金 淮 呂培印 徐耀德
(1.北京安捷工程咨詢有限公司 北京 100037;2.北京城建勘測設(shè)計研究院有限責(zé)任公司 北京 100101)
我國城市軌道交通建設(shè)已進(jìn)入大規(guī)模集中發(fā)展時期。據(jù)統(tǒng)計,截止到2011年底,大陸已有28個城市開展了軌道交通建設(shè),通常線路達(dá)56條,里程超過1700 km,中國已成為世界上城市軌道交通建設(shè)里程最長、建設(shè)城市最多、建設(shè)速度最快的國家。其中,北京在建線路7 條、在建里程188.7 km,均為全國地鐵建設(shè)城市之最[1]。
以地下工程為主的軌道交通建設(shè)具有規(guī)模大,穿越城市敏感地段多,沿線建(構(gòu))筑物、地下管網(wǎng)眾多,以及保護(hù)要求高、地質(zhì)條件多變、施工工法多樣、管理界面多、工程風(fēng)險突出等特點。在國內(nèi)大規(guī)模地鐵建設(shè)過程中,一度質(zhì)量安全事故多發(fā),給政府、社會造成很大的負(fù)面影響。近年來,行業(yè)主管部門、政府、工程參建各方,對地鐵建設(shè)風(fēng)險的高度關(guān)注和風(fēng)險管控意識不斷加強(qiáng),出臺了相關(guān)規(guī)范性文件和標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范[2-3],各地鐵建設(shè)城市不同程度地開展了安全風(fēng)險評估與管理的研究和實踐工作。在地鐵建設(shè)中,相關(guān)方對地鐵工程安全風(fēng)險評估與管理提出了新的、更高的要求。
工程設(shè)計是工程建設(shè)的龍頭,初步設(shè)計是確定工程建設(shè)方案和政府、建設(shè)單位進(jìn)行綜合決策的關(guān)鍵階段,是工程風(fēng)險管控的重要環(huán)節(jié)。初步設(shè)計方案基本穩(wěn)定,與工程風(fēng)險最為密切的要素基本明確,因此在初步設(shè)計階段組織開展全面風(fēng)險評估,提出風(fēng)險控制措施,為優(yōu)化改善設(shè)計方案、規(guī)避重大風(fēng)險、針對各類風(fēng)險提出合理的設(shè)計處理措施提供依據(jù),是有效規(guī)避和控制風(fēng)險的重要手段和合理時機(jī)。地鐵及鐵路、公路等其他建設(shè)領(lǐng)域均已規(guī)定在初步設(shè)計階段要全面實施安全風(fēng)險評估與管理工作[4-5]。
自2005年以來,北京地鐵積極探索和深化實施風(fēng)險評估與管理工作,建立了貫徹建設(shè)全過程的風(fēng)險管理體系和施工風(fēng)險監(jiān)控管理信息平臺,取得了顯著的風(fēng)險管控效果和綜合效益,在全國地鐵建設(shè)城市中處于前列[6-8]。筆者在分析相關(guān)規(guī)范性文件、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和北京及其他地鐵建設(shè)城市風(fēng)險評估經(jīng)驗和做法的基礎(chǔ)上,針對北京地鐵工程初步設(shè)計和風(fēng)險管理的特點,對風(fēng)險內(nèi)涵、風(fēng)險分級、評估要點等進(jìn)行了系統(tǒng)研究,推動風(fēng)險評估工作更加規(guī)范和可實施。
風(fēng)險是一個極為抽象而且模糊籠統(tǒng)的概念,由于人們研究的角度不同,對風(fēng)險的看法和給出的定義也不盡相同,很難給出一個完善嚴(yán)謹(jǐn)、一致公認(rèn)并應(yīng)用于不同領(lǐng)域的定義。目前,對風(fēng)險的通常理解是“可能發(fā)生的問題”,字典中的解釋是“損失或傷害的可能性”,《現(xiàn)代管理百科全書》定義為“風(fēng)險度R是損失概率P與損失后果C的函數(shù)”,國際隧道協(xié)會(ITA)定義為“風(fēng)險是災(zāi)害事故對人身安全及健康可能造成損害的概率”,GB 50652—2011定義為不利事件或事故發(fā)生的概率(頻率)及其損失的組合表示。
