隧道工程風險評估及控制措施研究

馮亞芬

摘 要：隧道工程往往存在著大量的不確定性風險因素，這些不確定性風險因素加大了施工技術的難度。將風險管理的相關知識應用到隧道工程的建設中，有利于對隧道工程的風險識別、評估與應對。

關鍵詞：隧道工程；風險；評估；控制措施

中圖分類號：U455.1 文獻標識碼：A

隧道工程建設項目是一個投資大、工期長、專業多、涉及面廣的復雜系統工程，且由于在實際的施工過程中往往存在許多不確定和不可預見因素，使得整個工程在安全性方面面臨著風險。對于這些項目進行完善和系統的安全風險管理，可以預見可能出現的危險和災害，從而采取有效地預防和控制措施，甚至啟動相應的應急方案，處理各種風險源所造成的不利后果，使整個項目以最小的成本獲得最大的回報。

1.隧道工程風險評估的基本概念

1.1 基本概念

雖然不同的專業和背景對風險的定義大都不相同，但是風險可通俗定義為：

R=Pf C （1）

式中的R為風險，其具體含義為應盡量避免發生的事故風險值，一般風險值的單位為經濟損失或人員的傷亡數，風險值的單位也可以是單位時間內事故發生所造成的經濟損失或人員的傷亡數量；Pf表示的是系統風險概率或系統失效概率，也可表示為單位時間內系統發生事故的次數或頻率；C表示的是系統發生的事故所損失的風險或者風險后果，或直接表示為工程發生事故的后果，C的含義是工程中所出現的突發事故的危險性的一種度量，其單位一般是事故造成的經濟損失或者人員傷亡的數量。（1）式表明，風險可簡單的看成是工程事故發生的概率與事故所帶來的損失程度的乘積，用數學語言描述的話可表示為：

R=f（Pf ，C） （2）

（2）式中的函數f為乘積函數，這樣風險就定義為事故發生概率Pf 和事故所造成的損失程度C的乘積。

1.2 基本流程

風險的管理流程是一個動態循環的過程，且這個過程應貫穿于隧道施工的整個過程而不能僅限于施工的某個特定階段。風險管理的過程應包含風險辨識、風險的分析與評估和風險的應對三個大部分，詳細步驟如下：

（1）確定隧道施工過程中的潛在風險，一般要確定施工過程中的潛在風險，需要業主、施工單位、設計單位和勘察單位先確定專家組，再由專家組經過仔細地勘察后初步商討施工過程中可能存在的潛在風險并對風險進行商議以制定詳細的風險匯總表。

（2）在得到風險匯總表的基礎上，需要制定合理的風險評估模型對專家組制定的風險匯總表進行風險的評估，并評價潛在風險對于整個施工過程的影響，通過對施工項目存在的潛在風險的評估，能尋找最合理的風險控制措施，并在風險控制措施的基礎上對整個項目施工過程嚴格把控，以達到盡量避免事故發生的目的，也保障了整個項目施工能在預定的時間內順利完工。

2.隧道工程風險評估

2.1 風險辨識

對隧道工程進行風險評估的首要工作為風險辨識。由于隧道施工建設中常發生一些安全事故，嚴重的甚至導致大量人員傷亡，所以在隧道工程建設中，要做到全面無遺漏的風險辨識。考慮到具體的施工過程中的潛在風險因素太多，而且不同的因素往往會使整個問題更加復雜，所以如何將復雜多樣的因素合理的簡化是風險辨識的主要工作內容，以下就此問題簡單介紹兩種方法。

2.1.1 分解原則

分解原則的具體含義為將復雜的事物分解成容易被認知和學習的簡單事物。在目前的隧道施工工程的整個系統中，一般采用的分解方法是將整個工程的系統分解為技術風險、經濟風險、投資風險、資源風險以及環境污染風險等。

2.1.2 專家調查

由于實際工程中的風險評估難以運用實際的實驗方法進行檢測，而且隧道施工中的風險因素具有復雜性和多樣性，所以目前大多運用的是專家調查的方法。先就目前常用的兩種專家調查方法進行簡單介紹。

（1）智暴法。顧名思義，智暴法采用的是集思廣義的方法，通過一定數量的專家進行實地考察，再將專家的意見進行總結匯集，一般可以在專家中成立小組的模式，或者單人考察的模式，最后可采取小組開會的模式，要求參加人不能太多，十人以內較為合適，同時要求參加的專家組人員應沒有任何的壓力與約束，例如可以在小組之內不要設立領導人員。

