率調查、風險因素后果調查、風險因素權重調查,對調查結果進行定量處理,將處理結果輸入風險管理系統JWRM。系統根據相應算法自動進行統計,最后形成隧道施工風險、隧道施工風險概率分布、隧道施工風險等級接受準則等。
1.5 風險處理和跟蹤
風險處置措施主要有四種:風險消除、風險降低、風險轉移、風險自留。
依據風險評估的結果,從風險應對措施數據庫選取或新建一個或多個可行的風險處置方案,并進行方案比對、優化和選取,然后提出一個經濟、安全、合理的風險處置方案。
1.6 風險報告自動生成
隧道風險評估報告是隧道風險評估過程的記錄,應將風險評估的過程、采用的評估方法、獲得的評估結果等寫入評估報告。風險評估報告應該內容全面,數據完整,客觀公正,提出的對策措施全面、且具有可操作性。圖2是JWRM根據風險計劃、識別、評估等所得數據,自動生成工程的風險報告書。
2 實現
作者與北京駿威立達有限公司合作,將第2部分介紹的風險管理思想實現為隧道施工風險管理系統,簡稱JWRM。
2.1 基本流程
JWRM將風險管理流程分為工程項目基本信息維護、風險計劃、風險識別、風險估計和評價、風險處理及監控、風險報告書自動生成等六大模塊,采用風險數據庫作為后臺數據支持。如圖3所示。
2.2 系統技術架構
JWRM實現是基于J2EE技術架構體系,它是在JW Framework信息化平臺上進行開發的,各使用者用IE等瀏覽器登錄本系統。如圖4所示。
2.3 系統拓樸結構
JWRM是基于Web的網絡分布式管理,它可管理上萬個工程。對同一工程的風險管理,涉及人員(領導、風險管理專家、工程項目部經理、工程項目部工程技術人員及相關人員)均可在不同地點對同一工程進行風險管理工作。
如圖5所示:風險管理數據庫和JWRM系統可安裝在集團總部的信息中心,各工程部及風險管理專家均可通過Internet仿問JWRM功能而進行風險管理工作,集團公司領導不管是在自己的辦公室或在外地出差,均可上網監控所轄工程項目的風險管理情況。
3 結論
隧道施工風險管理是一個復雜的系統工程,涉及眾多專業工程技術人員,有工程項目管理者、集團公司工程管理者和科研院校的風險管理專家。他們工作地點分散,對風險管理是一個不利因素。JWRM為隧道風險管理提供了一個平臺,使風險管理參與者不受工作場地的限制,可隨時對隧道工程進行風險辨識、風險評估、實時處理、實時監控和跟蹤。可以說,JWRM建立了一套初步的風險管理體系。隨著技術的進步,這套體系會越來越完備。
參考文獻:
[1] 地鐵及地下工程建設風險管理指南[Z].中國建筑工業出版社,建質[2007] 254號.
[2] 鐵路隧道風險評估與管理暫行規定[Z].中國鐵道出版社,鐵建設[2007] 200號.
中圖分類號:X820.4文獻標識碼: A 文章編號:
1引言
隧道工程具有施工技術復雜、施工項目多、不可預見風險因素多和所處介質復雜多變等特點,是一項高風險建設工程[1]。目前國內外對隧道風險評估的研究日益深入,許多權威機構如國際隧道協會、中國土木工程學會已頒布了一系列相關規范規定,許多專家學者如Einstein H. H.[2]、黃宏偉[3]、仇[4]等已在該領域有所建樹。
本文以新作坊隧道為工程依托,建立了適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風險評價指標體系,提出綜合利用層次分析法(AHP)[5]、專家調查法對其進行風險評估,并根據評估結果提出了有針對性的專項設計。以期為同類工程的風險評估及專項設計提供借鑒。
2工程概況
新作坊隧道位于重慶市合川區銅溪鎮境內,總長為466m,起始于DK888+177,終止于DK888+643。隧址區為丘陵地帶,最大埋深約89m,植被較發育,附近交通條件較差。隧址區基巖多,全隧穿越侏羅中統上沙溪廟組(J2s)紫紅色泥巖夾砂巖,進口附近分布有坡殘積(Q4dl+el)粉質粘土,出口附近少量人工填土(Q4ml)和坡殘積(Q4dl+el)粉質粘土。隧道通過地段主要由泥巖夾砂巖組成,泥巖為相對隔水層,砂巖孔隙水水量有限,地下水不發育,預計隧道涌水量不大,地下水無侵蝕性。
該隧道DK888+177~DK888+600段為三線并行段落,DK888+600~DK888+626段為暗挖不等跨雙連拱段,DK888+626~DK888+643段為明挖不等跨雙連拱段(如圖1所示)。該隧道穿越地層巖性為砂巖加泥巖,分化較嚴重,巖體較破碎,埋深較淺,地形偏壓。DK888+600至DK888+643段采用不等跨連拱結構隧道通過,部分暗挖部分明挖,由于隧道開挖跨度、高度較大,致使施工階段洞頂坍塌風險極大,有必要進行風險評估及專項設計。
圖1 隧道出口平面圖
3工程風險評估
針對新作坊隧道工程情況,首先結合事故統計、現場調研以及專家咨詢等方法建立適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風險評估的指標體系,利用層次分析法計算出各層指標權重,從而最終評價出風險發生的概率。
3.1 建立風險評價指標體系
在對隧道力學行為、風險因素以及本隧情況仔細研究之后,建立了適用于淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風險評估的指標體系,如表1所示:
表1風險評價指標體系
3.2 構造判斷矩陣
建立風險評價指標體系后,可利用專家調查法對同層元素作兩兩比較,構造判斷矩陣。專家小組由熟悉該工程的專家學者、設計施工技術人員等組成,人數為10人。針對本工程,構建出的邏輯層判斷矩陣如下:
同理,可得到因素層風險因素各自的判斷矩陣B1、B2、B3。
3.3 計算判斷矩陣的特征向量
本文利用方根法計算判斷矩陣的權重向量,以矩陣A的計算為例:
(1)計算每行元素方根均值
(2)歸一化
由此得出,同理可得WB1、WB2、WB3。權重計算結果詳見表1。
3.4 一致性檢驗
計算出權重向量后,還應進行一致性檢驗。首先計算相容性指標,再計算一致性比率,若C.R.
