李 新

（1. 中國核電工程有限公司，北京 100840，E-mail：xinli_2009@qq.com；2. 中國電建成都勘測設計研究院，四川 成都 610072）

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核電地下工程施工風險管控及應對研究

李 新1，2

（1. 中國核電工程有限公司，北京 100840，E-mail：xinli_2009@qq.com；2. 中國電建成都勘測設計研究院，四川 成都 610072）

摘 要：核電項目地下工程既存在常規(guī)地下工程的管控風險，還有其自身的特點，作為工程項目的總承包管理方，如何有效管控，消除施工管理的過程風險，具有重要意義。在對核電地下工程風險管理特點分析的基礎上，針對風險管控的重點及難點，采用風險等級層次識別法，分別對鉆爆法隧洞、盾構法隧洞在安全與進度方面的風險進行了識別，按照項目施工準備階段、啟動實施階段進行劃分，列出了排在前3位的風險等級，提出了相應風險管控手段及應對措施，使進度與安全成為和諧共生的“統(tǒng)一體”，達到了為工程建設服務的最終目標。

關鍵詞：核電項目；地下工程；風險管控；應對措施

伴隨著全球人口的膨脹，人類的共同家園“地球”承載著越來越大的空間、環(huán)境、氣候等壓力，如何在有限的條件下提高對資源、空間的利用效率，滿足日益增加的生產、生活需求，無疑是關乎人類生存、發(fā)展的重要課題。在現(xiàn)有條件下，地下空間的開發(fā)與利用為問題的解決提供了有效的方向路徑。從市政到交通、從石油到電力、從民用建筑到軍事工程，地下工程正在發(fā)揮著越來越重要的作用[1]。隨著地下空間開發(fā)程度、復雜程度的增加，地下工程施工所面臨的工程管理風險也愈發(fā)加大，其具有突發(fā)性、造成損失較大、發(fā)生后難以控制等特點[2]。

風險管理作為建設項目管理的重要組成部分，對增加項目價值、提高建設活動效率等有著積極的作用[3]。隨著我國地下工程的飛速發(fā)展，地下工程風險的研究也不斷深入，如代春泉等[4]采用層次分析理論計算得到不同工況下隧道施工風險指數(shù)值及風險等級。胡蘭等[5]基于經典概率論及邏輯學，提出了用于隧道及地下工程參建各方關系與風險概率評定的方法。周書明等[6]結合風險評估的基本理論和水下隧道工程的特點，建立一套適宜于水下隧道的風險評估體系。

核電工程項目具有建設周期長、投資規(guī)模大、施工技術復雜、安全要求高等特點。核電工程包括地面廠房、地下構筑物、管溝、隧洞等子項，施工風險包括施工技術風險、施工活動風險、施工管理風險、施工資源風險、施工環(huán)境風險等五大風險因素[7]。核電地下工程由于工藝要求的特殊性，采用隧洞作業(yè)較多，存在其獨特的施工管控風險。國際工程保險協(xié)會的報告指出大部分地下工程事故都發(fā)生在隧洞施工階段[8]，因此對安全裕度、安全等級要求很高的核電項目，如何有效預判、有效管控，消除施工管理過程風險，對工程的順利推進具有重要的意義。

1 地下工程風險管控特點

1.1 常規(guī)地下工程風險管控特點

（1）不利工程地質及水文條件[9]。當施工遭遇圍巖類別較差、軟弱結構、強風化體、涌水、滲透水等時，如采用鉆爆法掘進，可能出現(xiàn)塌方、冒頂?shù)裙こ田L險，采用盾構法時，遭遇孤石、大塊石、基坑、洞內滲水等風險，對施工進度及安全的影響。

（2）有害氣體、危險氣體。施工過程中出現(xiàn)的有害氣體、易燃易爆氣體，對作業(yè)人員及施工安全構成巨大影響，如硫化氫、一氧化碳、甲烷、二氧化碳[10，11]等次生氣體。

