基于肯特指數(shù)法的復(fù)雜環(huán)境地鐵車站施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

肖敏華 劉娉婷

經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展使得人們對(duì)于地下空間的使用需求不斷增大，城市隧道工程的施工建設(shè)項(xiàng)目的數(shù)量持續(xù)增長(zhǎng)，伴隨著地鐵隧道修建規(guī)模的日趨增大，地下工程的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管控成為熱議話題。因此，對(duì)于處于復(fù)雜環(huán)境下的城市地下工程的施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理顯得尤為重要。

一、風(fēng)險(xiǎn)管理

風(fēng)險(xiǎn)概念的首次出現(xiàn)在19世紀(jì)末，由西方的經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域所提出。工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估作為一種逐步形成的邊緣性學(xué)科，集合了諸如結(jié)構(gòu)性系統(tǒng)可靠性原理、管理學(xué)、概率論等多學(xué)科、多體系、多種技術(shù)手段，并根據(jù)自身的工程實(shí)際項(xiàng)目的建設(shè)需求而提出。

風(fēng)險(xiǎn)的組成內(nèi)容為施工過程中的潛在不利事件的發(fā)生概率和對(duì)工程影響的嚴(yán)重后果組成。風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估參與到了工程施工的各個(gè)過程中，貫穿始終，以此來(lái)達(dá)到削弱風(fēng)險(xiǎn)對(duì)于管理行為的影響。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)又被稱為安全性評(píng)價(jià)，它是一種對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件的發(fā)生概率、損失程度以及其他的一種綜合性評(píng)估，它的評(píng)估基礎(chǔ)為風(fēng)險(xiǎn)管理的各個(gè)流程。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估最終得到的結(jié)果為工程過程中風(fēng)險(xiǎn)事件可能發(fā)生的概率以及風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度，并將所得到的結(jié)果與行業(yè)內(nèi)部所指定的風(fēng)險(xiǎn)安全規(guī)范進(jìn)行對(duì)比，風(fēng)險(xiǎn)管理一般分為四個(gè)步驟，內(nèi)容分別為風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別過程、風(fēng)險(xiǎn)的估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)以及風(fēng)險(xiǎn)的預(yù)警。

二、肯特指數(shù)法

19世紀(jì)90年代，美國(guó)學(xué)者Kent針對(duì)油氣輸送管道的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提出了一種名為肯特指數(shù)法的分析方法。肯特法基于過往已有的工程經(jīng)驗(yàn)和相關(guān)的工程實(shí)測(cè)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，通過計(jì)算來(lái)組成具有指標(biāo)性的一組風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法則。按照類型來(lái)區(qū)分，屬于“半定性定量”的評(píng)價(jià)方法，類似于專家調(diào)查法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)打分賦值，建立指標(biāo)來(lái)確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，形成一個(gè)相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指數(shù)來(lái)表示風(fēng)險(xiǎn)程度，但肯特指數(shù)的結(jié)論綜合了風(fēng)險(xiǎn)損失和發(fā)生的概率大小，比專家調(diào)查法更具有準(zhǔn)確性和嚴(yán)謹(jǐn)性，該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法已經(jīng)發(fā)展到了較為成熟的階段。

圖1為肯特法的內(nèi)容與步驟。

圖1 肯特法風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)流程

評(píng)價(jià)步驟如下：

1.定性分類風(fēng)險(xiǎn)事故因素，即風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別

肯特法的劃分歸類原則是依據(jù)相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)規(guī)則以及風(fēng)險(xiǎn)的分級(jí)原則來(lái)制定的。肯特指數(shù)法根據(jù)一定的規(guī)則和分段原則對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象進(jìn)行劃分歸類，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)因素導(dǎo)致的結(jié)果不同，將風(fēng)險(xiǎn)影響因子歸類到獨(dú)立的風(fēng)險(xiǎn)：即第三方破壞風(fēng)險(xiǎn)（Third-party damage Index）、腐蝕風(fēng)險(xiǎn)（Corrosion Index）、設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)（Design Index）、誤操作風(fēng)險(xiǎn)（Misoperation Index）四大類，每一類事故的評(píng)分指數(shù)最高為100分。

2.對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素逐個(gè)進(jìn)行分析和評(píng)分

對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化的評(píng)價(jià)，即分?jǐn)?shù)大小是依據(jù)該因素相對(duì)于事故發(fā)生概率和目前評(píng)價(jià)對(duì)象所處的狀態(tài)而定。評(píng)估賦值越大，說(shuō)明目前風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)情況良好，也就是引起的發(fā)生事故的可能性越小，反之風(fēng)險(xiǎn)程度越高。

3.評(píng)分得數(shù)相加，得到指數(shù)和S

各指數(shù)之和為S（S=T+C+D+M），四類因素得指數(shù)總和在0至400分。以“指數(shù)和”的形式作為風(fēng)險(xiǎn)事故概率的度量。

4.依照風(fēng)險(xiǎn)所產(chǎn)生的后果的嚴(yán)重程度來(lái)確定影響指數(shù)K

假定風(fēng)險(xiǎn)事件已經(jīng)發(fā)生，估測(cè)該事件會(huì)造成的損失情況和影響范圍，求取風(fēng)險(xiǎn)對(duì)應(yīng)的損失指數(shù)K（K=M/N）.

