巖石隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法應(yīng)用研究.pdf

1、近年來(lái)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(cuò)誤的設(shè)計(jì)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(fèi)，對(duì)每個(gè)階段(從項(xiàng)目的招標(biāo)到具體的正確施工)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估已被廣為認(rèn)同。隧道工程中潛在著許多風(fēng)險(xiǎn)。例如：鑿隧道時(shí)遇到流動(dòng)和含水的斷裂帶、在流動(dòng)或塊狀地面上隧道壁不穩(wěn)定、堅(jiān)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(xiǎn)存在的主要原因。近年來(lái)采用的施工方法是機(jī)械化掘進(jìn)

2、，這種方式最主要的問(wèn)題是選取最合適的隧道掘進(jìn)機(jī)以及在每種地質(zhì)條件下的績(jī)效預(yù)期與評(píng)估。以韓國(guó)青年洞隧道的建設(shè)為例，它就進(jìn)行了詳細(xì)的評(píng)估來(lái)確定哪種方法用于隧道施工是最好的。我們根據(jù)這項(xiàng)研究來(lái)探究導(dǎo)致中國(guó)工程安全管理薄弱的因素，得到的結(jié)論是：影響安全績(jī)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(xiàng)目經(jīng)理安全意識(shí)薄弱”、“不愿意進(jìn)行安全投資”以及“行動(dòng)魯莽”。工程風(fēng)險(xiǎn)被劃分為三類：建設(shè)融資風(fēng)險(xiǎn)，建設(shè)工期風(fēng)險(xiǎn)以及施工設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，然后

3、鑒于職能部門(mén)中合同方的不同，我們?cè)賹⑦@些風(fēng)險(xiǎn)細(xì)分，因?yàn)檫@些合同方在設(shè)計(jì)、發(fā)展以及施工中發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)與找到解決方案的過(guò)程中所起的作用不同。
　　 從2006年4825日召開(kāi)的首爾ITA會(huì)議得來(lái)的數(shù)據(jù)來(lái)看，從1994年到2005年總共有19個(gè)主要的隧道工程因?yàn)榛馂?zāi)、地震坍塌造成了高達(dá)6億美元的經(jīng)濟(jì)損失。這些工程包括：大貝爾特環(huán)線(丹麥)，慕尼黑地鐵(德國(guó))，西斯羅機(jī)場(chǎng)快線(國(guó)際)，洛杉磯地鐵(美國(guó))，臺(tái)北地鐵(臺(tái)灣)，赫爾--約克郡隧道

4、(英國(guó))，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(guó)大邱地鐵，臺(tái)灣高速鐵路，SOCATOP巴黎，上海地鐵(中國(guó))，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(tái)灣)。幾位研究人員運(yùn)用了一些理論來(lái)分析工程中所涉及的風(fēng)險(xiǎn)，運(yùn)用函數(shù)的方法分析評(píng)價(jià)建筑行業(yè)中的風(fēng)險(xiǎn)。這包括統(tǒng)計(jì)和定性的方法。統(tǒng)計(jì)方法：在這個(gè)方法中，有兩個(gè)預(yù)先的要求必須完成。這兩個(gè)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(píng)估的項(xiàng)目的情況相同或者非常類似的條件中得來(lái)。經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的統(tǒng)計(jì)分析在研究技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)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(yàn)數(shù)據(jù)，識(shí)別環(huán)節(jié)尤其缺乏經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)，所以一個(gè)充足的、可靠地?cái)?shù)據(jù)庫(kù)并不是總是存在的。通常情況下，工程項(xiàng)目中的計(jì)劃與控制系統(tǒng)并沒(méi)有就風(fēng)險(xiǎn)的影響進(jìn)行充分的分析與評(píng)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?duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行定量分析與評(píng)估時(shí)，一種方

6、法便是進(jìn)行定性分析并衡量這些通過(guò)評(píng)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(lái)的風(fēng)險(xiǎn)。因此，專家討論被用來(lái)評(píng)估項(xiàng)目中的風(fēng)險(xiǎn)。以下是專家評(píng)估與管理風(fēng)險(xiǎn)的一些方法：德?tīng)柗品ā?Post mortem analysis)。德?tīng)柗品ㄊ侵复罅康膶＜揖鸵恍┉h(huán)節(jié)進(jìn)行專家評(píng)估。這其實(shí)就如在專家中實(shí)行頭腦風(fēng)暴法，來(lái)確定與施工相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)并找到與之對(duì)應(yīng)的解決方法.終止后分析方法可以被充分的運(yùn)用到風(fēng)險(xiǎn)的辨別和評(píng)估當(dāng)中。(Post mortem analys

