隧道工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及控制措施研究

馮亞芬

摘 要：隧道工程往往存在著大量的不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素，這些不確定性風(fēng)險(xiǎn)因素加大了施工技術(shù)的難度。將風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)知識(shí)應(yīng)用到隧道工程的建設(shè)中，有利于對(duì)隧道工程的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、評(píng)估與應(yīng)對(duì)。

關(guān)鍵詞：隧道工程；風(fēng)險(xiǎn)；評(píng)估；控制措施

中圖分類號(hào)：U455.1 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

隧道工程建設(shè)項(xiàng)目是一個(gè)投資大、工期長、專業(yè)多、涉及面廣的復(fù)雜系統(tǒng)工程，且由于在實(shí)際的施工過程中往往存在許多不確定和不可預(yù)見因素，使得整個(gè)工程在安全性方面面臨著風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于這些項(xiàng)目進(jìn)行完善和系統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)管理，可以預(yù)見可能出現(xiàn)的危險(xiǎn)和災(zāi)害，從而采取有效地預(yù)防和控制措施，甚至啟動(dòng)相應(yīng)的應(yīng)急方案，處理各種風(fēng)險(xiǎn)源所造成的不利后果，使整個(gè)項(xiàng)目以最小的成本獲得最大的回報(bào)。

1.隧道工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本概念

1.1 基本概念

雖然不同的專業(yè)和背景對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的定義大都不相同，但是風(fēng)險(xiǎn)可通俗定義為：

R=Pf C （1）

式中的R為風(fēng)險(xiǎn)，其具體含義為應(yīng)盡量避免發(fā)生的事故風(fēng)險(xiǎn)值，一般風(fēng)險(xiǎn)值的單位為經(jīng)濟(jì)損失或人員的傷亡數(shù)，風(fēng)險(xiǎn)值的單位也可以是單位時(shí)間內(nèi)事故發(fā)生所造成的經(jīng)濟(jì)損失或人員的傷亡數(shù)量；Pf表示的是系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)概率或系統(tǒng)失效概率，也可表示為單位時(shí)間內(nèi)系統(tǒng)發(fā)生事故的次數(shù)或頻率；C表示的是系統(tǒng)發(fā)生的事故所損失的風(fēng)險(xiǎn)或者風(fēng)險(xiǎn)后果，或直接表示為工程發(fā)生事故的后果，C的含義是工程中所出現(xiàn)的突發(fā)事故的危險(xiǎn)性的一種度量，其單位一般是事故造成的經(jīng)濟(jì)損失或者人員傷亡的數(shù)量。（1）式表明，風(fēng)險(xiǎn)可簡單的看成是工程事故發(fā)生的概率與事故所帶來的損失程度的乘積，用數(shù)學(xué)語言描述的話可表示為：

R=f（Pf ，C） （2）

（2）式中的函數(shù)f為乘積函數(shù)，這樣風(fēng)險(xiǎn)就定義為事故發(fā)生概率Pf 和事故所造成的損失程度C的乘積。

1.2 基本流程

風(fēng)險(xiǎn)的管理流程是一個(gè)動(dòng)態(tài)循環(huán)的過程，且這個(gè)過程應(yīng)貫穿于隧道施工的整個(gè)過程而不能僅限于施工的某個(gè)特定階段。風(fēng)險(xiǎn)管理的過程應(yīng)包含風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、風(fēng)險(xiǎn)的分析與評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)三個(gè)大部分，詳細(xì)步驟如下：

（1）確定隧道施工過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，一般要確定施工過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)，需要業(yè)主、施工單位、設(shè)計(jì)單位和勘察單位先確定專家組，再由專家組經(jīng)過仔細(xì)地勘察后初步商討施工過程中可能存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)并對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行商議以制定詳細(xì)的風(fēng)險(xiǎn)匯總表。

（2）在得到風(fēng)險(xiǎn)匯總表的基礎(chǔ)上，需要制定合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型對(duì)專家組制定的風(fēng)險(xiǎn)匯總表進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，并評(píng)價(jià)潛在風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于整個(gè)施工過程的影響，通過對(duì)施工項(xiàng)目存在的潛在風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估，能尋找最合理的風(fēng)險(xiǎn)控制措施，并在風(fēng)險(xiǎn)控制措施的基礎(chǔ)上對(duì)整個(gè)項(xiàng)目施工過程嚴(yán)格把控，以達(dá)到盡量避免事故發(fā)生的目的，也保障了整個(gè)項(xiàng)目施工能在預(yù)定的時(shí)間內(nèi)順利完工。