（3）施工作業(yè)面狹小、工作面有限。如隧洞掘進、襯砌作業(yè)面空間狹小，工序間銜接緊密，很難大規(guī)模開展、多工序開展施工作業(yè)，受成本及工藝限制，很難開展大規(guī)模的多工作面并行作業(yè)。因此工程進度管控壓力較大，若遭遇突發(fā)狀況，進度風險將進一步擴大。

1.2 核電地下工程風險管控特點

核電地下工程主要包括為滿足循環(huán)冷卻水運行要求的取排水隧洞、溝道、取排水構筑物等，通常明挖、暗挖施工相互組合、交叉，明挖包括大開挖放坡、垂直基坑，暗挖包括鉆爆法、盾構法掘進等，多種施工工藝并行，使得各子項間形成連續(xù)、連通的系統(tǒng)工程，由于核電廠系統(tǒng)眾多，要求將各系統(tǒng)緊湊布置，以滿足運行需求，因此地下工程具有以下特點：

（1）子項間交錯布置，交叉施工。各子項空間上具有“多層次、多交叉”的特點，且工程進度壓力大、施工安全管控風險高。典型子項空間布置如圖1所示，在-16.5m至8.0m（場平標高）的立體空間內布置有4層隧洞（溝道），且在平面和高程上的距離較?。?0m內）。由于子項間交錯布置，作業(yè)面緊鄰，需統(tǒng)籌考慮各子項的施工安排，進度風險較大；由于工期緊張，臨近子項需并行作業(yè)，如隧洞鉆爆作業(yè)與正上方溝道爆破、土建同時推進，爆破震動控制要求更高，施工安全風險更大。

圖1 隧洞及溝道典型剖面（單位：m）

（2）與周邊運行設施緊鄰，安全等級較高。隧洞周邊、基坑周邊運行設施較多，且相對距離較近，對安全的保證裕度要求較高。如在隧洞正上方存在明挖溝道、重件道路、維修車間、木工房，深基坑周邊20m范圍內存在已建機組投用的500KV高壓線鐵塔、10m范圍內存在供水管線、電纜、變電站等，緊鄰在運設施的存在，造成盾構機等大型施工機械進出及吊裝的難度加大；為減小爆破震動影響，需控制鉆爆法隧洞爆破震動速度；對于軟基基坑，需控制深基坑的位移及變形，避免超過規(guī)定閾值。

（3）隧洞淺埋及偏壓、不良地質體及滲透水、進出洞口存在陡坡。由于核電工藝的要求，其取水、排水隧洞的埋深相對較淺（埋深為4.5m～14m），且由于隧洞上方存在道路、溝道等，隧洞淺埋的同時多伴隨有偏心壓力荷載，通行的重型車輛荷載達到上百噸；受地勘條件的限制，時常出現(xiàn)綠泥巖、卸荷體、強風化帶、IV類及V類圍巖等不良地質條件，又由于工程靠近大海，施工需考慮強滲透水對作業(yè)的影響；在與隧洞連接的構筑物基坑邊坡較陡，邊坡坡比達到1:0.2，爆破震動的影響，裂隙和浮石較多，因此必須對洞口段進行相應的處理后才能保證安全進出洞。以上多重風險的疊加，造成工程管控的難度進一步加大。

（4）施工邏輯順序要求高，工程統(tǒng)籌難度大。由于分層子項及連接子項較多，各子項分屬多家施工單位，且施工進度較為緊張，在狹小的空間內多種施工工藝、多項目齊頭并進，施工管控及協(xié)調難度凸顯，因此需對施工布置、順序安排進行統(tǒng)籌考慮，尤其是涉及鉆爆隧洞出渣、襯砌的道路布置、盾構掘進的機械、管片通道布置，以便工程結束后，將工作面移交下一個子項施工，作為工程總承包管理方需對工程具有整體的宏觀把握，理清邏輯順序及交叉關系。

