巖石隧道施工風險評估方法應(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雜性，以及期間的巨大花費，對每個階段(從項目的招標到具體的正確施工)進行風險評估已被廣為認同。隧道工程中潛在著許多風險。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)導者安全意思薄弱”、“缺乏訓練”、“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”。工程風險被劃分為三類：建設(shè)融資風險，建設(shè)工期風險以及施工設(shè)計風險，然后

3、鑒于職能部門中合同方的不同，我們再將這些風險細分，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險，運用函數(shù)的方法分析評價建筑行業(yè)中的風險。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險。因此，專家討論被用來評估項目中的風險。以下是專家評估與管理風險的一些方法：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暴法，來確定與施工相關(guān)的風險并找到與之對應(yīng)的解決方法.終止后分析方法可以被充分的運用到風險的辨別和評估當中。(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中。這些結(jié)果有助于為將來的項目進行風險歸類。此外，終止后分析方法同樣有助于組織內(nèi)的學習。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。
　　 風險評估是風險的識別和分析。在巖石掘進過程中存在多種可能的風險。包括有

11、關(guān)工人和第三方的健康安全風險，工期延遲，資金損失以及環(huán)境的影響。然而這些風險與相關(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)條件的選擇不當才導致災(zāi)害性的后果，這最終會導致本公司或承包商的經(jīng)濟損失。風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)的風險緩解。每個威

12、脅的風險水平，取決于風險發(fā)生的概率和所要考慮的后果。對于與災(zāi)害有關(guān)的風險水平可以建立如下數(shù)學公式：風險水平=PH℃H(PH指風險發(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)風險的判斷與它的活動以及需要應(yīng)用風險分析和管理技術(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。隧道風險常常被看

13、做是影響項目的費用目標，工期目標和質(zhì)量目標的重要因素，建設(shè)中的風險評估和風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，正式的風險評估和管理技術(shù)很少使用。實踐準則是風險管理的最新進展，它是保證風險管理原則能應(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，必須采取有效的風險評估方法。評審顯示了在隧道施工中涉及的風險是如何演變的以及在如何避免增加風險上所取得的進步。由于風險評估涉及費用、工期和質(zhì)量，成功應(yīng)用于隧道開挖或建設(shè)項目的風險評估，給出了更清晰的了解項目目標、職責服務(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，巖石掘進風險情況將分為自然風險，金融相關(guān)風險情況，設(shè)計相關(guān)風險情況

15、和施工相關(guān)風險情況。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)用風險評估方法進行討論。各種各樣的風險評估方法被創(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險類別中的應(yīng)用以及他們所使用的風險評估的工具。本項研究將著重于考察評估風險的不同評估方法，指出個別評估方法的缺點，比較在隧道施工中應(yīng)用的風險評估方法，選出較優(yōu)方法。本研