基于實例分析的地鐵工程風險與保險研究

王 蜜 潘 泓

（1.中國人民財產保險股份有限公司廣東省分公司，510635，廣州；2.華南理工大學土木與交通學院，510635，廣州∥第一作者，工程師）

我國地鐵工程大規模建設的態勢會持續相當長時間。由于人們對地質環境認識的局限性以及現有施工方法無法保證完全的適應性，這種工程認識與實際環境的差異性為地鐵建設帶來較大的不確定性，這種不確定性就是工程風險。地鐵建設過程中的風險因素要高于其它地面工程。地鐵建設及其相關的工程保險在我國已經有十余年的歷史，在此期間上海、廣州等地的地鐵工程先后發生大規模甚至是災難性的事故，這些事故不僅讓保險行業切實體會到地鐵風險的巨大，也促使人們更重視地鐵建設過程中的風險管理工作。

在目前條件下，脫離實際事故談風險管理會造成工作空洞并難以形成適應實際施工的風險管理措施。

通過十余年的發展，我國城市軌道交通工程已經積累了一定數量的事故素材，風險事故是所有風險因素綜合作用的結果。本文希望通過系統整理事故數據，展開研究，試圖找出工程保險實施過程中需要關注的風險及其發生的一些規律。從統計數據看，超過83%事故的原因與地質水文有關。事實上，地質環境的復雜性以及施工成本限制幾乎無法讓人們隨時隨地地了解施工環境的實際特點與狀態。而參與的人是有思維定勢的，所使用的工法、設備通常是根據設計定制出來的，這樣就無法保證主觀上完全的適應性；這還不包括人們對地質環境的認識深度和工法設備控制手段的局限性以及機器設備材料可能存在的工藝和材質缺陷或問題，從這個意義上說，地鐵工程的風險是必然的。但是風險的種類和發生的頻率、規律、內在聯系卻需要通過技術、積累來認識，并以此作為未來城市軌道交通風險工作定量、深化的基礎。

1 地鐵工程風險管理的主要方法與問題

我國在20世紀末期陸續展開地鐵安全風險及其相關學科的研究，毛儒是國內最早接觸隧道風險理論的學者，他寫了不少論文介紹發達國家隧道工程風險管理的動態和經驗；黃宏偉等在地下工程安全風險研究方面開展了大量工作，如風險的接受準則、風險管理軟件開發、工期風險、地層變異風險研究等；仇文革、何川等撰寫了比較系統的隧道施工對鄰近結構物影響的文獻。

綜上所述，雖然我國地鐵工程風險管理與保險工作起步較晚，但其特有的生命力得到了學術界的高度關注，已經取得較多階段的研究成果，但是在實際工作中還存在以下問題：

（1）國家層面缺乏規范的安全風險管理體系；

（2）風險評價定量化困難及可信度低；

（3）基于變形控制的風險管理手段缺乏；

（4）保險公司沒有系統進行風險管理和事故分析的數據積累，工程保險缺乏交叉專業支持，其特點與優勢沒能完全發揮，保險工作停留于工程管理的表面，無法滲透進施工的節點，其效能有待提高；

（5）缺乏結合工程、保險、經濟、管理的綜合風險管理理論體系。

隨著我國地鐵建設的發展，已經在事故方面有一定積累，基于事故實例的分析能夠幫助參建單位、保險人在一定程度上實現有依據的風險認知，進而結合現有的條件、技術手段，有的放矢地進行風險選擇與風險控制，并在此基礎上為工程保險的深度發展做積累。

2 基于實例的風險分析

從全國范圍看，事故頻繁的地鐵項目主要位于廣州、深圳、上海。其中廣州地鐵的事故涉及面較其他城市廣，損失面涵蓋了各種工法的隧道、車站、聯絡通道、機電設備、第三者財產損失等。其他城市的地鐵事故則多以施工造成第三者財產損失為主。為了體現數據分析的全面性和過程性，筆者結合自身工作經驗，連貫選取廣州市自1995—2011年的軌道交通工程數據作為樣本展開分析。

2.1 廣州市軌道交通工程1995—2011年事故綜合分析

2.1.1 總體事故趨勢分析

2.1.1.1 事故數量

在1995年1月至2011年11月期間，作者能統計到的廣州地鐵發生與工程相關損失事故（本文中簡稱事故）共計215起，各線事故分布如圖1所示，年事故量對比示意圖見圖2。

