風險評價在鐵路選線中的應用探討

孔德華

(中鐵第四勘察設計院集團有限公司， 湖北武漢 430063)

在鐵路建設過程中,鐵路選線質量直接影響鐵路建設的成敗。鐵路選線關系到鐵路工程建設的可靠性、安全性、技術可行性、經濟合理性及社會接納性,影響到鐵路及社會經濟的發(fā)展。同時，鐵路選線綜合性強,牽涉面廣,是一個集決策和設計于一體，涉及多因素、多層次的復雜系統(tǒng)工程。

在傳統(tǒng)的選線設計中,單純依賴選線人員所搜集區(qū)域地質資料和有關線路的技術指標,在地形圖上進行紙上定線,選出幾個可能的線路方案,然后對線路所經區(qū)域明顯的重大工程進行實地踏勘,經過各方案工程數(shù)量的比較,定性給出一個較為經濟、合理的路線方案。這種選線方法的缺點是：不能科學、全面、定量地反映所選線路的優(yōu)劣狀況,其在很大程度上受限于選線人員的實際經驗和技術水平。

線路風險評價方法是通過風險識別、風險估計和風險評價等手段來對線路中可能存在的風險進行分析評價,從而得出風險危害程度的定量指標,并納入選線因素中進行線路方案比選。

1 引入風險評價的必要性

鐵路選線除考慮政治、經濟、國防等因素,注重環(huán)境、城鎮(zhèn)規(guī)劃、資源開發(fā)、交通、農業(yè)等設施的協(xié)調外,還應充分掌握并考慮經過地區(qū)的地形地貌、水文地質等自然條件,這些因素都直接影響鐵路選線決策。鐵路選線涉及面廣,技術復雜,其方案可能存在一些不穩(wěn)定因素,若在鐵路選線、方案比選中沒有對影響方案各因素存在的風險作全面和綜合的比較,容易引起決策失誤，導致巨大經濟損失。

選線考慮的因素眾多,地質環(huán)境條件是鐵路選線最基本、最主要的決策因素之一,相當程度上決定著工程設計的質量和效益。當鐵路大的走向和主要技術標準確定之后,對鐵路方案的比選,特別是在地形、地質條件復雜的山區(qū),對越嶺長大隧道、長大展線部位、河谷兩岸線位、繞避或通過大型不良和特殊地質地段的選擇,地質因素成為主要的決策因素。地質因素錯綜復雜,又具有潛伏隱蔽和動態(tài)變化的特點,認識難度大,完全依據(jù)所掌握的工程地質資料,對工程進行結構確定、穩(wěn)定檢算、施工方法選擇和工程投資估算,會存在一定的缺陷,可能存在后期工程量加大、造價提高、工期延長,甚至可能造成工程報廢,工作反復,留下隱患。因此,對線路方案存在的各因素進行風險識別并作出評價風險,將其定量的風險費用納入方案估算或概算中,所進行的線路比選方案才具有全面性。同時，由于線路方案概算中包含定量的風險費用,將減少工程投資總概算超批復概算發(fā)生,有助于工程投資的控制。

鐵路選線制約因素多,難度大,并且所涉及的因素都具有不確定性,即都可能遇到風險。在鐵路選線及方案比選中引入風險評價方法，正是為解決此不確定性并對其定量評價風險而提出的方法。

2 引入風險評價方法的選線過程

定線就是地形圖或地面上選定線路的方向,確定線路的空間位置,并布置各種建筑物,是線路勘測設計中決定全局的重要工作。

定線工作的第一步就是要選定線路的基本走向。若線路穿越山嶺，跨越不良地質段,雖然有時可以使線路變短,但修建橋隧多,投資多且隱患大；若對山嶺或不良地質區(qū)進行繞避,則可能會出現(xiàn)線路過長,投資相對減少,但存在線路建成后的運營長度增加,投資回收效果不佳等問題。當線路方案比選存在以上情況時,應堅持“工程地質選線”和“重大工程優(yōu)先選址”的選線原則。對影響方案的工程地質、水文地質、環(huán)境地質條件等因素中進行風險分析,對線路方案作綜合性技術經濟比選,這樣選擇確定的線路方案才具有可行性、可靠性、全面性。

方案技術經濟比較的指標有技術指標、工程指標、運營指標、經濟指標等,但經濟指標更為直觀易用。而風險的種類也相當多,但不良地質風險是最常見的風險,本文在鐵路選線中綜合考慮不良地質區(qū)段的風險評價,并在評價指標中引入經濟指標,探討風險分析方法在線路選線中的應用。

2.1 不良地質區(qū)段風險點的識別

鐵路是帶狀延伸的建筑物,線路的起迄點決定了鐵路的基本走向,因而不可避免地要穿越地質條件復雜地段。線路不良地質段風險識別就是綜合分析備選方案線路所經過不良地質區(qū)域的地質條件、周邊環(huán)境、線路設計施工現(xiàn)狀等各種主要影響因素,對可能遇到的風險問題進行辨識。線路不良地質區(qū)段的主要地質風險有：巖溶、斷層、軟弱層、采空區(qū)、暗河等。辨識方法可采用核對表法、專家調查法等。

