城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)探討

張志成 邱鳳夏

開放科學(xué)（資源服務(wù)）標(biāo)識(shí)碼（OSID）：DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2402-5042-5226

基金項(xiàng)目：浙江省高等學(xué)校國內(nèi)訪問工程師校企合作項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：FG2023281）；嘉興職業(yè)技術(shù)學(xué)院2023年校立科研項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)：jzyy202326）。

作者簡介：張志成（1990—），男，碩士，講師，主要從事巖土力學(xué)與地下工程風(fēng)險(xiǎn)管理研究工作。

摘 ?要：針對(duì)城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)展開探討，分析了地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素，識(shí)別確定了淺埋暗挖法施工安全的致災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)因素?；诖耍瑯?gòu)建了城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，指標(biāo)體系包括技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素、人員風(fēng)險(xiǎn)因素、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素、物料機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)因素和施工管理風(fēng)險(xiǎn)因素5個(gè)方面，同時(shí)介紹了淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型；并提出了城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)的關(guān)鍵問題。

關(guān)鍵詞：城市地下綜合管廊??淺埋暗挖法??施工安全風(fēng)險(xiǎn)??貝葉斯網(wǎng)絡(luò)

中圖分類號(hào)：X947

淺埋暗挖法是一種開挖工作面離地表近的隧道開挖方法，因其施工簡單、工程造價(jià)低及對(duì)施工周邊環(huán)境影響較小等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于城市地下綜合管廊施工中。同時(shí)，由于在實(shí)際地下綜合管廊施工中遇到地質(zhì)條件復(fù)雜、毗鄰周圍建、構(gòu)筑物、施工安全風(fēng)險(xiǎn)源多等情況，也會(huì)給工程施工帶來各種復(fù)雜施工安全風(fēng)險(xiǎn)。對(duì)于淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素，國內(nèi)外學(xué)者開展了相關(guān)研究，如Seo J W等人[1]基于毗鄰結(jié)構(gòu)、巖土特性、安全環(huán)境、施工障礙物等，研究相關(guān)建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理問題；Canto-Perello J[2]等人基于顏色標(biāo)度的德爾菲顏色編碼，按層次分析法構(gòu)建了綜合管廊規(guī)劃設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)模型；Li S H等人[3]則發(fā)現(xiàn)利用In SAR和GPS可以為綜合管廊的安全設(shè)計(jì)提供相關(guān)的數(shù)據(jù)支持；秦華禮等人[4]提出由隨機(jī)森林和卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)相結(jié)合的地下綜合管廊施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型；胡平[5]對(duì)三聯(lián)拱淺埋暗挖綜合管廊下穿富水河道可能產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)及原因進(jìn)行了分析；黃萍等人[6]從基于靜態(tài)、動(dòng)態(tài)分析管廊盾構(gòu)施工風(fēng)險(xiǎn)，獲得動(dòng)/靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)相關(guān)因素；王蕾[7]從綠色生態(tài)環(huán)保施工的角度，提出施工噪聲、污染源廢棄物、水土流失等因素。為了探究城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)相關(guān)問題，因而有必要針對(duì)施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素、指標(biāo)體系和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型等進(jìn)行研究，以期在工程中有更好的應(yīng)用。

1?淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系

對(duì)于城市地下工程淺埋挖法施工，結(jié)合施工的流程、地質(zhì)情況、周邊環(huán)境等情況，王明洋[8]指出城市地下工程淺埋暗挖法施工方法的關(guān)鍵施工風(fēng)險(xiǎn)受施工工藝、水文工程地質(zhì)等因素影響，如圖1所示。比如，在開挖這一施工流程中，可能出現(xiàn)涌水/涌砂、地面塌陷、土體崩塌等一次災(zāi)害，或者由一次災(zāi)害引起的管線斷裂、建筑物傾斜/倒塌等二次災(zāi)害。

由于開挖面距離地表小，對(duì)施工方案、施工管理等提出新的要求，同時(shí)人員、機(jī)械以及管理等方面也對(duì)施工安全風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生影響，因而城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)大致包括技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)因素、人員風(fēng)險(xiǎn)因素、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素、物料設(shè)備風(fēng)險(xiǎn)因素以及施工管理風(fēng)險(xiǎn)因素5個(gè)方面，并且針對(duì)城市地下綜合管廊淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系可以基于如上5個(gè)方面，建立如圖2所示的指標(biāo)體系。

