張建成

(上海市城市建設(shè)設(shè)計(jì)研究總院，上海 200125)

0 引言

隨著城市擴(kuò)張、人口增長(zhǎng)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，水資源供求不平衡問(wèn)題成為影響城市生存與可持續(xù)發(fā)展的一個(gè)重要因素。引水工程作為調(diào)節(jié)區(qū)域水資源時(shí)空分布不均、實(shí)現(xiàn)水資源合理配置的重要手段，備受各國(guó)政府的關(guān)注。而引水工程通常是一項(xiàng)涉及空間尺度十分廣泛的多目標(biāo)開(kāi)發(fā)利用工程，沿線通常長(zhǎng)達(dá)數(shù)百千米甚至上千千米，沿途輸水建筑物和輸水設(shè)施種類復(fù)雜，數(shù)量繁多，社會(huì)影響范圍廣，使得引水工程成為風(fēng)險(xiǎn)較高的工程項(xiàng)目。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估對(duì)工程可能發(fā)生事故的概率、產(chǎn)生的原因、計(jì)算和分析事故可能造成的后果及影響程度等進(jìn)行分析和研究，因此風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理對(duì)于引水工程是十分必要的。本文以西江引水工程為背景，對(duì)工程的主要風(fēng)險(xiǎn)、風(fēng)險(xiǎn)管理等進(jìn)行介紹和研究。

1 工程概況及特點(diǎn)

廣州市西江引水工程是一項(xiàng)大型水利和市政項(xiàng)目，也作為2010年廣州亞運(yùn)會(huì)的配套工程，包括取水口、泵站、輸水干管、配水直管、單雙管線輸水，主干線長(zhǎng)達(dá)47余千米，整個(gè)引水工程穿越佛山市三水區(qū)和南海區(qū)，以及廣州的白云區(qū)，主、支線路的總長(zhǎng)為70余千米，工程總投資接近90億元，該引水工程建成后的引水規(guī)模為350萬(wàn)m3/d。

西江引水工程作為百年大計(jì)的利民工程，沿線涉及河道、堤防、鐵路、公路等眾多障礙物，沿線將遇灰?guī)r、溶洞等不良地質(zhì)。本工程顯著的特點(diǎn)是工程線路長(zhǎng)、投資高、施工工藝技術(shù)復(fù)雜、工期短、質(zhì)量要求高;整個(gè)工程施工難度大，系統(tǒng)復(fù)雜，從而導(dǎo)致其項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)也呈現(xiàn)復(fù)雜多樣化，因此很有必要對(duì)工程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和專項(xiàng)配套管理。

2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估與管理

2.1 工程風(fēng)險(xiǎn)管理體系的建立

該引水工程的規(guī)劃、設(shè)計(jì)、采購(gòu)和實(shí)施階段都必須考慮風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)的管理，以保證風(fēng)險(xiǎn)“合理可實(shí)施至最低”為原則，風(fēng)險(xiǎn)管理包括風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)消除、減弱或者控制，是一個(gè)系統(tǒng)的過(guò)程。風(fēng)險(xiǎn)管理動(dòng)態(tài)過(guò)程，在適當(dāng)?shù)碾A段進(jìn)行反饋、檢討，并對(duì)有關(guān)管理工作作相應(yīng)的調(diào)整，其主要流程見(jiàn)圖1。

圖1 風(fēng)險(xiǎn)管理流程圖

2.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

依據(jù)本工程的特點(diǎn)，按照工程建設(shè)的各環(huán)節(jié)順序分前期準(zhǔn)備、設(shè)計(jì)施工、輸水運(yùn)營(yíng)、工期、投資五個(gè)階段對(duì)工程主要風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和管理。本文著重介紹設(shè)計(jì)施工階段和輸水運(yùn)營(yíng)階段的風(fēng)險(xiǎn)分析和管理。

2.2.1 設(shè)計(jì)施工階段主要風(fēng)險(xiǎn)分析和管理

工程沿線的主要節(jié)點(diǎn)及穿越項(xiàng)目如表1所示。

表1 工程沿線的主要節(jié)點(diǎn)及穿越項(xiàng)目

1)設(shè)計(jì)參數(shù)的選取。

水力計(jì)算:本引水工程的一個(gè)顯著特點(diǎn)是高內(nèi)水壓輸水，水力工況的優(yōu)化比選計(jì)算關(guān)系到結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)施工與運(yùn)營(yíng)期能否達(dá)到輸水量要求。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì):結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在滿足管道正常工作水壓要求的基礎(chǔ)上，要考慮水錘效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)的影響;結(jié)構(gòu)的抗浮設(shè)計(jì):盾構(gòu)隧道的抗浮、泵站的抗浮、沉管的抗浮等。

