隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法優(yōu)化探究

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［摘要］現(xiàn)如今，隨著我國經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，城市化建設(shè)進(jìn)程不斷推進(jìn)，在城市運(yùn)行過程中對于道路的要求越來越高，使得公路隧道、高架橋梁等城市設(shè)施建設(shè)越來越多，與此同時(shí)，隧道施工安全事故發(fā)生概率也在不斷增加。因此，對于隧道工程而進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評估就顯得尤為重要。同時(shí)，我國也相繼出臺(tái)了多項(xiàng)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評估政策，隨著時(shí)代的進(jìn)步，在發(fā)展過程中，傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評估方法需要不斷進(jìn)行優(yōu)化方能更好地應(yīng)對多變的施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

［關(guān)鍵詞］隧道施工；安全風(fēng)險(xiǎn)評估；優(yōu)化對策

引言

現(xiàn)階段，在隧道工程施工過程中，由于施工環(huán)境、地質(zhì)環(huán)境等多種因素影響，在隧道工程施工過程中，安全事故頻發(fā)，據(jù)有關(guān)資料統(tǒng)計(jì)，在2004年到2016年間，我國就發(fā)生了100余起隧道施工的安全事故，造成200余人的死亡，同時(shí)造成了巨額的經(jīng)濟(jì)損失以及惡劣的社會(huì)影響。所以。落實(shí)隧道施工工程安全風(fēng)險(xiǎn)評估工作，并隨著時(shí)代的進(jìn)步隧道工程安全事故的多樣化發(fā)展，應(yīng)當(dāng)落實(shí)安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法的創(chuàng)新與優(yōu)化。

1現(xiàn)存隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法所存在的問題

1.1靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估體系有待完善

現(xiàn)行指南的靜態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估體系不完善主要體現(xiàn)在以下兩方面：其一，缺乏動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評估的思路，隧道施工是一個(gè)動(dòng)態(tài)過程，對于隧道工程的安全風(fēng)險(xiǎn)評估自然也為動(dòng)態(tài)過程；其二，評估信息獲取的方式較為單一，且可信度不高。1.2評估指標(biāo)有待豐富隨著我國科學(xué)技術(shù)水平不斷發(fā)展進(jìn)步，相應(yīng)的隧道工程也越來越多，相應(yīng)的隧道類型愈發(fā)豐富，因此為了能保證對各個(gè)隧道工程的類型風(fēng)險(xiǎn)評估的合理性，相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)也應(yīng)當(dāng)加以完善、豐富。

1.3評估指標(biāo)針對性有待加強(qiáng)

對于現(xiàn)行的評估方法指南而言，將隧道洞口施工的整體特征分為隧道洞口施工困難以及隧道洞口施工容易兩類，分類過于簡單從而使得在風(fēng)險(xiǎn)評估過程中模糊性及主觀性過強(qiáng)[1]。事故風(fēng)險(xiǎn)不應(yīng)只通過施工難易程度來進(jìn)行評定，同時(shí)還包含著洞口的偏壓情況，洞口的坡度角度等。

2隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法優(yōu)化策略

2.1優(yōu)化隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估思路

目前來看，現(xiàn)存的隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法對于保證隧道施工安全、提升隧道施工安全管理水平具有一定推進(jìn)意義，但隨著時(shí)代的發(fā)展進(jìn)步，隧道工程中的安全風(fēng)險(xiǎn)向著多變化方向發(fā)展，因此，在時(shí)展的同時(shí)，為了進(jìn)一步強(qiáng)化隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估水平，應(yīng)當(dāng)對原有的評估方法加以優(yōu)化[2]。2.1.1優(yōu)化技術(shù)層面。對于安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法在技術(shù)層面的優(yōu)化主要表現(xiàn)在評估方法朝著多元化方向發(fā)展?，F(xiàn)存的安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法應(yīng)當(dāng)更加靈活多變，不僅要求針對常見隧道具有標(biāo)準(zhǔn)化的指標(biāo)方案，同時(shí)針對不同的隧道工程，不同區(qū)間段風(fēng)險(xiǎn)存在差異應(yīng)當(dāng)選擇應(yīng)用不同的風(fēng)險(xiǎn)評估方法，從而使得在不改變總體評估方法以及專項(xiàng)評估方法的前提下，使評估方法更加滿足工程需求。對于直接判定方法可以應(yīng)用指標(biāo)體系法以及專家調(diào)查法。對于綜合判定方法而言就需要結(jié)合隧道工程的地質(zhì)條件、數(shù)據(jù)模擬等進(jìn)行量化評估，并結(jié)合專家意見對風(fēng)險(xiǎn)等級加以確定。在對隧道工程進(jìn)行總體風(fēng)險(xiǎn)評估時(shí)，可以選擇應(yīng)用專家調(diào)查法以及指標(biāo)體系法進(jìn)行評估。在對現(xiàn)存的評估方法進(jìn)行優(yōu)化時(shí)，可以對相應(yīng)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)致分類，并對存在的主觀性及模糊性較強(qiáng)的指標(biāo)進(jìn)行調(diào)整[3]。同時(shí)，在對指標(biāo)體系法的分析進(jìn)行計(jì)算從而對總體的風(fēng)險(xiǎn)等級加以確定時(shí)，可以通過參考相關(guān)隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法對權(quán)重系數(shù)加以參考，而不是通過較為簡單的線性疊加法對風(fēng)險(xiǎn)等級進(jìn)行計(jì)算。對于隧道工程的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估，則應(yīng)當(dāng)通過兩個(gè)階段展開落實(shí)。在隧道工程施工前以及施工過程中的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估對應(yīng)著《鐵路隧道工程風(fēng)險(xiǎn)評估》的設(shè)計(jì)階段以及施工階段。在設(shè)計(jì)階段應(yīng)當(dāng)采取應(yīng)用指標(biāo)體系法進(jìn)行專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估。對于隧道工程的洞口以及特殊地質(zhì)應(yīng)當(dāng)采取定性定量相結(jié)合的方法，同時(shí)由于再評估機(jī)制對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估，即：根據(jù)不同設(shè)計(jì)方案對該階段進(jìn)行再次的風(fēng)險(xiǎn)評估。評測出是否存在殘留風(fēng)險(xiǎn)；然而在施工過程中的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估則更加側(cè)重于動(dòng)態(tài)性，因?yàn)槭┕み^程本身就是動(dòng)態(tài)過程，因此此時(shí)需要結(jié)合地質(zhì)變化情況、施工監(jiān)控量測以及數(shù)據(jù)模擬計(jì)算等利用綜合風(fēng)險(xiǎn)評估方法對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評估。在技術(shù)優(yōu)化過程中還可對隧道類型以及隧道事故類型加以增設(shè)，例如：沉管隧道、盾構(gòu)隧道等隧道類型，硬巖巖爆、軟巖變形等隧道事故，從而對現(xiàn)有的評估指標(biāo)加以完善優(yōu)化。2.1.2優(yōu)化管理層面。在管理層面的優(yōu)化主要體現(xiàn)在將風(fēng)險(xiǎn)評估管理與施工安全管理相結(jié)合的工作上。目前來看，我國現(xiàn)存的安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法與實(shí)際施工并沒有緊密結(jié)合，所以，在優(yōu)化過程中應(yīng)將二者的銜接及落實(shí)要求作出規(guī)定[4]。