2 風險管控及應對措施

風險管控及分析的方法包括：層次分析法、專家打分法、模糊綜合評價法、蒙特卡羅模擬法、敏感性分析法等。本文主要是采用風險等級層次識別法，對某核電站隧洞及深基坑工程的安全風險、進度風險進行識別，并通過對各級風險所包含的次級風險進一步分解，進行評估及細化，根據(jù)風險預警，提出相應應對措施，并加強施工過程管控。

2.1 工程概況

某核電站循環(huán)冷卻水系統(tǒng)眾多，單條隧洞引水流量都很大。選擇具有代表性的地下工程進行研究，隧洞工程包括3個子項UPN、UPP、W1/W2UQN，共計8條隧洞，內徑分別為6.5m、2.0m、6.1m，其中UPN、UPP采用鉆爆法掘進，W1/W2UQN采用盾構法掘進?；庸こ贪?個子項UPD、UQA、UQB、UQF、UQX，前3個基坑為硬質巖爆破開挖成型，后兩個為軟基豎井支護成型。工程概況見表1。

表1 工程概況

2.2 工程管理風險識別

2.2.1 風險間內在關系與總體思路

風險識別是工程項目風險管理人員對項目風險進行識別的源泉，在風險管理之中具有基礎性的作用和功能[12]。在地下工程的施工中，進度和安全經常是一對相輔相伴的矛盾統(tǒng)一體，趕工搶進度將會造成安全風險的增大，而安全事故造成的停工停產無疑會使進度壓力驟然增加，因此如何處理好兩者的辯證關系，使得“矛盾體”變?yōu)椤敖y(tǒng)一體”，實現(xiàn)二者的和諧共生，達到為工程建設服務的最終目標，顯得尤為重要。對于核電項目的地下工程，兩者的矛盾關系更是凸顯，由于子項較多、場地狹小，子項間交叉布置，前一個子項的完成節(jié)點往往是鄰近子項的開工節(jié)點，一旦緊前工序拖期，將會形成“多米洛”效應，使得整個系統(tǒng)工程的周期全面滯后，因此要將矛盾轉化為生產力、化繁為簡，就需要對工程風險的管控有一個系統(tǒng)分析和梳理，使得工程按既定計劃向前推進。

由于安全風險與進度風險不是單純孤立的，并且在項目開展的不同階段，其關注的重點也有區(qū)別，因此將地下工程的風險按照項目施工準備階段、實施階段進行劃分，抓住關鍵因素與重點環(huán)節(jié)，力求專項突破?？傮w思路是在重點風險識別的基礎上，再對其進行分解細化，根據(jù)所處的具體階段進行專門管控，這與核電工程管理要求的“事前控制、事中控制、事后控制”的分層分解控制思路是一脈相承的，通過事前控制達到“防患于未然”的目的，通過事中控制將風險杜絕于生產過程中，通過事后控制進行經驗的梳理與教訓的總結，查找問題的疏漏與薄弱環(huán)節(jié)。

2.2.2 安全風險與進度風險識別

施工準備階段，是指項目正式開工前的施工準備階段，為了使工程按照計劃節(jié)點開工，做好前期部署，避免拖期以及開工后中途停工的“半拉子”工程，需精心準備、周密策劃。施工實施階段，是指項目開工后的推進階段，為使項目正常推進，將各類重大的風險提前預判，采取針對性措施，即是事中控制階段，直接決定工程的成敗。