2.隧道工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

2.1 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

對(duì)隧道工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的首要工作為風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)。由于隧道施工建設(shè)中常發(fā)生一些安全事故，嚴(yán)重的甚至導(dǎo)致大量人員傷亡，所以在隧道工程建設(shè)中，要做到全面無遺漏的風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)?？紤]到具體的施工過程中的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素太多，而且不同的因素往往會(huì)使整個(gè)問題更加復(fù)雜，所以如何將復(fù)雜多樣的因素合理的簡化是風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的主要工作內(nèi)容，以下就此問題簡單介紹兩種方法。

2.1.1 分解原則

分解原則的具體含義為將復(fù)雜的事物分解成容易被認(rèn)知和學(xué)習(xí)的簡單事物。在目前的隧道施工工程的整個(gè)系統(tǒng)中，一般采用的分解方法是將整個(gè)工程的系統(tǒng)分解為技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)、投資風(fēng)險(xiǎn)、資源風(fēng)險(xiǎn)以及環(huán)境污染風(fēng)險(xiǎn)等。

2.1.2 專家調(diào)查

由于實(shí)際工程中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估難以運(yùn)用實(shí)際的實(shí)驗(yàn)方法進(jìn)行檢測(cè)，而且隧道施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素具有復(fù)雜性和多樣性，所以目前大多運(yùn)用的是專家調(diào)查的方法。先就目前常用的兩種專家調(diào)查方法進(jìn)行簡單介紹。

（1）智暴法。顧名思義，智暴法采用的是集思廣義的方法，通過一定數(shù)量的專家進(jìn)行實(shí)地考察，再將專家的意見進(jìn)行總結(jié)匯集，一般可以在專家中成立小組的模式，或者單人考察的模式，最后可采取小組開會(huì)的模式，要求參加人不能太多，十人以內(nèi)較為合適，同時(shí)要求參加的專家組人員應(yīng)沒有任何的壓力與約束，例如可以在小組之內(nèi)不要設(shè)立領(lǐng)導(dǎo)人員。

（2）SWOT分析法。SWOT中字母分別表示的是Strength（優(yōu)勢(shì)）、Weakness（劣勢(shì)）、Opportunity（機(jī)遇）和Threat（挑戰(zhàn)）。SWOT分析法是一種環(huán)境分析法，它的著重點(diǎn)在于不同的項(xiàng)目之間的比較。SWOT分析法首先比較不同項(xiàng)目之間的優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)，再通過與本行業(yè)的平均水平進(jìn)行比較以實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)的目的。SWOT分析法的原則是客觀化，這就要求在分析的過程中不能加入任何的主觀因素，必須要尊重事實(shí)。

結(jié)合賜敢?guī)r隧道工程實(shí)例，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生率的大小，可將風(fēng)險(xiǎn)劃分成5個(gè)等級(jí)。

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在實(shí)際的隧道工程中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的方案有很多種，下文就隧道工程中的概率風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方案進(jìn)行簡單介紹。

首先定義風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率函數(shù)為：

Fi（≥xi，t）=∫∞x j fj（xj，t）dxj （3）

式中的fj（xj，t）為風(fēng)險(xiǎn)概率密度函數(shù)，其含義為某個(gè)事件在某個(gè)時(shí)刻發(fā)生某類風(fēng)險(xiǎn)的概率密度。可推出Fi（≥xi，t）的含義為某個(gè)時(shí)間在某個(gè)時(shí)刻發(fā)生某類事故所帶來的危險(xiǎn)值大于或等于xi的累積頻率。且由于事故發(fā)生的累積風(fēng)險(xiǎn)頻率受到多個(gè)時(shí)刻t的影響，和整個(gè)時(shí)間的后果可能又有k類影響，所以得到總風(fēng)險(xiǎn)的函數(shù)為：

Ri（t）=Σkj =1ai（j）∫0∞ fi（xj，t）dxj （4）

式中的ai（j）為事件造成的某類后果的第k類后果中的第j類的后果因子，其表示的是后果的總體損失價(jià)值，單位為人員傷亡數(shù)或者財(cái)產(chǎn)的損失數(shù)量。

