楊 忠，蔣宗全，李 兵，朱浩波，高 亮

(1.中國(guó)水電集團(tuán)，北京 100048;2.北京交通大學(xué)，北京 100044)

隧道工程與其他工程項(xiàng)目相比，具有隱蔽性強(qiáng)、工序復(fù)雜和風(fēng)險(xiǎn)大等突出的特點(diǎn)。當(dāng)隧道穿越地層條件較差，且要穿越既有建(構(gòu))筑物時(shí)，上述特點(diǎn)顯得更為突出。這是因?yàn)樗淼朗┕み^程中，要嚴(yán)格控制隧道開挖引起的地層變形過大，同時(shí)還要兼顧隧道結(jié)構(gòu)體自身的施工安全。基于此，本文以金牛山隧道下穿京福高速公路為工程背景，對(duì)隧道施工中存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，為該項(xiàng)目及類似工程的建設(shè)提供一定的參考。

1 工程概況

金牛山隧道位于新建鐵路DK465+335～DK467+240處，全長(zhǎng)1 905 m，雙線單洞，隧道最大斷面約130 m2。其中，隧道在 DK466+230～DK466+330和DK466+560～DK466+660區(qū)段分別下穿京福高速公路C匝道和京福高速公路(如圖1～圖3)，穿越全長(zhǎng)共為200 m。隧道采用三臺(tái)階法施工，拱頂至路面垂直距離分別為9.280 m和12.045 m，穿越地層為花崗片麻巖，局部夾脈狀角閃巖及石英巖，弱風(fēng)化，節(jié)理裂隙發(fā)育，呈碎石狀玉碎結(jié)構(gòu)，圍巖級(jí)別為Ⅳ級(jí)。

2 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和分析

根據(jù)金牛山隧道施工組織設(shè)計(jì)及工程地質(zhì)勘察報(bào)告等相關(guān)資料，對(duì)隧道采用三臺(tái)階法施工穿越京福高速公路進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和分析。

圖1 隧道下穿京福高速公路C匝道橫斷面(單位:m)

圖2 隧道下穿京福高速公路橫斷面(單位:m)

2.1 風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

圖3 隧道穿越京福高速公路平面示意

風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)，即找出工程施工過程中所有的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素，并進(jìn)行歸類整理、篩選，找出風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)［1］。對(duì)金牛山隧道下穿京福高速公路的施工風(fēng)險(xiǎn)分析，主要從以下兩個(gè)方面展開:①隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響;②隧道施工結(jié)構(gòu)體自身的安全分析。針對(duì)具體的工程，運(yùn)用專家調(diào)查法、故障樹法并結(jié)合以往類似工程資料，整理出每個(gè)方面的風(fēng)險(xiǎn)事故(如表1)。

表1 金牛山隧道下穿京福高速公路施工風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)

2.2 風(fēng)險(xiǎn)分析

2.2.1 隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)分析

1)爆破對(duì)周圍環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)。

2)隧道施工引起的地層沉降對(duì)周圍環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)。

隧道施工引起的地層沉降對(duì)周圍環(huán)境的影響是地下工程建設(shè)過程中控制的重點(diǎn)和難點(diǎn)。一旦施工引起地層沉降過大，勢(shì)必會(huì)導(dǎo)致路面塌陷，建(構(gòu))筑物產(chǎn)生傾斜、裂縫和地下管線損壞等。

3)隧道施工引起的周圍環(huán)境污染和噪聲污染。

2.2.2 隧道施工結(jié)構(gòu)體自身的安全風(fēng)險(xiǎn)分析

1)施工方法選擇的風(fēng)險(xiǎn)。施工方法在設(shè)計(jì)階段已經(jīng)確定，其主要包括隧道的開挖方法、開挖進(jìn)尺、支護(hù)參數(shù)選取等方面。一旦施工方法選擇不當(dāng)，將會(huì)導(dǎo)致隧道周圍圍巖變形過大，甚至有可能導(dǎo)致隧道坍塌。

2)地質(zhì)勘察資料的影響風(fēng)險(xiǎn)。設(shè)計(jì)階段的地質(zhì)勘察是不夠詳細(xì)和周全的，如果實(shí)際地質(zhì)條件比預(yù)想的要差，那么按照原有的施工方案進(jìn)行施工必將增大隧道的安全風(fēng)險(xiǎn)。

3)隧道埋深較淺風(fēng)險(xiǎn)。本工程中，隧道穿越京福高速公路時(shí)最小埋深為9.28 m，這不僅增加了隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也加大了隧道自身結(jié)構(gòu)體的施工風(fēng)險(xiǎn)。

4)施工工期的影響風(fēng)險(xiǎn)。施工工期是制約工程質(zhì)量的一個(gè)重要因素。實(shí)際工程中，由于各方面的原因經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)工期明顯偏短的現(xiàn)象，這就可能導(dǎo)致工程建設(shè)質(zhì)量難以保證和安全風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生。

5)建設(shè)資金的影響風(fēng)險(xiǎn)。建設(shè)資金的數(shù)目通常是業(yè)主單位在招標(biāo)階段已經(jīng)確定，然而，一些施工單位中標(biāo)后無法保質(zhì)保量，另外，有些業(yè)主單位由于各方面的原因使得建設(shè)資金不到位，增大工程的安全風(fēng)險(xiǎn)。

6)施工人員綜合素質(zhì)的影響風(fēng)險(xiǎn)。施工人員是項(xiàng)目具體建設(shè)的主體，其綜合素質(zhì)的高低直接影響著工程的建設(shè)質(zhì)量。