采用風險等級層次識別法，對鉆爆法隧洞與盾構法隧洞的施工準備階段風險識別（主要列出前3位的風險），見表2。

可以看出，鉆爆隧洞施工準備階段的風險主要集中在場地的使用需求以及施工進洞準備方面，例如由于41UPN隧洞進洞口位于UQA（隧洞出口端）一側的坡比為1:0.25，高度26m，位于UPD基坑（隧洞進口端）一側的邊坡坡比1:0.25，高度24m，且進洞口一側地質條件較差，基本為IV類與V類圍巖，還包括6條隧洞（見圖2）、最小間距僅1m，若進洞方案、施工選擇不當，將會造成洞口塌方等嚴重事故；鉆爆法施工階段的風險主要集中在不良地質、淺埋、小轉彎半徑、交叉作業(yè)等方面，如UPN設計圖紙IV類以上圍巖為180m，而實際施工完成后，進行統(tǒng)計達到315m，由于不可預知的地質風險，造成安全風險、進度風險陡增，又如41UPN最小轉彎半徑僅13m，給襯砌及鉆爆施工均造成較大的影響。

表2 地下工程風險管理識別

圖2 UPD端基坑隧洞進口示意（尺寸單位：m）

由表2可以看出，盾構法隧洞施工準備階段的風險主要集中在基坑施工、移交以及盾構機吊裝、制造等方面，例如盾構機始發(fā)井（工作井）與臨近的虹吸井基坑共同開挖、支護，造成工程量急劇增大，需統(tǒng)籌兩個子項齊頭并進、交叉作業(yè)，同時基坑存在滲透水、粉砂層等，安全風險高，對工程進度的制約較大；盾構施工階段主要面臨的沉降變位與塊石孤石、塑料排水板等客觀不可控風險，同時出洞口閘門井基坑的完成進度，能否順利移交直接影響盾構機能否順利出洞，如在隧洞進出口各100m的范圍內存在地基加固的塑料排水板，對盾構的正常掘進構成潛在風險，又如隧洞上方的過大沉降將直接影響其上的道路通行以及管線運行，基坑的過大變位將對鄰近的500KV高壓線鐵塔運行造成重大安全風險。

2.3 風險應對及管控手段

為了有效管控與消除施工風險，需要在施工準備階段及施工實施階段三級風險識別的基礎上，對各級風險所包含的次級風險進一步分解，并進行評估及細化，形成層次分明、風險等級大小明確的風險管理及應對體系，如在鉆爆法隧洞中安全風險的施工進洞風險進一步進行分解后，其次級風險包括爆破飛石、邊坡滑塌、浮石滾落等風險，根據(jù)風險預警，提出相應應對措施，并加強施工過程管控。

采用風險等級層次識別法，通過對風險的二次評估與細化，在明晰了相應的進度風險與安全風險基礎上，針對各類風險采取有效的控制措施，風險應對及管控關系見圖3。

圖3 風險應對及管控關系

2.3.1 進度風險的管控措施

（1）嚴密的進度邏輯計劃。運用P6計劃軟件，針對整個隧洞、管溝、深基坑等整個通水系統(tǒng)編制三級管控計劃，將各子項的邏輯關系以及施工工藝安排直觀反映出來，并根據(jù)該計劃反向倒推各條路徑的實現(xiàn)所需的先決條件，如圖紙需求進度、基坑開挖、加固支護的分區(qū)及移交等，將協(xié)調的項目及內容直觀地呈現(xiàn)，以加強定向攻關力度。

（2）統(tǒng)籌的策劃與規(guī)劃。由于各子項“布置緊湊、交錯縱橫”，且參建施工承包商較多，臨建、施工通道（道路）、水電管線、材料堆放等直接制約到工程的順利推進，存在隧洞施工坡道占用基坑結構空間、盾構行車軌道延伸至基坑結構空間等情況，因此必須做到“規(guī)劃先行，施工跟進”，結合進度計劃關鍵路徑、節(jié)點工期，統(tǒng)籌協(xié)調現(xiàn)場策劃布置及移交事項，主要從總平面布置、道路規(guī)劃、階段劃分等方面進行細致、周密的策劃。