目前,風(fēng)險評估與管理在工程建設(shè)中及相關(guān)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用,從風(fēng)險管理的目標(biāo)或范圍上看,出現(xiàn)了建設(shè)風(fēng)險(GB 50652—2011)、項目風(fēng)險(GB/T 20032.3—2005)、安全風(fēng)險(鐵建設(shè)[2007]200號)、工程安全風(fēng)險(交公路發(fā)[2010]175號)等多個概念。
在地鐵工程建設(shè)中,各種風(fēng)險綜合并存(如工程實施風(fēng)險、環(huán)境影響風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)損失風(fēng)險、工期延誤風(fēng)險和社會影響風(fēng)險等),因地下工程隱蔽性強(qiáng)、不確定因素多,工程實施風(fēng)險(因工程建設(shè)實施難度大或受周邊環(huán)境影響大導(dǎo)致工程自身和周邊環(huán)境安全性的風(fēng)險)尤需特別關(guān)注。因此,地鐵工程安全質(zhì)量風(fēng)險應(yīng)重點針對地鐵工程本身及其周邊環(huán)境,統(tǒng)一定位為“工程安全風(fēng)險”[9]。
其中,工程自身風(fēng)險是指由于工程結(jié)構(gòu)自身的難度而導(dǎo)致工程實施過程中可能出現(xiàn)的安全風(fēng)險,地鐵工程自身風(fēng)險主要針對基坑隧道而言,如深大基坑、大斷面暗挖隧道、盾構(gòu)始發(fā)與到達(dá)掘進(jìn)等。
周邊環(huán)境安全風(fēng)險是指臨近或穿越新建地鐵工程的建(構(gòu))筑物、管線、橋隧等周邊環(huán)境可能受工程施工影響,或因周邊環(huán)境的存在而影響工程施工安全性而導(dǎo)致的各類風(fēng)險。
根據(jù)GB/T 23694—2009/ISO《風(fēng)險管理術(shù)語》和當(dāng)前地鐵工程風(fēng)險評估的做法,風(fēng)險評估是風(fēng)險管理的基礎(chǔ)工作和核心內(nèi)容,是風(fēng)險控制的重要依據(jù),風(fēng)險評估的內(nèi)容及二者之間的關(guān)系如圖1所示。其中風(fēng)險評估包括風(fēng)險分析(風(fēng)險分析又可細(xì)化為風(fēng)險識別和風(fēng)險估計)、風(fēng)險評價分級(必要的專項評估)及提供風(fēng)險處置措施(風(fēng)險規(guī)避、風(fēng)險轉(zhuǎn)移、風(fēng)險降低、風(fēng)險自留)建議的全過程。
具體而言,地鐵工程安全風(fēng)險評估是專門從地鐵結(jié)構(gòu)土建實施安全角度,通過充分收集和分析地質(zhì)、環(huán)境條件及設(shè)計方案,識別基坑、隧道及周邊環(huán)境在工程建設(shè)中可能影響工程自身和周邊環(huán)境的各類安全風(fēng)險,分析評價風(fēng)險發(fā)生的可能性和后果嚴(yán)重程度,劃分風(fēng)險等級大小,提出風(fēng)險處置技術(shù)措施和風(fēng)險管理策略,并編制風(fēng)險評估成果文件的活動。
圖1 風(fēng)險評估的內(nèi)容及其與風(fēng)險管理的關(guān)系
根據(jù)GB 50652—2011的規(guī)定,并借鑒北京及其他地鐵建設(shè)城市的現(xiàn)行做法、經(jīng)驗,地鐵工程初步設(shè)計安全風(fēng)險評估內(nèi)容包括新建地鐵工程全線風(fēng)險分級評估和高環(huán)境影響風(fēng)險工程專項評估。
風(fēng)險分級評估是針對工程設(shè)計方案和工程建設(shè)條件,對新建地鐵工程實施可能導(dǎo)致的土建安全風(fēng)險進(jìn)行分類識別、估計、評價與分級、提出風(fēng)險控制措施建議,編制全線地下工程風(fēng)險列表及風(fēng)險分級清單,并符合下列要求:
1)風(fēng)險識別應(yīng)在風(fēng)險界定或劃分風(fēng)險評估單元的基礎(chǔ)上,全面辨識可能存在的風(fēng)險因素、風(fēng)險事故及風(fēng)險發(fā)生位置,確定風(fēng)險名稱或類型(工程自身風(fēng)險和環(huán)境影響風(fēng)險)。風(fēng)險分級宜以全線各地下工程標(biāo)段(工點)或其單位工程為評估單元,可采用檢查表、專家調(diào)查、工程類比等方法。
2)風(fēng)險估計是在風(fēng)險識別的基礎(chǔ)上,估計風(fēng)險事件發(fā)生的可能性風(fēng)險損失及其相對風(fēng)險指數(shù)或等級。可采用專家評議、模糊綜合評判、矩陣法等方法,必要時可建立合理的分析計算模型加以確定。
3)風(fēng)險評價與分級是在風(fēng)險識別和風(fēng)險估計的基礎(chǔ)上,根據(jù)工程風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)細(xì)化確定全線各地下工程標(biāo)段(工點)或其單位工程的風(fēng)險等級(可包括工程自身風(fēng)險分級、環(huán)境影響風(fēng)險分級和工程風(fēng)險總體分級),編制風(fēng)險分級清單,必要時建立層狀或樹狀分級列表??刹捎脤<以u議、層次分析和風(fēng)險矩陣法,多種方法宜相互驗證。
高環(huán)境影響風(fēng)險工程專項評估是針對評定為I級環(huán)境影響風(fēng)險的工程,通過施工附加影響分析和計算預(yù)測,對環(huán)境對象安全性進(jìn)行細(xì)化評估和深入風(fēng)險評價,為環(huán)境安全保護(hù)專項設(shè)計、控制指標(biāo)、制定專項施工措施(施工工藝工序、加固措施等)等提供依據(jù)??刹捎美碚摲治?、數(shù)值模擬、工程類比和專家評議等方法綜合確定。
無論是新建地鐵全線風(fēng)險分級評估,還是高環(huán)境影響風(fēng)險專項評估,實施過程中應(yīng)盡量收集分析各種相關(guān)基礎(chǔ)資料,與設(shè)計單位充分溝通,深入了解設(shè)計方案及其變化過程,加強(qiáng)評估方案、評估成果的管理評審和專家論證,確保風(fēng)險評估的科學(xué)性、嚴(yán)肅性和可靠性。
初步設(shè)計風(fēng)險評估的總體管理流程見圖2。
圖2 風(fēng)險評估的技術(shù)管理流程
GB 50652—2011規(guī)定,工程建設(shè)風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)按照風(fēng)險可接受程度(由大到小)宜分為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4級,并根據(jù)風(fēng)險發(fā)生的可能性和風(fēng)險損失的等級標(biāo)準(zhǔn)(分別分為頻繁、可能、偶爾、罕見、不可能5級和災(zāi)難性、非常嚴(yán)重、嚴(yán)重、需考慮、可忽略5級)通過矩陣法確定風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)(見表1、表2)。
表1 風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)險接受準(zhǔn)則
表2 基于風(fēng)險發(fā)生可能性與風(fēng)險損失等級的風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)劃分原則
北京現(xiàn)行做法定義了“風(fēng)險工程”的新理念,以工程自身和周邊環(huán)境兩類承險體為風(fēng)險管理對象,制定了特級、一級、二級、三級的4級風(fēng)險工程定性參考標(biāo)準(zhǔn)(圖3)及其調(diào)整原則。
圖3 北京現(xiàn)行風(fēng)險工程分級規(guī)定