2.2 進行風險估計和評價

風險估計和評價宜建立合理、通用、簡潔和可操作的風險評價模型,并按下列基本程序進行：

(1)對已識別出的不良地質區(qū)段風險,用風險估計方法確定各風險因素對目標風險發(fā)生的概率和損失；再根據(jù)工程實際，提出風險損失等級標準和風險概率等級標準,由風險損失等級和風險概率等級,得出風險級別。目前尚沒有專門針對路基或鐵路選線風險評估的相關規(guī)定或指南,對于鐵路線路,建議在風險評價方法選擇及風險等級確定方法上，參照中華人民共和國鐵道部2007年發(fā)布的《鐵路隧道風險評估與管理暫行規(guī)定》中的標準。該標準學習和借鑒國際先進標準,開展了必要的理論研究和調查統(tǒng)計工作,具有較高的參考價值。

(2)參照工程的造價,綜合考慮工程參與各方及第三方可接受或可容忍的最大風險,制定風險接受準則。

(3)選擇適當?shù)娘L險評價方法,構建風險評價模型,對辨識出來的主要風險進行評價。

(4)根據(jù)風險評價獲得的風險等級,再參照風險接受準則，選擇所要采取的風險處理措施,并估算處理風險所需的各種費用,稱之為風險處理費用,記作Ri(i為不同風險標記,下同)。

(5)用常規(guī)方法(未引入風險評價)對工程編制概算或估算,得到工程常規(guī)概算或估算費用(G)。

(6)將各已識別風險的風險概算或估算費用相加，得到線路總風險處理費用?？傦L險處理費用(R)與常規(guī)概算或估算費用(G)相加，得到該方案的總概算或總估算(Ej)。

總風險概算或估算費用

該方案總概算或估算費用

ER=G+R

因此,對穿越不良地質區(qū)段線路方案,引入風險評價之后得出的工程總概算或估算為E。

同理,對繞避不良地質區(qū)域的線路方案,引入風險評價,也可編制出概算或估算費總費用Gg,然后對兩種方案的工程概算或估算費進行比較,就可以獲得工程費用較為全面的最優(yōu)設計方案。

引入風險評價的鐵路選線流程如圖1所示。

圖1 引入風險評價的鐵路選線流程

2.3 引入風險評價的線路方案比選

選線當中可能有多方案同時進行比選,為了方便說明,本文只選取兩個代表性的方案來說明,多方案的比選同樣可適用。

方案比選的過程如圖2所示。

圖2 方案比選過程

穿越不良地質段方案(方案一)的工程概算或估算費總費用為ER=G+R；

繞避不良地質段方案(方案二)的工程概算或估算費總費用為Gg；

若ER>Gg,說明穿越不良地質區(qū)段方案工程概算或估算費用高；

若ER

若ER=Gg,說明兩方案造價相同。

把風險處理費用納入到工程造價中,然后再結合工程指標、運營指標、技術指標等其他評價指標,取權重后,綜合評價各方案的優(yōu)劣,進而選出最合理的線路方案。

由上述可知：引入風險評價的選線方法,是在選線的過程中考慮不確定因素可能造成的不良后果(即風險),再對風險進行識別與評價,得出要處理風險所需要的費用(包括各種費用),然后將費用納入工程投資造價中,最后結合其他評價指標與其他選線方案進行綜合比較,選出最優(yōu)方案。這樣就把選線中不確定的因素比較直觀地表示了出來,彌補了傳統(tǒng)選線方法在處理不確定因素方面的不足。

3 線路風險評價方法的優(yōu)點

隨著鐵路技術標準提高,鐵路選線理念發(fā)生了較大變化,鐵路選線更加注重工程安全，更加注重環(huán)境,城鎮(zhèn)規(guī)劃及其他基礎設施間的協(xié)調,鐵路選線所涉及的面更廣,所制約的各種不穩(wěn)定因素更多。針對鐵路選線特點,在鐵路選線及方案比較中引入風險評價方法,探討應用一種新的選線方法,把在鐵路選線中遇到的不確定因素轉化為費用指標——風險概算費用,進而可以很直觀地進行線路方案的比選。

通過風險評價方法可以比較合理和系統(tǒng)地考慮線路中的不確定因素。使線路設計方案更符合實際,彌補了傳統(tǒng)選方法的不足,概算或估算更準確,使整個工程項目造價從一開始就得到控制。

引入風險評價方法進行方案比選,得出來的線路設計方案,已經對線路中的主要風險進行了定性和定量的分析,這可以為之后項目建設中實施先進的風險管理提供依據(jù)與相關信息,為工程項目以后實施風險管理提供寶貴的資料。

風險評價中得出重大風險點,使施工時能事先有所防備,從而可以大大減少施工事故的發(fā)生,從而為施工安全提供有利條件。

因為風險評價方法考慮到了線路中主要的風險因素,所以還可以為運營等其他方面提供有利條件。

4 結束語

傳統(tǒng)的選線方法在評價線路中不確定因素時有不足之處,就必然要求尋找一種更合理有效的方法來彌補其不足,隨著風險評價方法越來越廣泛的應用與日趨成熟,風險評價方法作為一種有諸多優(yōu)點的新方法,其通過對風險的分析與評價實現(xiàn)了選線方法由不確定性向確定直觀的躍進,有必要也應該在選線中得到推廣和應用。

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