3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

此隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理研究所采用的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法和評(píng)價(jià)準(zhǔn)則均依據(jù)有關(guān)研究［2］。下面分別以表格的形式給出風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率、后果損失、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣以及風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則標(biāo)準(zhǔn)(見表2～表5)。

表2 風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率等級(jí)

表3 風(fēng)險(xiǎn)后果損失等級(jí)

表4 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣

表5 風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

根據(jù)以上對(duì)金牛山隧道下穿京福高速公路施工可能存在的各種風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行綜合匯總分析，采用專家調(diào)查法，并依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)見表6。

表6 金牛山隧道下穿京福高速公路施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果表

4 風(fēng)險(xiǎn)控制措施

風(fēng)險(xiǎn)的存在是不可避免的，但可以通過一些工程技術(shù)措施降低風(fēng)險(xiǎn)。目前，風(fēng)險(xiǎn)控制主要有兩條思路:一是減小風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率，二是減小風(fēng)險(xiǎn)可能發(fā)生后的損失。在通常情況下，降低風(fēng)險(xiǎn)也就意味著增加投資，投入額外的人力物力對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行技術(shù)控制，而且達(dá)到一定程度后，增加大量投資僅能將風(fēng)險(xiǎn)程度作細(xì)微減小;但是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)置之不理亦不可取，以往大量工程的事故案例一次又一次地向人們敲響警鐘。因而，應(yīng)該先對(duì)風(fēng)險(xiǎn)按大小、性質(zhì)進(jìn)行區(qū)分，再針對(duì)不同風(fēng)險(xiǎn)采取可靠的風(fēng)險(xiǎn)控制措施［1］。

根據(jù)以往大量工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合金牛山隧道的工程特點(diǎn)，整理出應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的控制措施。

1)隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響控制措施

①在高速公路下施工時(shí)，應(yīng)嚴(yán)格按爆破設(shè)計(jì)進(jìn)行施工，爆破所引起的地表振速應(yīng)控制在周圍建(構(gòu))筑物和過往車輛響應(yīng)所允許范圍內(nèi)。

②嚴(yán)格控制開挖引起的地層沉降，做到及時(shí)監(jiān)控量測(cè)，隨時(shí)掌握隧道周圍圍巖的變形情況。

③隧道開挖時(shí)，應(yīng)進(jìn)行爆破振動(dòng)監(jiān)測(cè)，及時(shí)反饋信息，調(diào)整爆破參數(shù)，減輕爆破振動(dòng)效應(yīng)，從而確保隧道施工安全。

2)隧道施工結(jié)構(gòu)體自身的安全風(fēng)險(xiǎn)分析

①優(yōu)化施工方法:通過對(duì)鉆爆法的各種施工方法進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算分析，條件允許的情況下最好進(jìn)行試驗(yàn)段研究來確定適合該工程的最優(yōu)施工方法。

②為了對(duì)設(shè)計(jì)階段地質(zhì)資料進(jìn)行補(bǔ)充和證實(shí)，施工過程中必須采取超前地質(zhì)預(yù)報(bào)，要以地質(zhì)分析方法為基礎(chǔ)，參考長(zhǎng)、短期地質(zhì)超前預(yù)報(bào)，組成完整的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)技術(shù)體系。

③施工建設(shè)單位應(yīng)加強(qiáng)施工人員的綜合素質(zhì)培養(yǎng)，提高施工人員的風(fēng)險(xiǎn)防患意識(shí)，并制訂相關(guān)的緊急預(yù)案，在出現(xiàn)危險(xiǎn)情況時(shí)能及時(shí)進(jìn)行處理，使風(fēng)險(xiǎn)損失降至最小。

④隧道工程項(xiàng)目建設(shè)各方應(yīng)經(jīng)常積極主動(dòng)溝通，合理協(xié)調(diào)各方關(guān)系，制訂合理的工期，落實(shí)工程建設(shè)資金，使項(xiàng)目得以順利實(shí)施。

5 結(jié)論

通過對(duì)金牛山隧道下穿京福高速公路施工風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)、分析、評(píng)價(jià)及控制措施研究，可得到如下結(jié)論:

1)隧道施工對(duì)周圍環(huán)境尤其是高速公路的影響風(fēng)險(xiǎn)是金牛山隧道下穿京福高速公路最大的風(fēng)險(xiǎn)，而隧道埋置較淺是導(dǎo)致這一風(fēng)險(xiǎn)事故可能發(fā)生的最主要的風(fēng)險(xiǎn)因素。

2)地質(zhì)勘察資料的影響風(fēng)險(xiǎn)是隧道施工過程中的又一重大風(fēng)險(xiǎn)，針對(duì)具體的工程特點(diǎn)，采用長(zhǎng)短結(jié)合的地質(zhì)超前預(yù)報(bào)是預(yù)防這一風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生的有效途徑。

3)與隧道施工對(duì)周圍環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn)相比，隧道結(jié)構(gòu)體自身的安全風(fēng)險(xiǎn)也不能忽視，尤以施工方法的選取風(fēng)險(xiǎn)最大，因此，應(yīng)結(jié)合隧道具體的地質(zhì)條件，比選和優(yōu)化出最優(yōu)的施工方法。目前，隧道采用三臺(tái)階法施工，實(shí)踐證明，該工法在控制地層變形方面是比較成功的。

［1］閆玉茹，黃宏偉，胡群芳，等.大連灣海底隧道鉆爆法施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2007，26(增2):3616-3624.

［2］同濟(jì)大學(xué).地鐵及地下工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)管理指南［R］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2007.