3.5 評估結果
由表1所示的權重排序可知,對安全風險影響程度由高到低依次為:巖性、節理裂隙、巖體完整性、風化程度、斷面大小、設計施工情況等。故應針對這幾方面制定風險應對措施。
4工程專項設計
(1)中隔墻結構設計
不等跨連拱隧道施工過程中中隔墻一直受到動態非對稱力的作用,故應合理設計中隔墻,以提高其抗滑移、抗傾覆和承載力。本工程采用直中墻形式,墻體厚度由DK888+600的1.1m過渡到DK888+643的2.6m,并在中隔墻頂部與基底預埋厚160mm、長500mm、間距600mm的鋼板。
(2)中隔墻開孔設計
本工程中采用了經濟有效的直墻圓弧開孔式中隔墻結構,經計算確定孔洞高3m,寬2.5m,在DK888+600~+643段沿隧道縱向總計設置四處孔洞,可有效降低高速鐵路隧道氣動效應的影響。
(3)開挖工法設計
考慮到施工的安全性、便捷性和經濟性,本工程采用“中導洞+左右洞室臺階法”開挖工法,在保證施工安全的同時,顯著加快了施工進度、降低了工程造價。
5結語
結合新作坊隧道的應用,對淺埋偏壓不等跨雙連拱隧道風險評估及專項設計進行了研究。實踐表明建立的風險評價指標體系合理有效,應用層次分析、專家調查等方法對其進行風險評估是可行的,可為后期制定針對性的專項設計提供理論依據。
參 考 文 獻
隧道全長13780m,為贛龍鐵路擴能改造工程最長的隧道,本標段施工出口端4869m(DK224+881~DK229+750),最大埋深688.21m。根據梅花山隧道的地質條件和現場實際,初步擬定了該隧道的風險清單16項,其中,有5個嚴重影響施工安全的風險事件,即:突水涌泥、圍巖坍塌、巖爆、大變形、高地溫。通過施工階段的風險評估,全隧初始風險等級為極高度風險,施工過程通過一系列相應的對策措施,加強風險防范,殘余風險為高度風險,預警等級分為Ⅱ級(嚴重,橙色)。2011年8月,建設單位組織參建四方初步評審為高風險隧道。
1.2石筍山隧道
隧道全長4812m,進口里程DK229+945,出口里程DK234+757,最大埋深564.3m。根據石筍山隧道的地質條件和現場實際,初步擬定了該隧道的風險清單13項,其中,進口端DK229+945-DK230+090為梯田,地層松軟,地下水發育且水位高,洞頂地表有當地村民房屋20多戶,開挖后易產生開裂,甚至倒塌,因此,突水涌泥、第三方損失為“極高度”風險;圍巖坍塌、巖爆、大變形、高地溫為“高度”風險。通過施工階段的風險評估,全隧初始風險等級為極高度風險,施工過程通過一系列相應的對策措施,加強風險防范,殘余風險為高度風險,預警等級分為Ⅱ級(嚴重,橙色)。2011年8月,建設單位組織評審時確定殘留風險等級為中度,2012年8月14日后,要求按高風險隧道管理。
1.3將金山特大橋
全橋長567.65m,施工里程為DK234+759.5~DK235+327.15,孔跨布置為1×32m簡支梁+1×(60+4×100+60)m連續梁。根據該橋的設計情況及所處的地理環境,初步擬定風險清單9項,其中,高空作業、高邊坡或深基坑坍塌、掛藍施工、大跨連續梁施工為主要的風險事件。初始風險等級評定為“高度”風險。2012年8月14日后,按高風險工點進行管理。
2風險管理主要措施與落實情況
2.1成立風險管理組織機構
指揮部成立了以指揮長為組長的風險管理領導小組,項目總工、副指揮長、安全總監為副組長,部門負責人、各項目負責人為組員。風險管理領導小組主要負責標段內所有在建工程施工的風險管理組織領導工作。領導小組辦公室設在指揮部安質環保部。安質環保部為指揮部風險管理職能部門,配備專職安全風險管理人員2人。各項目部均獨立設置安質部,配備專職安質工程師;每一施工作業班組配備了施工經驗豐富、安全工作責任心強、享有一定威望的一線生產工人任兼職安全質量巡查員和群眾安全生產監督員,對本班組的作業場所進行安全質量風險監督檢查。
2.2建立健全風險管理機制