圖1 1995—2011年廣州地鐵各線的事故發生示意圖

從圖1和圖2中可見，廣州地鐵在過往16年多的建設中，事故發生經歷了逐步上升再逐步回到平穩的過程，其中1、2號線的事故量不多，但是因隧道或基坑施工導致的第三者財產損失較為嚴重，甚至有單個事故的損失記錄一直居地鐵建設歷史之最；2003—2006年間開工建設的3號線和4號線大學城專線項目把地鐵事故發生量拔高到峰值；根據統計，在1995—2011年間，前述2003—2006年中發生的地鐵事故占比48%。由于3號線建設中業主采用最低價中標的發包方式，給項目的風險管理帶來不利的影響。通過事故的數量說明，業主管理經營的方式方法是控制地鐵工程主體風險的重要因素。地鐵3號線的事故量占全廣州地鐵事故總量的約40%，且事故種類繁多，除了較大量的施工造成環境損失事故之外，還有相當比例的工程結構事故、施工機械事故。從地鐵4號線（區別于大學城專線）開始，隨著地鐵業主風險意識和風險制度的強化，廣州地鐵的事故量逐步趨穩。2009年前后，由于近4條新線同時進入主體施工期，期間因施工造成第三者財產損失事故增多，隨著工程進展，事故又逐步歸零。

圖2 廣州地鐵年事故量對比示意圖

2.1.1.2 事故集中度分析

從圖3的事故集中度分析可以看出，地鐵開工建設的2年內事故量逐步攀升。從工期安排上看，一般從開工后第二年的下半年至第四年的上半年是大規模土建期，隨著土建規模加大，因施工造成的第三者財產損失事故數量激增。隨著施工經驗加強、土建工程逐步完工、后期機電工程進場，事故發生曲線會出現轉折點。工程進行到第四年前后，事故會發生拐點，其中，由于機電安裝工程進場，施工性質發生變化，有的工程因為機電設備事故增加，反而在這個時期事故量上升。3號線工程發包的策略性變化，對事故發生起了激發作用，其事故主要集中在土建部分，所以在進入土建大開挖期后事故頻發，直至機電設備進場施工后事故量才陡然下降。

從圖4可見，8—12月是廣州地鐵事故發生較為集中的時候。

2.1.2 各種事故占比分析

主要事故種類及占比如圖5所示。在16年的建設歷史中，車站、暗挖／盾構隧道施工事故占比高達66%，涉及主體結構、第三者責任、圍護結構、豎井、聯絡通道等各個方面。個別線路的建設過程中幾乎每個工區都發生了2起以上的事故。

圖3 1995—2011年廣州地鐵各線事故分布

圖4 1995—2011年廣州地鐵事故月分布圖

圖5 1995—2011年廣州地鐵各類事故占比

各類事故中，因施工造成環境損失的事故占比達66%，如圖6所示。

從圖6及圖7可見，施工造成環境影響事故，也就是保險合同需要承擔相應經濟賠償責任的與施工直接相關的意外事故造成第三者財產損失事件，在地鐵施工中屬于頻發事故，且在總體事故中占主要部分。根據其他主要城市的地鐵建設經驗也驗證了這個事故特征。由于施工造成環境影響不僅是一個工程技術問題，也是一個社會問題，加上工程造價、工程管理等實際情況的約束，施工造成環境影響幾乎不可避免。這種風險的存在并不是工程技術不能解決，而是對地面環境風險源的治理需要承包商投入大量資金，如果在前期不能對比證明這種治理風險源的費效比，就很難從經營管理的層面引導承包商消除風險，承包商廣泛存在的“賭博”心理以及建立在這種認識水平上的工程管理文化往往是最大的風險源。

圖6 1995—2011年廣州地鐵因施工導致第三者財產損失事故占比

圖7 造成環境影響事故占比示意

2.2 廣州地鐵工程1995—2011年主要事故特征分析

2.2.1 基坑事故特征分析

本文所述的基坑包括車站基坑、明（蓋）挖隧道基坑和各類豎井，從匯總的事故信息中可見，基坑事故占比超過40%，其造成的經濟損失也很大。例如2000年12月9日2號線越秀公園站基坑事故、2004年4月1日的3號線瀝滘站基坑事故和2009年10月4日的6號線如意坊站基坑事故，報告損失都超過1 000萬元。