2.2增設(shè)安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法

2.2.1模糊層次分析法。模糊層次分析法即層次分析法與模糊數(shù)學(xué)理論的結(jié)合體，其同時(shí)具備著模糊數(shù)學(xué)所具備的包容性以及層次分析法所具備的客觀性，其具有適應(yīng)性以及靈活性都較強(qiáng)的優(yōu)勢。對于隧道工程而言，其風(fēng)險(xiǎn)以及風(fēng)險(xiǎn)等級劃分是存在一定不確定性的，從而導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)評估的因素以及層次較多，然而模糊層次分析法的應(yīng)用則正可以將其中模糊指標(biāo)進(jìn)行定性量化[5]。從而清晰地對各個(gè)因素以及層次進(jìn)行評價(jià)。與此同時(shí)，以實(shí)際調(diào)查數(shù)據(jù)為評估基礎(chǔ)，通過量化計(jì)算對風(fēng)險(xiǎn)概率進(jìn)行評定，這一風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果是具有較強(qiáng)客觀性且說服力的。2.2.2貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法。對于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法而言，其運(yùn)用基礎(chǔ)主要為概率論中的條件概率公式，在工程領(lǐng)域貝葉斯定理的概率信度觀點(diǎn)已經(jīng)得以成熟應(yīng)用。在隧道工程的隧道開挖工程中，主要內(nèi)容以隧道掌子面的揭露情況為主要評估依據(jù)，并結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法對隧道內(nèi)圍巖層地質(zhì)情況進(jìn)行更新，同時(shí)對風(fēng)險(xiǎn)變量進(jìn)行更新，從而得出風(fēng)險(xiǎn)變量的后驗(yàn)分布概率情況，由此對后驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行持續(xù)更新，從而實(shí)現(xiàn)隧道工程施工過程中的安全風(fēng)險(xiǎn)實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)評估。貝葉斯網(wǎng)絡(luò)法具有較強(qiáng)的靈活性，可將所更新的風(fēng)險(xiǎn)以影像圖的形式展現(xiàn)出來，從而通過計(jì)算進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估、確定風(fēng)險(xiǎn)等級[6]。2.2.3蒙特卡洛模擬以及事件樹法。對于隧道施工的安全風(fēng)險(xiǎn)來說，事故所造成的直接后果以及損失主要為工程工期延誤以及工程經(jīng)濟(jì)損失。對于工期延誤而言，主要表現(xiàn)在隧道開挖以及隧道支護(hù)的時(shí)間成本以及因事故所造成的施工停工。對于經(jīng)濟(jì)損失主要表現(xiàn)在施工機(jī)械設(shè)備損壞、隧道支護(hù)工程損壞以及工程在施工治理過程中產(chǎn)生的費(fèi)用[7]。在延誤工期的計(jì)算方面，可以應(yīng)用以項(xiàng)目評估與審查技術(shù)為基礎(chǔ)的蒙特卡洛模擬法，可以實(shí)現(xiàn)對延誤工期的積累計(jì)算；經(jīng)濟(jì)損失的計(jì)算方面，主要以事件樹法的風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算法為依據(jù)，從而對事故的發(fā)生概率、事件嚴(yán)重程度以及時(shí)間及空間概率等進(jìn)行展現(xiàn)表達(dá)。2.2.4事故后果當(dāng)量估計(jì)法。事故后果當(dāng)量估計(jì)法則對事故后果進(jìn)行綜合考慮，即：工期延誤、經(jīng)濟(jì)損失、人員傷亡、社會(huì)影響、環(huán)境影響等五大方面。目前來看，對于安全事故的后果等級主要由人員死亡數(shù)量所評定。一個(gè)單位當(dāng)量即表示為一人死亡。傷亡當(dāng)量指標(biāo)方面則主要以賠償以及國民經(jīng)濟(jì)的角度來進(jìn)行確定。根據(jù)后果當(dāng)量總值的不同，事故后果等級主要分為4類：后果當(dāng)量總值大于20時(shí)界定為災(zāi)難性的D級事故后果等級；后果當(dāng)量總值在13和20之間時(shí)，界定為很嚴(yán)重的C級事故后果等級；后果當(dāng)量總值在5到13之間時(shí)，界定為嚴(yán)重的B級事故后果等級；后果當(dāng)量總值在5以下時(shí)，界定為輕微的A級事故后果等級[8]。