其中自身風(fēng)險工程依據(jù)工程自身特點及實施難度為風(fēng)險分級基本依據(jù),如基坑深度、暗挖結(jié)構(gòu)層數(shù)、跨度、斷面形式、覆土厚度、開挖方法等。環(huán)境風(fēng)險工程依據(jù)環(huán)境自身特點如周邊環(huán)境對象的重要性、復(fù)雜性、現(xiàn)狀安全度、與新建地鐵結(jié)構(gòu)的相互影響分區(qū)等為風(fēng)險分級基本依據(jù)。
對比分析可以看出,GB 50652—2011規(guī)定和北京做法均以風(fēng)險為關(guān)注點,但二者的定位、分級依據(jù)、風(fēng)險接受準(zhǔn)則等有較大的不同。
從定位上看,GB 50652—2011所指工程建設(shè)風(fēng)險包括人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、工期延誤、環(huán)境破壞、社會不良影響等5大風(fēng)險影響因素或類型,并面向規(guī)劃可研、勘察設(shè)計和施工等建設(shè)全過程,風(fēng)險所指廣義、寬泛。北京做法更多關(guān)注地鐵工程建設(shè)的技術(shù)風(fēng)險,多針對工程自身和周邊環(huán)境兩大承險體及設(shè)計階段,風(fēng)險所指較窄、針對性強(qiáng)。
從分級評估依據(jù)上看,GB 50652—2011從風(fēng)險的基本涵義出發(fā),通過分別確定風(fēng)險發(fā)生可能性和風(fēng)險損失的等級,來確定工程建設(shè)風(fēng)險等級,但由于國內(nèi)地鐵建設(shè)歷史較短、積累的事故樣本嚴(yán)重不足,風(fēng)險發(fā)生概率或頻率、人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失或工期延誤等取值標(biāo)準(zhǔn)難以定量估測,有些標(biāo)準(zhǔn)偏高(如一旦有人員傷亡,政府和參建各方不可接受),不適國情和技術(shù)上難以實現(xiàn)[8]。北京做法是以工程設(shè)計咨詢?nèi)藛T自身經(jīng)驗為主,通過工程類比、專家評議和審查論證等方法進(jìn)行定級判斷,方法實用、簡便,但存在對風(fēng)險分析和定量化不足等問題。
從風(fēng)險接受準(zhǔn)則上看,GB 50652—2011規(guī)定了Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ4個風(fēng)險等級,分別是不可接受、不愿接受、可接受和可忽略,與工程實際有一定的脫鉤。工程在設(shè)計過程中也是一個風(fēng)險認(rèn)知、處理的過程,確定的設(shè)計方案一般是滿足相關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求的,不太可能出現(xiàn)Ⅰ級不可接受風(fēng)險的情況,否則方案難以通過、需要設(shè)計變更等。北京做法分為特、一、二、三級風(fēng)險工程,主要定位于指導(dǎo)工程安全分級管理(如專項設(shè)計、第三方監(jiān)測),并融入整個工程建設(shè)環(huán)節(jié)中,并非嚴(yán)格意義上的風(fēng)險分級,即風(fēng)險工程等級高,不一定風(fēng)險高、工程應(yīng)對措施復(fù)雜。
為更好地制定風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)和開展風(fēng)險管理,需要將二者很好地結(jié)合起來,總體原則是:既要合理確定風(fēng)險等級,又要有利于工程管理和為工程服務(wù)。為此,建立如表3所示的風(fēng)險等級參考標(biāo)準(zhǔn)。
表3 建議的北京地鐵土建風(fēng)險等級參考標(biāo)準(zhǔn)
在前述風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上,需針對自身風(fēng)險分級、環(huán)境影響分級和專項評估的技術(shù)要點進(jìn)行細(xì)化。