例如依據(jù)賜敢?guī)r隧道工程實(shí)例，見表2，可對(duì)施工的風(fēng)險(xiǎn)因素發(fā)生及其對(duì)施工的影響，劃分等級(jí)并判定其施工風(fēng)險(xiǎn)的大小。

3.1 重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)：隧道涌突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)的控制措施

實(shí)際隧道施工過程中有著多種風(fēng)險(xiǎn)因素，其中隧道涌突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)是最為突出的重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)。由于實(shí)際的隧道施工過程中的突水突泥的形式具有多變性且多樣性，針對(duì)不同的形式控制方法也不同，所以在實(shí)際施工中要針對(duì)事故發(fā)生的實(shí)際情況采取相應(yīng)的處理方法，比如沈海復(fù)線A7項(xiàng)目部賜敢?guī)r隧道工程中，對(duì)隧道涌突水、突泥風(fēng)險(xiǎn)控制措施就比較充分。具體總結(jié)如下：（1）加強(qiáng)地質(zhì)預(yù)報(bào)，在隧道開挖施工的前期，就應(yīng)對(duì)巖溶及斷層涌突水突泥可能性做一份詳細(xì)的評(píng)估報(bào)告，同時(shí)在施工期要加強(qiáng)地質(zhì)報(bào)告，具體要求為加強(qiáng)地表即洞口段的重點(diǎn)斷層處進(jìn)行地質(zhì)預(yù)報(bào)工作等；（2）超前預(yù)加固，在實(shí)際的隧道施工過程中，對(duì)斷層破碎帶采取先加固后開挖的措施能大大減少事故發(fā)生的概率，在施工開挖的過程中，一般會(huì)適當(dāng)加大開挖斷面的預(yù)留變形量，這樣能確保凈空斷面值，進(jìn)而減少了風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率；（3）注漿封堵，針對(duì)實(shí)際施工中出現(xiàn)涌突水突泥的地段，若采用超前帷幕預(yù)注漿對(duì)發(fā)生突水突泥的部位進(jìn)行封堵，能在事故擴(kuò)大之前有效的控制涌突水突泥。

3.2 次重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)的控制

次重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)的控制主要為洞口段邊、仰坡圍巖失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的控制和隧道頂部塌陷、地表水源枯竭風(fēng)險(xiǎn)的控制，洞口段邊、仰坡圍巖失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)的控制要求對(duì)開挖爆破時(shí)的洞口周圍的地質(zhì)、地形以及地貌等情況進(jìn)行實(shí)地勘察，并根據(jù)勘察的情況設(shè)置爆破點(diǎn)和爆破量，同時(shí)在爆破后要求及時(shí)清除危石、危土，并對(duì)爆破后的坡面進(jìn)行網(wǎng)噴，并加強(qiáng)坡面變形量的監(jiān)控以確保施工的安全性。比如關(guān)家溝隧道地處低丘陵區(qū)，進(jìn)出口均為耕地。在施工中對(duì)次重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)的控制尤為嚴(yán)格。隧道頂部塌陷、地表水源枯竭風(fēng)險(xiǎn)的控制的具體做法為在地表設(shè)置一定數(shù)量的檢測(cè)樁對(duì)地表水進(jìn)行監(jiān)控，如果發(fā)現(xiàn)隧道的頂部出現(xiàn)開裂等現(xiàn)象，應(yīng)馬上停工并采取保護(hù)措施。

結(jié)語

由于無論是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估還是其應(yīng)用管理都具有動(dòng)態(tài)性，并不是一成不變的，因此，在實(shí)際工程的施工過程中，還應(yīng)做到隨時(shí)更新相關(guān)信息，繼而更新評(píng)估模型，以此來得到更為準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果。

參考文獻(xiàn)

[1]沈建明.項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)管理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2004.

[2]鄧麗娜.層次分析法在隧道工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中的應(yīng)用[J].四川建筑，2005（1） ：142-143.

[3]陳鐵，管旭日，等.城市軌道交通綜合安全管理體系研究[J].城市軌道交通研究，2004，7（1）：16-18.

[4]夏潤禾，邊玉良.山嶺地區(qū)鐵路隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及管理研究——以貴廣鐵路客運(yùn)專線金寶頂隧道為例[J].中國安全生產(chǎn)科學(xué)技術(shù)，2012，8（10）：64-71.

[5]雷進(jìn)生，包磊，陳建飛，等.基于模糊概率方法的軟土隧道結(jié)構(gòu)性態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2012，08（4）：847-851.