2.2.1.1 基坑地質環境

從現有資料統計看，基坑地質環境中存在砂層、淤泥層、殘積土層情況時施工風險明顯偏大，廣州地鐵基坑事故中約30.15%的事故與前述地質情況直接相關。除此之外，地下水也是廣州地鐵基坑施工的重大風險源，不良地質正是因為水的作用才會變得不良，非常不利于基坑穩定，在底板完工前，會導致基坑處于不穩定狀態。在筆者目前掌握的資料中，85%以上的基坑事故發生于開挖土方的過程中。此外，由于廣州處于珠江三角洲沖積平原地區，地表水系發達，地下水相互連通，這往往導致地下水位隨著漲退潮變化，甚至當臺風襲擊時也有可能因為風暴潮影響造成基坑事故；南方多雨，長時間降雨浸泡導致基坑失穩的案例在雨季比較常見。

2.2.1.2 基坑施工造成環境損失分析

地鐵作為城市交通基礎設施，其建設環境復雜、施工場地狹小，不少車站、出入口、豎井均坐落于城市中心區域，其地理環境決定了基坑施工造成環境損失的頻發性。

為了直觀顯示出事故的背景，本文將基坑工程的地質情況作為事故基礎原因，在此基礎上做了分類匯總，參見圖8及圖9。

圖8 基坑造成環境影響的事故分類

圖9 隧道區間施工事故分類示意

可見，花崗巖殘積土、淤泥、砂層這三種地質環境的施工風險很大。除了地質風險意外，客觀上，地面建筑物本身的基礎形式、結構強度是決定損失程度的重要基礎；此外，不明地下水的作用導致基坑失穩的風險值得重視。在廣州地鐵2號線、3號線、6號線等建設過程中多次出現因為施工場地周邊環境復雜，累積沉降導致基坑周邊地下管道破裂涌水最終造成基坑事故的案例。

2.2.2 隧道施工事故特征分析

實際上地鐵的隧道除了正線隧道以外還有聯絡通道以及車站出入口通道等，通過盾構或暗挖掘進。從宏觀上看，隧道事故主要因為2種因素導致：一是地質變異，例如隧道掘進過程中發現掌子面前方地質情況與設計內容不符；二是人為操作或機械原因，例如操作失誤、盾構機選型不當等。

2.2.2.1 圍巖性質分析

砂層、淤泥層、花崗巖殘積土、泥質砂巖這一類不良地質以及與之相關的地質變異，是隧道施工的重大風險源。在廣州地鐵3號線和4號線中有62.5% 的事故與前述地質有關，而這兩條線路的事故量占了全部事故的50.6%。

此外，與基坑事故類似，水在隧道施工風險中扮演催化劑的角色。例如礫質黏土，在正常條件下其穩定性良好，一旦遇水，就容易軟化，如果被水浸泡就會呈流砂狀。此外，隧道圍巖中裂隙水與周邊水系貫通，為施工帶來風險也非常常見。從過往事故經驗看，之所以7月—9月份是事故發生較多，就與這個時間段臺風經常帶來長時間強降水，地基被長時間浸泡、珠江水系在汛期的高潮位相關。

2.2.2.2 施工造成環境損失分析

在不良地質中的隧道施工，應當充分分析人－機－環境風險。在廣州地鐵3號線某盾構區間的建設過程中，事故的集中爆發詮釋了這一點的重要性：該盾構區間是當時在建的亞洲最長盾構區間，這個區間的工程地質情況很差，出現了硬塑殘積土、淤泥、砂層和150～160 MPa的花崗變質巖的組合地層；在盾構機掘進截面上形成了上軟下硬的局面，承包商采用兩臺“海瑞克”土壓平衡盾構機掘進，在進入這段地層后即發生掘進困難，掘進速度一度以c m計算；每隔2～3天頻繁地停機更換刀具，加速了機頭部位的土體擾動，造成地面沉降加劇。在這個區間從2003年－2007年長達4年的艱難掘進過程中，總共造成沿線約80座建筑物的損壞。

盡管造成地鐵施工事故的原因是復雜的，但是歸根結底，施工環境特別是地質水文情況是風險的載體，從地質方面考量施工風險易于入手，便于匯總分析事故數據。

3 研究結論與建議

3.1 重視從人－機－環境系統的角度分階段看待地鐵施工風險

人－機－環境系統是我國著名學者錢學森在1985年首次提出的，是應用系統科學思想和系統工程方法正確處理人、機、環境三大要素的關系。這種方法在隧道工程和相關的風險領域鮮有應用。在土建工程控制和管理過程中，前述系統可以被簡單歸納為：地質是基礎、設備是關鍵、人是根本。

