巖石隧道施工風(fēng)險評估方法應(yīng)用研究.pdf

1、近年來隧道產(chǎn)業(yè)的發(fā)展一直伴隨著損失與事故。這些事故的發(fā)生歸因于下列因素：復(fù)雜的地質(zhì)條件，錯誤的設(shè)計以及不合理的施工方式。正是緣于隧道施工的復(fù)雜性，以及期間的巨大花費，對每個階段(從項目的招標(biāo)到具體的正確施工)進行風(fēng)險評估已被廣為認同。隧道工程中潛在著許多風(fēng)險。例如：鑿隧道時遇到流動和含水的斷裂帶、在流動或塊狀地面上隧道壁不穩(wěn)定、堅硬的或者腐蝕性的巖石斷面以及收斂的巖石斷面等等，這些都是風(fēng)險存在的主要原因。近年來采用的施工方法是機械化掘進

2、，這種方式最主要的問題是選取最合適的隧道掘進機以及在每種地質(zhì)條件下的績效預(yù)期與評估。以韓國青年洞隧道的建設(shè)為例，它就進行了詳細的評估來確定哪種方法用于隧道施工是最好的。我們根據(jù)這項研究來探究導(dǎo)致中國工程安全管理薄弱的因素，得到的結(jié)論是：影響安全績效的主要因素包括“高層領(lǐng)導(dǎo)者安全意思薄弱”、“缺乏訓(xùn)練”、“項目經(jīng)理安全意識薄弱”、“不愿意進行安全投資”以及“行動魯莽”。工程風(fēng)險被劃分為三類：建設(shè)融資風(fēng)險，建設(shè)工期風(fēng)險以及施工設(shè)計風(fēng)險，然后

3、鑒于職能部門中合同方的不同，我們再將這些風(fēng)險細分，因為這些合同方在設(shè)計、發(fā)展以及施工中發(fā)現(xiàn)風(fēng)險與找到解決方案的過程中所起的作用不同。
　　 從2006年4825日召開的首爾ITA會議得來的數(shù)據(jù)來看，從1994年到2005年總共有19個主要的隧道工程因為火災(zāi)、地震坍塌造成了高達6億美元的經(jīng)濟損失。這些工程包括：大貝爾特環(huán)線(丹麥)，慕尼黑地鐵(德國)，西斯羅機場快線(國際)，洛杉磯地鐵(美國)，臺北地鐵(臺灣)，赫爾--約克郡隧道

4、(英國)，博洛尼亞--佛羅倫薩(意大利)，安納托利亞高速公路(土耳其)，韓國大邱地鐵，臺灣高速鐵路，SOCATOP巴黎，上海地鐵(中國)，巴薩羅納地鐵(西班牙)，新加坡地鐵(新加坡)，洛桑地鐵(瑞士)，LaneCove隧道(悉尼)，高雄地鐵(臺灣)。幾位研究人員運用了一些理論來分析工程中所涉及的風(fēng)險，運用函數(shù)的方法分析評價建筑行業(yè)中的風(fēng)險。這包括統(tǒng)計和定性的方法。統(tǒng)計方法：在這個方法中，有兩個預(yù)先的要求必須完成。這兩個要求是指可用的數(shù)據(jù)

5、量必須充分，并且這些可用的數(shù)據(jù)必須從與將要評估的項目的情況相同或者非常類似的條件中得來。經(jīng)驗數(shù)據(jù)的統(tǒng)計分析在研究技術(shù)風(fēng)險中尤其可行。但是，隧道工程就像其他的工程一樣，只有部分環(huán)節(jié)有經(jīng)驗數(shù)據(jù)，識別環(huán)節(jié)尤其缺乏經(jīng)驗數(shù)據(jù)，所以一個充足的、可靠地數(shù)據(jù)庫并不是總是存在的。通常情況下，工程項目中的計劃與控制系統(tǒng)并沒有就風(fēng)險的影響進行充分的分析與評估。定性的方法：根據(jù)弗蘭卡的理論，即在客觀的數(shù)據(jù)不可用，但我們?nèi)匀槐仨殞︼L(fēng)險進行定量分析與評估時，一種方