工程自身風(fēng)險應(yīng)主要考慮不同工法、工程結(jié)構(gòu)特點、地質(zhì)條件、工程技術(shù)方案安全性及可實施性等影響因素。其中,地質(zhì)條件應(yīng)重點考慮勘察資料的深度及可靠性、不良地質(zhì)、特殊性巖土、水文地質(zhì)及對工程施工不利的地質(zhì)條件(如飽水粉細(xì)砂層、地層空洞、卵漂石層、層間滯水、高承壓水、土巖復(fù)合地層、局部軟土層)等地質(zhì)風(fēng)險因素。
具體分級時,明(蓋)挖法工程可劃分為主體基坑工程、出入口、風(fēng)井、工作井(暗挖施工豎井、盾構(gòu)始發(fā)到達(dá)井)等分級單元,宜以地下結(jié)構(gòu)的層數(shù)或基坑開挖深度為基本分級依據(jù),輔以基坑形式復(fù)雜性、地質(zhì)條件復(fù)雜程度等進(jìn)行風(fēng)險分級修正。
礦山法工程可劃分為暗挖車站或隧道區(qū)間標(biāo)準(zhǔn)段、隧道區(qū)間大斷面段、隧道區(qū)間特殊條件段(變斷面、處于不良地質(zhì)或復(fù)雜環(huán)境地段等)、聯(lián)絡(luò)通道、出入口等分級單元,宜以礦山車站的層數(shù)、跨度或礦山區(qū)間的隧道跨度、斷面大小及復(fù)雜程度為基本分級依據(jù),并輔以地質(zhì)條件復(fù)雜程度、隧道空間狀態(tài)(坡度、覆土厚度、相鄰隧道空間位置關(guān)系)等為風(fēng)險分級修正依據(jù)。
盾構(gòu)法工程可劃分為盾構(gòu)進(jìn)出洞、盾構(gòu)掘進(jìn)、管片拼裝、盾構(gòu)掉頭與過站、隧道區(qū)間特殊條件段(近接隧道、處于不良地質(zhì)或復(fù)雜環(huán)境地段等)等分級單元,宜以地質(zhì)條件復(fù)雜程度為基本分級依據(jù),輔以隧道空間狀態(tài)(坡度、覆土厚度、相鄰隧道空間位置關(guān)系)等為風(fēng)險分級修正依據(jù)。
風(fēng)險分級依據(jù)及調(diào)整原則見表4。
表4 不同施工方法的自身風(fēng)險工程分級依據(jù)及調(diào)整原則
環(huán)境影響風(fēng)險應(yīng)考慮周邊環(huán)境的重要程度、現(xiàn)狀安全狀況、與新建地鐵結(jié)構(gòu)的相互影響關(guān)系(通過工程影響分區(qū)定性確定)、所處地質(zhì)條件、施工方法及周邊環(huán)境保護(hù)方案可實施性與安全性等影響因素。
周邊環(huán)境重要性程度可根據(jù)周邊環(huán)境對象的類型、功能定位、使用性質(zhì)、特征、規(guī)模等,分為極重要、重要、一般、次要4級。環(huán)境重要性分級須以周邊環(huán)境調(diào)查資料作基礎(chǔ)。
周邊環(huán)境現(xiàn)狀安全度可根據(jù)周邊環(huán)境對象的安全現(xiàn)狀與現(xiàn)行國家地方標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的符合程度、當(dāng)前使用功能狀況及安全適用性等方面確定,可分為差、中、良、優(yōu)4級。周邊環(huán)境現(xiàn)狀安全等級須以周邊環(huán)境調(diào)查和檢測鑒定評價為基礎(chǔ)。周邊環(huán)境與新建地鐵工程結(jié)構(gòu)的相互影響關(guān)系可根據(jù)二者間相互影響分區(qū)確定,分為強(qiáng)烈影響區(qū)、顯著影響區(qū)和一般影響區(qū),參見表5。
表5 工程影響分級參考標(biāo)準(zhǔn)
環(huán)境影響風(fēng)險工程分級時宜以周邊環(huán)境重要性分級和工程影響分區(qū)相互影響分級為基本分級依據(jù),以周邊環(huán)境現(xiàn)狀安全等級、所處地質(zhì)風(fēng)險條件分級等進(jìn)行風(fēng)險分級修正,見表6。
表6 環(huán)境影響風(fēng)險工程等級參考標(biāo)準(zhǔn)及調(diào)整原則