從這個角度看地鐵工程風險，地質即施工環境風險是總源頭；“機”工法和設備是風險的調解器，風險以施工環境為基礎，根據工法和設備的適應程度縮小或者放大；人（施工人員和工程管理）是根本，對工程的認識、工法的選擇、設備的操作、施工組織等都有賴于“人”。可見地鐵工程的風險是圍繞“環境”為基礎，以“機”為軸，以“人”為驅動力的一個復合體。地鐵施工風險應當分階段、分層次處理，避免用國外的經驗或者一成不變的理論直接運用于項目管理。

3.1.1 施工初期

對風險認知和判斷應該立足工程全局，把項目作為一個整體來研究，關注資金流轉、發包分包、工期進度、控制性、難點工程、關鍵工法這一類對工程實施有全過程影響的風險節點，對一些決定性的風險點作出趨勢性判斷。對車站、區間的損失風險的研判可以借鑒以往事故數據分析得出的平均數據加乘施工難度經驗系數得出量化的結論；而對于施工的環境影響，可以借用巖土力學、經濟學計算方法把損失量化，再與預計的修復施工或拆除施工作比較，以此作為進一步處理的依據。這個方法的應用作者在《隧道施工造成的環境損失分析理論在工程保險中的應用研究》一文中做了介紹。

3.1.2 施工過程中

施工中的風險應該主要關注細節，特別是有事故及事故征兆發生時，應及時收集相關的工程技術信息，掌握和分析事故的原因、過程是十分重要的。作者所在的工作團隊在廣州地鐵3號線工程的風險控制實踐中，采用把事故管理、風險管理相結合的模式，從事故看風險點，將一次事故暴露的隱患類推至全線，聯合地鐵業主推行風險排查、風險質詢機制，做了一些有益的嘗試。

3.1.3 施工結束

施工結束后，須重點把發生事故的時間、規模、規律等信息加以總結。目前制約我國風險專業，特別是工程風險專業發展的瓶頸之一就是缺乏系統的風險數據歸納總結。

風險分析應當抓住重點進行。例如地鐵工程結構事故，盡管發生事故的原因復雜多樣，但最終基本上可以按照地質（即施工環境）的情況予以準確分析。在此基礎上，就可以把設計、施工、監測的數據結合巖土、結構力學的方法，實現風險管理的量化。

3.2 地鐵工程險純風險損失率計算的改進建議

在目前我國的地鐵工程市場上，購買工程保險仍然是業主或承包商實施風險管理的主要手段。工程保險能夠幫助建設單位、承包商有限度地實現風險在財務上的轉移，從這個意義上說，保險管理應當位居工程管理的上游地位。但是在實際操作過程中，工程險的很多工作（例如：日常風險管理、事故處理）又需要與工程管理、工程技術形成較為緊密的結合。工程學是非常注重實踐經驗積累的學科，往往靠實踐來引導理論形成，實際工作告訴人們，單依靠保險、經濟學的專業知識，是很難讓工程保險這類專業險種在我國市場中深入發展的，不進行案例分析、數據總結的工程險是很難得到深化發展的。

目前用于指導地鐵工程保險定價的純風險費率計算表是保險行業經過積累于2008年前后推出純風險技術文件，作為直接應用于一線銷售的支持文件純風險損失計算方法的改進應當與地鐵工程險定價模型的建立相結合，嘗試從以下幾個方面開展工作：

（1）全行業的數據整理，盡可能按照統一口徑將地鐵工程歷史事故數據匯總，按照事故模式分類確認純風險損失計算點；

（2）通過精算和事故數據的統計分析，確定每個純風險損失計算點的損失概率；

（3）通過事故數據統計分析和專家討論，建立完整的純風險損失經驗系數表，讓經驗系數有科學依據；

（4）將純風險損失表的定義、術語、標準與工程技術規范接軌。

隨著保險不斷滲透進工程建設領域，通過一定時間的積累，保險行業可能具備一種跨行業、全方位的風險經驗積累，這是保險的優勢。風險管理的理論目前還非常不完善，細化到與各種專業相匹配的風險管理手段更為缺乏。把跨專業的理論知識通過事故經驗聯系在一起，實現專業交叉并由此引申出理論的創新，這就顯得非常有意義。

［1］ 竺維彬，鞠世健.地鐵盾構施工風險源及典型事故的研究［M］.廣州：暨南大學出版社，2010.

［2］ 彭立敏，安永林，施成華.近接建筑物條件下隧道施工安全與風險管理的理論與實踐［M］.北京：科學出版社，2009.

［3］ 黃宏偉，陳龍.隧道及地下工程的全壽命風險管理［M］.北京：科學出版社，2003.

［4］ 朱滬生.上海軌道交通網絡化運營中的安全管理與風險控制［J］.城市軌道交通研究，2012（10）：1.