3案例分析

以某省一高速公路隧道工程的洞口坍塌為例，對其所提出的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估表方法加以驗(yàn)證。隧道概況為長隧道，左隧道與右隧道的長度分別為2405米以及2425米，隧道最大埋深為265米，距山頂?shù)淖畲蟾叱虨?53米。在洞口區(qū)域?qū)儆谛艟嗨淼?，隧道中間段為分離式隧道，左線及右線進(jìn)口段的坡度在20-40度之間，該隧道洞口的邊坡以及仰坡主要由全風(fēng)化的變質(zhì)石英砂灰以及全風(fēng)化花崗巖所組成。

3.1風(fēng)險(xiǎn)評估計(jì)算

根據(jù)現(xiàn)存的安全風(fēng)險(xiǎn)評估方法中專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估方法對案例中左隧道洞口的坍塌風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，經(jīng)過計(jì)算事故發(fā)生的概率分值為4.5分，等級2級，事故嚴(yán)重程度2級，隧道洞口坍塌等級為二級。結(jié)合前面所介紹得到的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估辦法，對洞口進(jìn)行施工前的專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評估，并以圖紙計(jì)算為輔助結(jié)合定性定量法對其進(jìn)行評估。在計(jì)算左隧道洞口坍塌概率時(shí)根據(jù)洞口的地質(zhì)條件特征結(jié)合先進(jìn)的計(jì)算機(jī)技術(shù)對隧道的開挖過程進(jìn)行模擬，以左隧道洞口為例。在模擬過程中發(fā)現(xiàn)，該隧道內(nèi)部支護(hù)結(jié)構(gòu)搭建施工不及時(shí)，上層的覆土體已經(jīng)向下發(fā)生了較大程度的位移，導(dǎo)致塑性變形過大，有很大可能發(fā)生大體積的坍塌事件[9]。根據(jù)模擬數(shù)值的計(jì)算可知，該隧道洞口的坍塌可能性較大，等級為3級，在應(yīng)用事故后果當(dāng)量估計(jì)法進(jìn)行計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，后果當(dāng)量總值為14.5，事故嚴(yán)重程度為很嚴(yán)重，隧道口坍塌風(fēng)險(xiǎn)等級為三級。

3.2評估結(jié)果分析

根據(jù)現(xiàn)存的事故風(fēng)險(xiǎn)評估方法，該隧道洞口坍塌風(fēng)險(xiǎn)等級為二級，而根據(jù)上文提及到優(yōu)化評估方法，在通過事件模擬結(jié)合事故后果當(dāng)量估計(jì)法計(jì)算得出，該事件風(fēng)險(xiǎn)等級為三級。通過再次分析該隧道工程的實(shí)際情況，隧道洞口施工難易程度以及洞口的變形程度都較大，因此，與優(yōu)化評估方法所得出的結(jié)論更加吻合[10]。現(xiàn)行的指南在評估事故風(fēng)險(xiǎn)等級時(shí)只考慮了事故所造成的人員傷亡以及經(jīng)濟(jì)損失，然而優(yōu)化評估方法所采用的事故后果當(dāng)量估計(jì)法則是對人員傷亡、經(jīng)濟(jì)損失、工期延誤、社會(huì)影響以及環(huán)境影響等5大因素加以分析，并對事故后果進(jìn)行細(xì)分化，因此，所得出的結(jié)論更加具有可信性。

4結(jié)束語

綜上所述，本文以某省高速公路的隧道洞口坍塌事件為例，對現(xiàn)行的安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法與優(yōu)化安全風(fēng)險(xiǎn)評估做出對比，得出優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)評估辦法與實(shí)際情況吻合度更高。同時(shí)針對隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法所存在的問題對隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評估辦法的優(yōu)化措施進(jìn)行了詳細(xì)闡述，通過評估方法的優(yōu)化，不僅可以提升安全風(fēng)險(xiǎn)評估的準(zhǔn)確性，同時(shí)也在很大程度上提升了評估效率。

作者:張飛 單位:云南水利水電職業(yè)學(xué)院