高環(huán)境影響風(fēng)險工程專項評估應(yīng)利用分析環(huán)境調(diào)查、檢測鑒定評價等相關(guān)成果資料,通過對周邊環(huán)境安全性進(jìn)行施工附加影響分析,預(yù)測工程施工對環(huán)境的影響程度、范圍,對環(huán)境安全性和工程風(fēng)險進(jìn)行進(jìn)一步評價,并提供環(huán)境變形控制指標(biāo)和改善設(shè)計處理措施等建議,同時為環(huán)境影響風(fēng)險的工程初步設(shè)計審查、環(huán)境變形控制指標(biāo)確定、環(huán)境保護(hù)安全專項設(shè)計與施工圖設(shè)計、監(jiān)控量測和制定專項施工措施(施工工藝工序、加固措施等)提供依據(jù)。
環(huán)境影響風(fēng)險專項評估應(yīng)針對不同的施工工況和工序,分析提出周邊環(huán)境影響的風(fēng)險預(yù)警控制指標(biāo)建議值,必要時給出相應(yīng)工序的分階段控制指標(biāo)建議值,供設(shè)計單位和專家論證時參考使用。
風(fēng)險評估成果報告可包括全線風(fēng)險分級評估和高環(huán)境影響風(fēng)險工程專項評估內(nèi)容,統(tǒng)一或分別單獨成冊。
全線風(fēng)險分級評估宜包括工程概況、風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)、全線及各工點的風(fēng)險辨識和風(fēng)險辨識清單、全線及各工點的風(fēng)險分級匯總表、各工點風(fēng)險控制措施建議等,專項評估宜包括工程概況、現(xiàn)狀調(diào)查及檢測鑒定情況、評估范圍與方法、計算模型建立與施工工況、計算成果及施工附加影響分析、控制指標(biāo)、工程設(shè)計處理措施及監(jiān)測方案等。
為確保風(fēng)險評估工作扎實、有效,風(fēng)險評估實施全過程應(yīng)做好以下管理工作:
1)宜委托有相應(yīng)資質(zhì)和經(jīng)驗的設(shè)計咨詢單位或?qū)I(yè)風(fēng)險評估機(jī)構(gòu)開展風(fēng)險評估工作。其中風(fēng)險分級評估與設(shè)計工作關(guān)聯(lián)性強(qiáng),可由設(shè)計單位自身、第三方的設(shè)計咨詢單位或?qū)I(yè)風(fēng)險評估機(jī)構(gòu)承擔(dān);專項評估屬相對獨立的研究咨詢工作,可委托第三方的設(shè)計咨詢單位或?qū)I(yè)風(fēng)險評估機(jī)構(gòu)承擔(dān)。
2)為加強(qiáng)風(fēng)險評估工作的嚴(yán)肅性和可行性,建設(shè)單位應(yīng)加強(qiáng)評估成果的專家審查,確保風(fēng)險控制方案措施滿足初步設(shè)計的深度要求和審查的需要。
3)設(shè)計單位應(yīng)根據(jù)風(fēng)險評估報告,修改完善初步設(shè)計文件,制定相應(yīng)的風(fēng)險控制指導(dǎo)文件,開展專項設(shè)計和優(yōu)化風(fēng)險控制措施等工作。
4)工程概算中應(yīng)增列風(fēng)險評估費、風(fēng)險管理費等相關(guān)費用。
1)風(fēng)險等級標(biāo)準(zhǔn)制定及風(fēng)險評價與分級是風(fēng)險評估的精髓,應(yīng)綜合考慮不同工法、工程特點、地質(zhì)條件、環(huán)境條件、設(shè)計方案及環(huán)境保護(hù)方案的安全性及可實施性等方面,分析由此產(chǎn)生的風(fēng)險可能性和風(fēng)險損失程度,以此進(jìn)行綜合性的風(fēng)險分級。
2)風(fēng)險評估應(yīng)加強(qiáng)技術(shù)風(fēng)險的分析,與工程處理措施緊密對應(yīng),以提升其科學(xué)性和可實施性,為風(fēng)險管理提供有效的支撐。
3)在當(dāng)前大規(guī)模地鐵建設(shè)的條件下,需進(jìn)一步加強(qiáng)風(fēng)險評估的實施主體準(zhǔn)入和評審論證等工作,盡快制定評估地方標(biāo)準(zhǔn)。
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