6、法便是進行定性分析并衡量這些通過評估事故發(fā)生的可能性以及其造成的損失而主觀判斷出來的風(fēng)險。因此，專家討論被用來評估項目中的風(fēng)險。以下是專家評估與管理風(fēng)險的一些方法：德爾菲法、(Post mortem analysis)。德爾菲法是指大量的專家就一些環(huán)節(jié)進行專家評估。這其實就如在專家中實行頭腦風(fēng)暴法，來確定與施工相關(guān)的風(fēng)險并找到與之對應(yīng)的解決方法.終止后分析方法可以被充分的運用到風(fēng)險的辨別和評估當(dāng)中。(Post mortem analys

7、is)分析的結(jié)果被運用于項目的錯誤與故障的鑒別當(dāng)中。這些結(jié)果有助于為將來的項目進行風(fēng)險歸類。此外，終止后分析方法同樣有助于組織內(nèi)的學(xué)習(xí)。還有一些其他的經(jīng)常使用的方法包括KJ法以及根本原因分析法。KJ法是以日本的人文學(xué)家喜田二郎的名字來命名的，他幫助我們更好的了解問題的內(nèi)在聯(lián)系。根本原因分析法也叫做石川圖或魚骨圖，它被用來對一個問題的所有原因進行系統(tǒng)定位。
　　 隧道施工和規(guī)劃向所有的部門提出了挑戰(zhàn)，因為隧道工程一個昂貴的、其實施

8、的每個階段都有許多風(fēng)險存在的地下工程。高效的施工規(guī)劃是指以現(xiàn)有的資料為基礎(chǔ)，優(yōu)化挖掘隧道的順序并決定初期支護的方法。一些項目表明僅僅選擇挖掘及支撐隧道的方法是不夠的，尤其在我們要考慮到項目的完成成本與其預(yù)期成本時是不夠得。因此，隧道成本估算仍舊存在困難。這是因為現(xiàn)有的評估方法不能將與隧道旌工相關(guān)的效果顯著的因素體現(xiàn)出來。例如，地質(zhì)不確定性，隧道施工過程中生產(chǎn)效率的不穩(wěn)定性，隧道運營動態(tài)和承包商對于風(fēng)險的敏銳度。隧道設(shè)計不同于其他傳統(tǒng)市政

9、工程(諸如房屋建筑與橋梁工程)的設(shè)計。在傳統(tǒng)工程的設(shè)計上，應(yīng)當(dāng)首先確定外部荷載對結(jié)構(gòu)的影響，選擇幾何結(jié)構(gòu)和能滿足承載力、變現(xiàn)要求的建筑材料。但對于隧道工程的設(shè)計，設(shè)計者往往先解決復(fù)雜交錯的巖石群和那些不能滿足需要的地塊。因為挖掘而使原始壓力重新分配的外部壓力并不能正確的確定下來。另外，地理結(jié)構(gòu)的外形和地下水的可用性，它們對于隧道穩(wěn)定性的影響更加顯著與外部的荷載，而這些因素在傳統(tǒng)的項目中是不用考慮的。此外，大部分的隧道穿過的地址條件都不同

10、，因此我們很難確定沿隧道走線的地質(zhì)情況。所以，隧道設(shè)計總是遭遇到地質(zhì)情況不同尋常所帶來的挑戰(zhàn)。大多數(shù)由巖石隧道設(shè)計師使用的隧道設(shè)計方法可以分為三種：經(jīng)驗法，分析法和測量物理法。而用于巖石掘進的兩種主要方法是巖石隧道爆炸法和掘進機法。通常情況下，只選擇這兩種方法中的一種應(yīng)用于特定項目的整個開挖。但是，為了使其更加經(jīng)濟，也可以在同一項目中同時采用多種方法。
　　 風(fēng)險評估是風(fēng)險的識別和分析。在巖石掘進過程中存在多種可能的風(fēng)險。包括有