7、is)分析的結(jié)果被運(yùn)用于項(xiàng)目的錯(cuò)誤與故障的鑒別當(dāng)中。這些結(jié)果有助于為將來(lái)的項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)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(lái)命名的，他幫助我們更好的了解問(wèn)題的內(nèi)在聯(lián)系。根本原因分析法也叫做石川圖或魚(yú)骨圖，它被用來(lái)對(duì)一個(gè)問(wèn)題的所有原因進(jìn)行系統(tǒng)定位。
　　 隧道施工和規(guī)劃向所有的部門(mén)提出了挑戰(zhàn)，因?yàn)樗淼拦こ桃粋€(gè)昂貴的、其實(shí)施

8、的每個(gè)階段都有許多風(fēng)險(xiǎn)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(hù)的方法。一些項(xiàng)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(xiàng)目的完成成本與其預(yù)期成本時(shí)是不夠得。因此，隧道成本估算仍舊存在困難。這是因?yàn)楝F(xiàn)有的評(píng)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(lái)。例如，地質(zhì)不確定性，隧道施工過(guò)程中生產(chǎn)效率的不穩(wěn)定性，隧道運(yùn)營(yíng)動(dòng)態(tài)和承包商對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)的敏銳度。隧道設(shè)計(jì)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(jì)。在傳統(tǒng)工程的設(shè)計(jì)上，應(yīng)當(dāng)首先確定外部荷載對(duì)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(duì)于隧道工程的設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)者往往先解決復(fù)雜交錯(cuò)的巖石群和那些不能滿足需要的地塊。因?yàn)橥诰蚨乖級(jí)毫χ匦路峙涞耐獠繅毫Σ⒉荒苷_的確定下來(lái)。另外，地理結(jié)構(gòu)的外形和地下水的可用性，它們對(duì)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(xiàng)目中是不用考慮的。此外，大部分的隧道穿過(guò)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(jì)總是遭遇到地質(zhì)情況不同尋常所帶來(lái)的挑戰(zhàn)。大多數(shù)由巖石隧道設(shè)計(jì)師使用的隧道設(shè)計(jì)方法可以分為三種：經(jīng)驗(yàn)法，分析法和測(cè)量物理法。而用于巖石掘進(jìn)的兩種主要方法是巖石隧道爆炸法和掘進(jìn)機(jī)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(xiàng)目的整個(gè)開(kāi)挖。但是，為了使其更加經(jīng)濟(jì)，也可以在同一項(xiàng)目中同時(shí)采用多種方法。
　　 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和分析。在巖石掘進(jìn)過(guò)程中存在多種可能的風(fēng)險(xiǎn)。包括有

11、關(guān)工人和第三方的健康安全風(fēng)險(xiǎn)，工期延遲，資金損失以及環(huán)境的影響。然而這些風(fēng)險(xiǎn)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(huì)導(dǎo)致本公司或承包商的經(jīng)濟(jì)損失。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估存在于項(xiàng)目建設(shè)的每一個(gè)階段：從投資階段到項(xiàng)目實(shí)際建設(shè)階段。早期的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是項(xiàng)目決策和合同談判的基礎(chǔ)。一般而言，一個(gè)項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估被定義為一個(gè)統(tǒng)一的程序，包括識(shí)別，分析，評(píng)估，監(jiān)測(cè)以及相關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)緩解。每個(gè)威

12、脅的風(fēng)險(xiǎn)水平，取決于風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率和所要考慮的后果。對(duì)于與災(zāi)害有關(guān)的風(fēng)險(xiǎn)水平可以建立如下數(shù)學(xué)公式：風(fēng)險(xiǎn)水平=PH℃H(PH指風(fēng)險(xiǎn)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(rèn)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(píng)判的，嚴(yán)重的，微小的和微不足道的。有關(guān)隧道建造業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的判斷與它的活動(dòng)以及需要應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)分析和管理技術(shù)的擴(kuò)展方面有關(guān)。由此得出的結(jié)論是，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)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(xiǎn)常常被看

13、做是影響項(xiàng)目的費(fèi)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(xiǎn)評(píng)估和風(fēng)險(xiǎn)管理主要依靠直覺(jué)，判斷和經(jīng)驗(yàn)。由于缺乏知識(shí)以及對(duì)一些技術(shù)應(yīng)用于建造業(yè)活動(dòng)的適用性的懷疑，正式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估和管理技術(shù)很少使用。實(shí)踐準(zhǔn)則是風(fēng)險(xiǎn)管理的最新進(jìn)展，它是保證風(fēng)險(xiǎn)管理原則能應(yīng)用于隧道和地鐵項(xiàng)目的最實(shí)用的專業(yè)方法，并且能設(shè)法保證風(fēng)險(xiǎn)達(dá)到最低的合理水平。
　　 過(guò)去幾年由于隧道施工技術(shù)的不斷改進(jìn)，在建設(shè)中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)也發(fā)生了變化。據(jù)觀察，過(guò)去十年間，由于各種

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

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