地基處理設(shè)計(jì):根據(jù)具體地質(zhì)情況對(duì)輸水管道周圍地基進(jìn)行必要的加固設(shè)計(jì)，保護(hù)管道輸水的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

2)沉管施工風(fēng)險(xiǎn)分析。

采用沉管法穿越南沙涌及北江，綜合考慮地質(zhì)、水文、施工工藝等提出以下需要關(guān)注的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題:基槽開(kāi)挖長(zhǎng)，土方量大，基槽穩(wěn)定性;基槽開(kāi)挖時(shí)對(duì)通航的影響;沉管基礎(chǔ)的處理措施與質(zhì)量;水上作業(yè)的施工組織，大型吊裝作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn);汛期對(duì)工程工期進(jìn)度的影響;基槽開(kāi)挖回填對(duì)下游水質(zhì)的影響等。

3)關(guān)于穿越鐵路。

對(duì)穿越影響的控制要有高度的保證，地面沉降控制要求依據(jù)以下鐵路沉降限值:軌面沉降值不得超過(guò)-10 mm;相鄰兩股鋼軌水平高差不得超過(guò)4 mm;在任何情況下，最大隆起量為+10 mm;10 m軌長(zhǎng)范圍內(nèi)，三角坑高差不得超過(guò)4 mm。

穿越方案的選取及實(shí)施要考慮如下的風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題:穿越方案實(shí)施對(duì)工程總工期的影響;穿越方案實(shí)施對(duì)環(huán)境的保護(hù)(尤其是鐵路的正常運(yùn)營(yíng));輸水營(yíng)運(yùn)期的輸水與鐵路的長(zhǎng)期穩(wěn)定。

按鐵路規(guī)定的線路沉降、水平位移，防洪堤的變形要求，建立各級(jí)分類值域，規(guī)定警戒、報(bào)警、停工處理的限定值，評(píng)估設(shè)置觀測(cè)點(diǎn)的規(guī)模和總量，確保鐵路運(yùn)輸安全。

4)盾構(gòu)段施工主要風(fēng)險(xiǎn)。

設(shè)計(jì)方案中的兩段盾構(gòu)有:小塘立交段、官窯立交段。盾構(gòu)法施工進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析:地質(zhì)資料;人員素質(zhì);盾構(gòu)段有關(guān)設(shè)計(jì);盾構(gòu)工期;隧道工作井施工風(fēng)險(xiǎn);盾構(gòu)穿越溶洞及軟弱交錯(cuò)地層的施工風(fēng)險(xiǎn)。

根據(jù)現(xiàn)有地質(zhì)勘查資料，本工程(輸水干線)在和順立交橋與鴉崗泵站處有溶洞的存在，在該不良地質(zhì)條件下穿越時(shí)，要從設(shè)計(jì)和施工兩方面考慮規(guī)避風(fēng)險(xiǎn):勘察資料要滿足設(shè)計(jì)要求，確定溶洞位置;對(duì)溶洞進(jìn)行預(yù)處理;設(shè)計(jì)對(duì)線路優(yōu)化，盡量避開(kāi)或遠(yuǎn)離溶洞;該段的隧道抗浮設(shè)計(jì)要特殊考慮;控制推進(jìn)速度，保持盾構(gòu)掘進(jìn)時(shí)的平衡控制和盾構(gòu)姿態(tài)的穩(wěn)定性。

5)明挖段施工風(fēng)險(xiǎn)。

西江引水工程的開(kāi)挖段長(zhǎng)度要占絕對(duì)大的比重，因此明挖施工的工程風(fēng)險(xiǎn)更是不容忽視。明挖段主要風(fēng)險(xiǎn):基坑放坡及開(kāi)挖由于設(shè)計(jì)參數(shù)有誤或施工不當(dāng)引起坍塌;主管道運(yùn)輸過(guò)程中，因車輛超重、超寬的風(fēng)險(xiǎn);大型管道吊裝的作業(yè)安全;主管道運(yùn)輸所經(jīng)過(guò)的道路和橋梁設(shè)計(jì)承載力不足的風(fēng)險(xiǎn);引水線路所經(jīng)過(guò)的地區(qū)，施工過(guò)程中存在對(duì)既有設(shè)施保護(hù)不足的風(fēng)險(xiǎn)自然災(zāi)害:地震、洪水、臺(tái)風(fēng)和暴雨等。