5.計(jì)算相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)（R=S/K）

R的數(shù)值大小直接反應(yīng)風(fēng)險(xiǎn)的程度。相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)R值于它所代表的風(fēng)險(xiǎn)程度水平成反比。即施工的安全程度隨著相對(duì)風(fēng)險(xiǎn)數(shù)值R的增大而減小。

三、工程概況

施堯站位于贛撫沖積平原區(qū)的二級(jí)階地，地處鄱陽(yáng)湖濱湖前后緣地帶，地表水系發(fā)育，4～6月為雨季，降雨量多達(dá)全年降雨量的半數(shù)，常有暴雨洪澇災(zāi)害。地層自上而下依次為0.6～0.7m厚的雜填土、0.6～4.0m厚的素填土、0.8～7.8m厚的粉質(zhì)黏土、2.0～11.5m厚的中砂、1.4～7.5m厚的粗砂、4.5～12.2m厚的礫砂、圓礫、0.5～1.2m厚的強(qiáng)風(fēng)化類型的泥質(zhì)粉砂巖，再往下一層為中風(fēng)化程度的泥質(zhì)粉砂巖和鈣質(zhì)泥巖。場(chǎng)地周邊環(huán)境主要為居民區(qū)、城市道路，道路兩邊地下管線復(fù)雜。車站周邊建筑很多，不僅有距離車站約10m的工廠、距離車站約11m的超市、距離車站約14m的藥房、醫(yī)院綜合樓（距車站約16m）等，建筑較多、較近和密集；周邊城市道路主要為雙向4車道的迎賓北大道和江鈴六路；周邊管線數(shù)量龐大且密度大，圖2為南昌地鐵施堯站的車站標(biāo)準(zhǔn)斷面圖。

圖2 地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

四、基于肯特指數(shù)法的安全性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立

對(duì)于地鐵車站的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過程而言，建立風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的指標(biāo)體系是評(píng)估的基礎(chǔ)，肯特指數(shù)法的運(yùn)用在指標(biāo)體系的建立過程中得到實(shí)現(xiàn)。本文通過德爾菲法、問卷法等方法，參考了相關(guān)的城市隧道的風(fēng)險(xiǎn)技術(shù)規(guī)范，建立了適合于隧道車站工程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

在如圖3的施工風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系中，本文將得到的24個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子歸為三類：環(huán)境因素、施工因素以及管理因素。在該體系中，二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)環(huán)境因素U1代表施工過程中遇到的地質(zhì)巖性、水文水質(zhì)、地下水條件、周邊建筑、周邊人文等會(huì)影響到施工安全的因素，將該二級(jí)指標(biāo)劃分為地質(zhì)環(huán)境U11、水文環(huán)境U12、周邊環(huán)境U13、地下管線U14四個(gè)三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。施工因素指的是在隧道車站的施工過程中的施工器械設(shè)備、施工技術(shù)、材料質(zhì)量、施工工序以及在特殊的環(huán)境下的應(yīng)對(duì)措施等風(fēng)險(xiǎn)因素。該指標(biāo)下包含土方開挖措施U21、地基加固措施U22、施工材料質(zhì)量U23、施工組織設(shè)計(jì)U24、主體結(jié)構(gòu)施工U25、施工設(shè)備質(zhì)量U26、降水排水措施U27、特殊應(yīng)對(duì)措施U28、圍護(hù)與支護(hù)體系質(zhì)量U29、設(shè)備保養(yǎng)維修U210。管理因素主要表示“人”的因素和安全措施，所包含的三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為：安全防護(hù)器具U31、安全人員配備U32、職業(yè)健康水平U33、施工技術(shù)水平U34、安全管理意識(shí)U35、監(jiān)控量測(cè)規(guī)范U36、安全知識(shí)教育U37、施工單位資質(zhì)U38。

圖3 施工風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系

本文通過所建立的施工指標(biāo)體系對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行權(quán)重的計(jì)算并得到最終的工程風(fēng)險(xiǎn)值，針對(duì)體系中的風(fēng)險(xiǎn)因子，提出隧道施工的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)對(duì)策：

在施工過程中，土方開挖措施不合理容易導(dǎo)致隧道坍塌，路面坍塌、管線破壞等風(fēng)險(xiǎn)，因此，在施工開始之前，采用人工挖探，以弄清楚管線的相對(duì)位置及埋深等具體工程情況，嚴(yán)格控制管棚、小導(dǎo)管、袖閥管及二重管施打的位置與角度，避免破壞管線；同時(shí)，對(duì)于雨污水管道，施工前采取截流和抽排形式阻流，給水管道采用懸吊保護(hù)措施；

五、結(jié)語(yǔ)

考慮到地下工程具有不確定性和復(fù)雜性，在閱讀了相關(guān)文獻(xiàn)后，針對(duì)地鐵隧道的施工向?qū)＜疫M(jìn)行了咨詢，同時(shí)結(jié)合工程的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，建立了適用于隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的指標(biāo)體系，可以根據(jù)該風(fēng)險(xiǎn)體系來(lái)評(píng)定復(fù)雜環(huán)境下隧道施工的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并根據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果對(duì)施工進(jìn)行安全性指導(dǎo)。既能夠全面地評(píng)估施工安全，也能夠突出風(fēng)險(xiǎn)的重點(diǎn)，進(jìn)行重難點(diǎn)施工，為有著類似環(huán)境的工程項(xiàng)目提供科學(xué)合理的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估以及風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

本文將肯特指數(shù)法的模式運(yùn)用到復(fù)雜管線環(huán)境下地鐵車站的施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立中，結(jié)合南昌施堯站的工程實(shí)際情況，對(duì)地鐵施工進(jìn)行安全評(píng)價(jià)，將隧道施工安全分為24個(gè)三級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，將三級(jí)指標(biāo)歸類分析，形成三個(gè)二級(jí)指標(biāo)因素，這些風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)分級(jí)形成了整體評(píng)估體系，該體系是開展隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的有效工具和基礎(chǔ)，有效預(yù)防重大施工事故的發(fā)生，指導(dǎo)施工，保障施工全過程的建設(shè)安全。