（2）SWOT分析法。SWOT中字母分別表示的是Strength（優勢）、Weakness（劣勢）、Opportunity（機遇）和Threat（挑戰）。SWOT分析法是一種環境分析法，它的著重點在于不同的項目之間的比較。SWOT分析法首先比較不同項目之間的優勢和劣勢，再通過與本行業的平均水平進行比較以實現風險辨識的目的。SWOT分析法的原則是客觀化，這就要求在分析的過程中不能加入任何的主觀因素，必須要尊重事實。

結合賜敢巖隧道工程實例，依據風險事故發生率的大小，可將風險劃分成5個等級。

2.2 風險評價

在實際的隧道工程中風險評價的方案有很多種，下文就隧道工程中的概率風險評價方案進行簡單介紹。

首先定義風險的發生概率函數為：

Fi（≥xi，t）=∫∞x j fj（xj，t）dxj （3）

式中的fj（xj，t）為風險概率密度函數，其含義為某個事件在某個時刻發生某類風險的概率密度。可推出Fi（≥xi，t）的含義為某個時間在某個時刻發生某類事故所帶來的危險值大于或等于xi的累積頻率。且由于事故發生的累積風險頻率受到多個時刻t的影響，和整個時間的后果可能又有k類影響，所以得到總風險的函數為：

Ri（t）=Σkj =1ai（j）∫0∞ fi（xj，t）dxj （4）

式中的ai（j）為事件造成的某類后果的第k類后果中的第j類的后果因子，其表示的是后果的總體損失價值，單位為人員傷亡數或者財產的損失數量。

例如依據賜敢巖隧道工程實例，見表2，可對施工的風險因素發生及其對施工的影響，劃分等級并判定其施工風險的大小。

3.1 重點風險：隧道涌突水、突泥風險的控制措施

實際隧道施工過程中有著多種風險因素，其中隧道涌突水、突泥風險是最為突出的重點風險。由于實際的隧道施工過程中的突水突泥的形式具有多變性且多樣性，針對不同的形式控制方法也不同，所以在實際施工中要針對事故發生的實際情況采取相應的處理方法，比如沈海復線A7項目部賜敢巖隧道工程中，對隧道涌突水、突泥風險控制措施就比較充分。具體總結如下：（1）加強地質預報，在隧道開挖施工的前期，就應對巖溶及斷層涌突水突泥可能性做一份詳細的評估報告，同時在施工期要加強地質報告，具體要求為加強地表即洞口段的重點斷層處進行地質預報工作等；（2）超前預加固，在實際的隧道施工過程中，對斷層破碎帶采取先加固后開挖的措施能大大減少事故發生的概率，在施工開挖的過程中，一般會適當加大開挖斷面的預留變形量，這樣能確保凈空斷面值，進而減少了風險發生的概率；（3）注漿封堵，針對實際施工中出現涌突水突泥的地段，若采用超前帷幕預注漿對發生突水突泥的部位進行封堵，能在事故擴大之前有效的控制涌突水突泥。

3.2 次重點風險的控制

次重點風險的控制主要為洞口段邊、仰坡圍巖失穩風險的控制和隧道頂部塌陷、地表水源枯竭風險的控制，洞口段邊、仰坡圍巖失穩風險的控制要求對開挖爆破時的洞口周圍的地質、地形以及地貌等情況進行實地勘察，并根據勘察的情況設置爆破點和爆破量，同時在爆破后要求及時清除危石、危土，并對爆破后的坡面進行網噴，并加強坡面變形量的監控以確保施工的安全性。比如關家溝隧道地處低丘陵區，進出口均為耕地。在施工中對次重點風險的控制尤為嚴格。隧道頂部塌陷、地表水源枯竭風險的控制的具體做法為在地表設置一定數量的檢測樁對地表水進行監控，如果發現隧道的頂部出現開裂等現象，應馬上停工并采取保護措施。

結語

由于無論是風險評估還是其應用管理都具有動態性，并不是一成不變的，因此，在實際工程的施工過程中，還應做到隨時更新相關信息，繼而更新評估模型，以此來得到更為準確的風險評估結果。

參考文獻

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