2.2.2 輸水運(yùn)營(yíng)階段的風(fēng)險(xiǎn)分析和管理

工程建成后的輸水營(yíng)運(yùn)是一個(gè)長(zhǎng)期的過(guò)程，運(yùn)營(yíng)的安全和穩(wěn)定是基本要求，在此基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益的盈利，該階段要考慮的主要風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題有如下幾個(gè)方面:

1)備用水源的反應(yīng)能力。

西江引水工程的建設(shè)主要是考慮替換現(xiàn)有西村、石門及江村水廠受污染的水源，而且工程建設(shè)后保留現(xiàn)有西村、石門及江村水廠的取水構(gòu)筑物，在西江引水工程發(fā)生事故時(shí)作為備用水源予以啟用，但是如果西村、石門及江村水廠備用水源長(zhǎng)時(shí)間不運(yùn)行，在緊急事故啟動(dòng)時(shí)能否保障供水系統(tǒng)安全仍然存在隱患。

根據(jù)建設(shè)計(jì)劃，在西村水廠、石門、江村水廠興建生物預(yù)處理設(shè)施。可以預(yù)見(jiàn)，在生物預(yù)處理設(shè)施運(yùn)行之后，水廠采用現(xiàn)狀水源取水，供水水質(zhì)可以達(dá)標(biāo)，而且從運(yùn)行角度來(lái)講，這3個(gè)水廠在水源水質(zhì)較好時(shí)可作為廣州市供水系統(tǒng)的水源，是經(jīng)濟(jì)合理的且節(jié)省運(yùn)行成本，所以現(xiàn)狀西村、石門及江村水廠水源作為備用水源，不應(yīng)將水源僅僅作為完全停用的備用水源，應(yīng)考慮現(xiàn)狀水源提供部分水量，形成城市的多水源供水，緊急事故時(shí)西村、石門及江村水廠可以盡快投入運(yùn)營(yíng)，保障廣州城市的安全供水。

2)輸水管道貝類生長(zhǎng)。

根據(jù)廣州的氣候、環(huán)境條件等情況，結(jié)合深圳東江水源工程運(yùn)行情況，本工程輸水管道存在貝類附著生長(zhǎng)的情況(可能繁殖速度和數(shù)量驚人)，其棲息特性和生長(zhǎng)對(duì)管道，尤其是混凝土管有一定的危害性。影響管道安全或使用壽命;會(huì)增大管道粗糙系數(shù)，增加運(yùn)營(yíng)成本;死亡后產(chǎn)生腐臭，影響供水水質(zhì)。

除在設(shè)計(jì)中采用防生物固著內(nèi)防腐涂料和運(yùn)營(yíng)時(shí)考慮定時(shí)清洗清除外，還應(yīng)參考深圳東江水源工程的實(shí)例，針對(duì)附著生長(zhǎng)貝類的生物特性進(jìn)行專項(xiàng)研究，采用現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)為主、實(shí)驗(yàn)室分析為輔的方式，確定更為經(jīng)濟(jì)可行的防除方法。

3)輸水管道運(yùn)營(yíng)管理。

輸水管道埋在地下，屬隱蔽工程。隨著城市建設(shè)的發(fā)展，用地的各種沖突和矛盾會(huì)逐漸顯現(xiàn)出來(lái)，交叉工程引起的破壞日益增多，如管線沿線兩側(cè)建造或堆積各種建筑物;大型機(jī)械作業(yè)等引起管道破裂或滲漏等。尤其是廣州西江引水工程屬跨區(qū)域引水，其輸水干管全長(zhǎng)47.09 km，大部分位于佛山市境內(nèi)，小部分在廣州市境內(nèi)，沿線為城市用地，兩市的規(guī)劃建設(shè)的差異會(huì)造成運(yùn)行管理更為復(fù)雜。

為保護(hù)輸水管道，建議兩市協(xié)調(diào)，共同制定西江引水工程管線管理的法規(guī)法令，同時(shí)自來(lái)水公司應(yīng)加強(qiáng)管道巡線工作，把交叉工程引起的管道破裂或滲漏的隱患消除掉。