11、關(guān)工人和第三方的健康安全風(fēng)險，工期延遲，資金損失以及環(huán)境的影響。然而這些風(fēng)險與相關(guān)地質(zhì)條件或者所應(yīng)用的施工技術(shù)有關(guān)。據(jù)觀察，大部分隧道是由于施工方法以及地質(zhì)條件的選擇不當(dāng)才導(dǎo)致災(zāi)害性的后果，這最終會導(dǎo)致本公司或承包商的經(jīng)濟損失。風(fēng)險評估存在于項目建設(shè)的每一個階段：從投資階段到項目實際建設(shè)階段。早期的風(fēng)險評估是項目決策和合同談判的基礎(chǔ)。一般而言，一個項目的風(fēng)險評估被定義為一個統(tǒng)一的程序，包括識別，分析，評估，監(jiān)測以及相關(guān)的風(fēng)險緩解。每個威

12、脅的風(fēng)險水平，取決于風(fēng)險發(fā)生的概率和所要考慮的后果。對于與災(zāi)害有關(guān)的風(fēng)險水平可以建立如下數(shù)學(xué)公式：風(fēng)險水平=PH℃H(PH指風(fēng)險發(fā)生的概率，CH指相關(guān)的后果)。災(zāi)害發(fā)生的可能性可以被認為是可能的，偶然的或微乎其微的。盡管后果可能是災(zāi)難性的，評判的，嚴重的，微小的和微不足道的。有關(guān)隧道建造業(yè)風(fēng)險的判斷與它的活動以及需要應(yīng)用風(fēng)險分析和管理技術(shù)的擴展方面有關(guān)。由此得出的結(jié)論是，風(fēng)險評估在減少損失和提高盈利能力方面是必不可少的。隧道風(fēng)險常常被看

13、做是影響項目的費用目標(biāo)，工期目標(biāo)和質(zhì)量目標(biāo)的重要因素，建設(shè)中的風(fēng)險評估和風(fēng)險管理主要依靠直覺，判斷和經(jīng)驗。由于缺乏知識以及對一些技術(shù)應(yīng)用于建造業(yè)活動的適用性的懷疑，正式的風(fēng)險評估和管理技術(shù)很少使用。實踐準(zhǔn)則是風(fēng)險管理的最新進展，它是保證風(fēng)險管理原則能應(yīng)用于隧道和地鐵項目的最實用的專業(yè)方法，并且能設(shè)法保證風(fēng)險達到最低的合理水平。
　　 過去幾年由于隧道施工技術(shù)的不斷改進，在建設(shè)中出現(xiàn)的風(fēng)險也發(fā)生了變化。據(jù)觀察，過去十年間，由于各種

14、因素和經(jīng)驗的缺乏，在隧道工程中的風(fēng)險變得特別高，并且惡化到一種無法維持的水平。因此，必須采取有效的風(fēng)險評估方法。評審顯示了在隧道施工中涉及的風(fēng)險是如何演變的以及在如何避免增加風(fēng)險上所取得的進步。由于風(fēng)險評估涉及費用、工期和質(zhì)量，成功應(yīng)用于隧道開挖或建設(shè)項目的風(fēng)險評估，給出了更清晰的了解項目目標(biāo)、職責(zé)服務(wù)內(nèi)容和項目可行性的機會，并且也為項目決策提供了基本的信息。在本研究中，巖石掘進風(fēng)險情況將分為自然風(fēng)險，金融相關(guān)風(fēng)險情況，設(shè)計相關(guān)風(fēng)險情況

15、和施工相關(guān)風(fēng)險情況。一種情況是對于一個事件或一連串的行動或事件的綜合描述。在這種情況下，風(fēng)險情況是指發(fā)生并造成損害或構(gòu)成對一個項目威脅的事件，我也將對在隧道工程中應(yīng)用風(fēng)險評估方法進行討論。各種各樣的風(fēng)險評估方法被創(chuàng)建并用于巖石掘進的每一個階段。本研究將展示各種方法在不同風(fēng)險類別中的應(yīng)用以及他們所使用的風(fēng)險評估的工具。本項研究將著重于考察評估風(fēng)險的不同評估方法，指出個別評估方法的缺點，比較在隧道施工中應(yīng)用的風(fēng)險評估方法，選出較優(yōu)方法。本研