2.3.2 安全風險的主要管控措施

（1）專家會議論證及評估。在地下工程施工中，需針對不同的施工工藝編制專項的施工方案，除滿足國家法規(guī)要求的需對深基坑、地下暗挖工程、高邊坡等方案進行專家論證的方案外，在核電地下工程中，對風險等級較高、施工環(huán)境特殊的方案，仍需組織專家論證及評估，充分發(fā)揮專家的“智庫”作用及決策咨詢作用，為工程順利推進保駕護航。如鉆爆法隧洞進洞過程中，針對不良地質體（IV類與V類圍巖）、小間距隧洞（最小間距僅1m）進洞的方案進行了專家評審會，為安全進洞提供了有效的支撐作用。

（2）施工監(jiān)測與監(jiān)控等信息化手段。將現(xiàn)代化的監(jiān)測與量控技術手段運用到施工過程控制中，充分發(fā)揮信息時代的資源信息傳遞與精細化管控作用，做到動態(tài)掌控，針對施工過程中的位移、應變、應力、沉降、毒害氣體等方面，對深基坑、洞挖、隧洞上方地表、周邊建筑物等進行相應監(jiān)控，編制專項方案，安排專業(yè)隊伍進行實時監(jiān)測，將預警信息反饋到施工過程中，實現(xiàn)“監(jiān)控量測—信息反饋—指導施工—安全生產—進度推進”的良性發(fā)展態(tài)勢。

（3）完善的應急與應對措施。針對地下工程施工特點，在深基坑、鉆爆、盾構施工過程中存在較大風險，包括防洪排澇、塌方、冒頂、滲漏滲水等突發(fā)狀況，編制相應的應急預案與應對措施，充分交底，并配備齊全應急物資，將工程風險控制到最低程度，確保在緊急情況下，安全高效處理處置，為工程順利推進奠定堅實基礎。

3 結語

本文提出了基于核電地下工程的“風險等級層次識別法”，其本質是對各級風險所包含的次級風險進一步分解，并進行評估及細化，形成層次分明、風險等級大小明確的風險管理及應對體系，并對鉆爆法隧洞、盾構法隧洞在安全與進度方面的風險進行了識別。

對于核電地下工程，在明晰了相應的進度風險與安全風險基礎上，針對各類風險采取有效的控制措施，主要包括：嚴密的進度邏輯計劃、統(tǒng)籌的策劃與規(guī)劃、專家會議論證及評估、施工監(jiān)測與監(jiān)控等信息化手段、完善的應急與應對措施等，從而形成定向合力，推動工程建設又好又快發(fā)展。

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李 新（1983-），男，工學博士，工程師，研究方向：水工結構及地下工程，工程項目管理。

Risks Control of Nuclear Power Underground Construction Projects

LI Xin1，2
（1. China Nuclear Power Engineering Co.，Ltd，Beijing 100840，China，E-mail：xinli_2009@qq.com；2. Power China Chengdu Engineering Corporation Limited，Chengdu 610072，China）

Abstract：Risks of nuclear power underground projects has the unique feature. For general contractors，to control construction risks effectively is very important. Based on the characteristics of nuclear underground projects，aiming at the important points and difficult points of the risk control，this paper identifies risks of blasting method and shield method respectively using risk hierarchy identification method. The paper identifies the risks of construction preparation stage and project execution stage. Top three risk levels are listed and，corresponding control means are proposed. Risks control means include tight schedule plan，time assessment and refinement of risk，demonstration and evaluation of expert meeting，so that make schedule and safety as the unity of harmonious coexistence，to reach the goal for the purpose for construction service.

Keywords：nuclear power project；underground project；risk control

作者簡介：

基金項目：中國電力建設集團公司資助重大項目（JIZX-3）．

收稿日期：2015-11-02．

中圖分類號：TM623

文獻標識碼：A

文章編號：1674-8859（2016）01-109-05

DOI:10.13991/j.cnki.jem.2016.01.020