為加強安全風險評估與管理,有效規避和控制安全風險,確保鐵路工程建設安全,依據國家、鐵道部、南昌鐵路局及建設單位的風險管理相關要求,指揮部編制了《隧道施工階段風險評估實施細則》、《鐵路建設工程高風險管理實施細則》、《高風險工點領導帶班作業管理辦法(試行)》、《關于明確高風險工點管理程序的通知》等制度、辦法,明確管控責任和要求,定期落實檢查、考核措施,有效促進了風險管理和現場管控工作。
2.3嚴格落實安全包保、干部帶班作業
為進一步加強安全風險管理,有效規避和控制安全風險,確保鐵路工程建設安全,針對高風險隧道、大型基坑、高陡邊坡、特殊結構橋梁、地下工程、臨近既有線及既有線施工,地質災害及其他高風險工點,采取“評估先行、分工明確、抓好源頭、專家指導、高效聯動、齊抓共管”的風險管理評估機制,落實了指揮部領導、部門負責人、項目部負責人對梅花山隧道出口、石筍山隧道、將金山特大橋等高風險工點實行安全包保和帶班作業;高風險工點嚴格執行技術和安全管理人員跟班作業制度。
2.4開展風險評估,強化現場風險監控管理
本標段不良地質主要是有:特殊巖土、巖溶、采空區、高地溫、高地應力、巖爆、斷層破碎帶、富水區、巖性接觸帶、節理密集帶、軟巖大變形、放射性巖體、煤系地層瓦斯、環水保敏感區等,根據上級單位鐵路隧道風險評估與管理的有關要求和規定,該標段對所有到圖的工點組織超前地質預報專業單位和各單位技術人員都進行了地表周邊調查,對施工過程中將受影響和民房、廠房、水渠、道路、溪流、高壓電塔、供水管路、設計地質等進行了評估;在周邊現場調查的基礎上,邀請專家對該標段的風險評估進行了指導,形成了14座隧道、22座橋梁的風險評估,經監理審查后報建設單位備案。
2.5編制專項施工方案,技術指導現場施工安全
為有效落實各階段施工風險安全管理,編制并報監理單位審批了72個高風險工點的專項施工方案,施工現場嚴格按批準的方案組織實施。其中,梅花山隧道有26個,石筍山隧道有16個,將金山特大橋有30個。在完善施工方案的基礎上,三個高風險工點形成作業指導書(清單)51份、及時進行現場技術交底共147份。
2.6應用新技術、新方法保安全
管段內隧道地質條件復雜,存在不良地質,主要有高地溫、巖溶及采空區、斷層破碎帶、硬巖巖爆、軟巖大變形、地下水等風險。為做好隧道施工地質超前預報工作,公司擇優選擇第三方單位開展超前地質預報工作,把超前地質預報、監控量測納入施工工序管理,采用地質調查法、超前水平鉆探法、加深炮孔探測、地質雷達法、TSP長期預測預報、紅外線探測法等主要方法,著重進行斷層及斷層影響帶、軟弱夾層、巖溶、圍巖級別變化、工程地質災害、含水構造體、煤系或礦區地層采空區等方面的探測,綜合監測結果,及時提出對不良地質的處理措施,以降低施工風險,確保工程質量和運營安全。
2.7實施風險動態管理
在施工階段風險評估的基礎上,結合環境和地質條件、施工工藝、設備、施工水平、經驗和工程特點等,對新出現的風險進行識別、分級,提出風險處理措施。在施工過程中按照批準的隧道風險監測實施方案,對工程自身結構及環境風險進行全面監測,提前識別和預測地質風險因素,保證施工安全。同時,將隧道安全距離、開挖步距、橋梁模板驗收、支架驗收、特種設備驗收等作為紅線管理,納入單位負責人績效考核。
2.8建立風險預警、響應機制
施工過程中,根據施工現場實時監測數據、施工情況、環境巡視和作業面異常狀態等,確定預警級別、形成異常狀況報告;并對可能發生重大突發風險事件的預警狀態,立即啟動相關預案,及時采取有針對性的風險處理措施,確保人員、機械設備安全。根據風險源識別,針對高中度風險源制定各種專項應急預案16份,針對涌水突泥、隧道坍塌、駐地防洪、物體打擊、防火安全等組織應急演練17次,通過應急演練的開展,進一步健全和完善了預防預警和應急處置機制,形成了指揮部與地方政府相關部門應急接口,與上級單位應急接口,與指揮部所屬各單位銜接的應急體系,有效地提高了事故救援和應急處置能力。