4)管道爆裂和滲漏的風(fēng)險(xiǎn)管理。

風(fēng)險(xiǎn)事故損失等級(jí)見(jiàn)表2，風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表3，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定見(jiàn)表4。

表2 風(fēng)險(xiǎn)事故損失等級(jí)

表3 風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

2.2.3 風(fēng)險(xiǎn)處理措施

1)成立風(fēng)險(xiǎn)管理辦公室，統(tǒng)一領(lǐng)導(dǎo)和實(shí)施全線工程風(fēng)險(xiǎn)管理;須盡快制定“工程風(fēng)險(xiǎn)清單”，建立“風(fēng)險(xiǎn)登記制度”，盡量列舉分析出本工程將遇到或要解決的所有風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題，進(jìn)行整合安排并有序處理，以保證在安全、質(zhì)量的前提下能按期完成全線工程，同時(shí)對(duì)環(huán)境保護(hù)和經(jīng)濟(jì)成本控制起到相應(yīng)作用。

2)控制PCCP管的制作質(zhì)量，生產(chǎn)期間要隨意抽查進(jìn)行破壞性試驗(yàn)和非破壞檢測(cè)，以保證每一根管的質(zhì)量;在生產(chǎn)期間，保證PCCP管安裝需要的橡膠繩的長(zhǎng)度和均勻性，以保證橡膠圈具有很好的水密性，管道連接成功后，或利用氣壓實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)橡膠圈的氣密性;確保在運(yùn)營(yíng)期間不會(huì)由于外荷載變化或結(jié)構(gòu)本身原因，發(fā)生管線因?yàn)閺?qiáng)度不足而破壞，以及因結(jié)構(gòu)失穩(wěn)而喪失承載能力，以及接頭滲漏等事故。

3)運(yùn)營(yíng)期間如PCCP管接頭發(fā)生滲漏，應(yīng)將膠圈盡量恢復(fù)原位，繼續(xù)起到阻水作用，再對(duì)接口進(jìn)行密實(shí)處理;運(yùn)營(yíng)期間如PCCP管管體發(fā)生爆裂，應(yīng)采用停水換管辦法;運(yùn)營(yíng)期間如鋼管接頭發(fā)生滲漏，應(yīng)對(duì)漏水鋼管進(jìn)行補(bǔ)焊，對(duì)于明管可用打套袖的方法。

4)對(duì)局部堤壩有位移地段，在施工和運(yùn)行期間應(yīng)加強(qiáng)觀測(cè)，發(fā)現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)及時(shí)采取措施，必要時(shí)可考慮采用地基加固;加強(qiáng)管線運(yùn)營(yíng)期間的巡視，嚴(yán)禁破壞管線周邊環(huán)境現(xiàn)狀的行為，如河道采砂、公路超載、建設(shè)廠房、用作棄土堆場(chǎng)和周邊深基坑開(kāi)挖等。

表4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定表

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)西江引水工程的風(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)西江引水工程風(fēng)險(xiǎn)呈現(xiàn)復(fù)雜多樣化，風(fēng)險(xiǎn)比較大，進(jìn)行前期科研工作，要詳盡的勘查、調(diào)研和分析，制定科學(xué)的設(shè)計(jì)、施工方案，制定應(yīng)急防監(jiān)控系統(tǒng)和應(yīng)急預(yù)案，并重視施工和管理。

2)風(fēng)險(xiǎn)管理是一個(gè)動(dòng)態(tài)的過(guò)程，建立和執(zhí)行3A制度。在工程實(shí)施范圍中對(duì)結(jié)構(gòu)物、土體或者結(jié)構(gòu)物位移或者震動(dòng)，以及地下水位的變動(dòng)等進(jìn)行監(jiān)測(cè)控制，若被監(jiān)測(cè)對(duì)象的監(jiān)測(cè)指標(biāo)達(dá)到和超過(guò)警戒水平，工程施工必須立刻停止。通過(guò)以上手段進(jìn)行有效的風(fēng)險(xiǎn)管理，進(jìn)行施工過(guò)程中工程風(fēng)險(xiǎn)的監(jiān)督和控制，合理的規(guī)避、降低風(fēng)險(xiǎn)，保證了工程質(zhì)量、生產(chǎn)安全和工期。

［1］AECOM茂盛建設(shè)技術(shù)集團(tuán).廣州市西江引水工程初步設(shè)計(jì)咨詢?cè)u(píng)估報(bào)告［R］.2009.

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