2?貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型

貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法是通過建立一種有向無環(huán)的圖，在網(wǎng)絡(luò)圖中含有兩種類型的節(jié)點(diǎn)，即父節(jié)點(diǎn)和子節(jié)點(diǎn)，它們之間通過有向鏈接進(jìn)行聯(lián)系，并且每個(gè)節(jié)點(diǎn)具有條件概率表，貝葉斯網(wǎng)絡(luò)是一種有效的風(fēng)險(xiǎn)定量分析和決策的工具，被應(yīng)用于各種安全風(fēng)險(xiǎn)定量計(jì)算中。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)基于貝葉斯理論，條件概率計(jì)算是貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法的關(guān)鍵，其計(jì)算可以使用以下基本等式。

公式（1）為貝葉斯理論的基本原理，其中用p（A）和p（B）分別表示事件A和B的概率；用p（B|A）表示A發(fā)生時(shí)B的概率；而用p（A|B）表示B發(fā)生時(shí)A的概率。通過基本公式（1）中可以看出，利用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)計(jì)算施工安全風(fēng)險(xiǎn)的最大優(yōu)點(diǎn)是它能夠及時(shí)更新數(shù)據(jù)，事件的后驗(yàn)概率可以通過用新證據(jù)更新先驗(yàn)概率來計(jì)算：

式（2）中：p（B）表示事件B的先驗(yàn)概率，p（B|g）表示給定證據(jù)G下的后驗(yàn)概率，我們定義p（g|B）為事件B下的證據(jù)的概率，且∑ =是證據(jù)G的聯(lián)合概率分布，而淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)貝葉斯模型分析主要步驟如下：

第一步：進(jìn)行數(shù)據(jù)收集、事故記錄和事故報(bào)告；第二步：確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)、節(jié)點(diǎn)、條件關(guān)系和條件概率表；第三步：專家評(píng)定合理與否，如合理，進(jìn)入第四步，如不合理回到第一步；第四步：進(jìn)行施工安全風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)與診斷；第五步：得出結(jié)果并進(jìn)行討論。

3?淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)關(guān)鍵問題

淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)存在耦合效應(yīng)，如圖1中，在開挖這一工藝環(huán)節(jié)，由于地質(zhì)水文因素且地質(zhì)勘察不準(zhǔn)確，如果出現(xiàn)涌水/涌砂，可能會(huì)引起管線斷裂；如果是水管斷裂，會(huì)有更多的水突出，進(jìn)一步加劇涌水/涌砂，從而導(dǎo)致系統(tǒng)整體的風(fēng)險(xiǎn)增大。又如：初期支護(hù)開挖或者永久支護(hù)開挖時(shí)，出現(xiàn)支護(hù)結(jié)構(gòu)不適配、突然荷載變化或者不可抗力因素等，發(fā)生支撐結(jié)構(gòu)失穩(wěn)，進(jìn)而引起上部土體崩塌，引發(fā)次生的機(jī)械傷害，而在出渣運(yùn)輸或者開挖引起的地面塌陷均會(huì)造成機(jī)械傷害事故。由此可見，不同風(fēng)險(xiǎn)因素會(huì)相互影響并發(fā)生耦合，復(fù)雜情況下會(huì)出現(xiàn)多種耦合，使得整個(gè)施工安全系統(tǒng)整體風(fēng)險(xiǎn)增加或者出現(xiàn)新的風(fēng)險(xiǎn)，最終導(dǎo)致原生、次生災(zāi)害的發(fā)生。

淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)是動(dòng)態(tài)的，地下綜合管廊在進(jìn)行淺埋暗挖法施工時(shí)，施工前和施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素均會(huì)對(duì)施工安全造成影響。在圖2中的指標(biāo)體系中，施工前地質(zhì)勘察的準(zhǔn)確與否、施工方案可行與否等均會(huì)影響施工發(fā)生，而包括天氣及氣候、機(jī)械設(shè)備作業(yè)環(huán)境、物料設(shè)備的狀態(tài)等均是動(dòng)態(tài)的，并且在施工中，隨著不同施工工藝，相同因素對(duì)同一事故的影響程度也是不同的，因此，淺埋暗挖法施工應(yīng)該是一種動(dòng)態(tài)的風(fēng)險(xiǎn)，且指標(biāo)體系模型需要具有適配性，能準(zhǔn)確確定施工前、施工中的風(fēng)險(xiǎn)定量。

4?結(jié)語

通過分析淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)分析，根據(jù)施工階段的不同，識(shí)別確定了施工前、施工中的施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了適用于淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，介紹可應(yīng)用的淺埋暗挖法施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，對(duì)淺埋暗挖法施工動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)因素耦合效應(yīng)以及施工工藝差別進(jìn)行探討，提出施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的幾個(gè)關(guān)鍵問題。

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