淺埋暗挖隧道穿越既有橋梁風險評估方法研究

汪楊洲

摘 要：隧道工程是一項大規模地下工程，具有潛在風險多、風險危害大的特點，因此建立一套合理有效的風險評估體系就顯得尤為必要。因隧道建設環境復雜，不確定因素較多，往往難以獲得各影響因素的真實概率，因此常規風險評估方法操作性差，難以適用。本文參考kent風險評估法，對評估體系進行適當改進，建立了適用于暗挖隧道穿越既有橋梁的風險評估體系，對現場施工具有較大指導意義。將該方法運用到具體工程并獲得了成功，說明改良體系切實可行，具有實際價值。

關鍵詞：隧道工程建設；風險評估；模型

一、Kent法在隧道工程建設中的應用。

隨著城市化的進程的加快，城市人口的進一步增加，交通擁堵成了當下亟待解決的難題。為緩解交通擁堵，提高人們的出行效率，軌道交通應運而生，并因其運量大、占地少等優勢迅速成為熱門方案。隧道工程是軌道交通的重要組成部分，為大規模地下工程，施工過程中不確定因素較多，風險危害性較大。在城市中，隧道往往面臨著穿越既有道路、橋梁等問題，此時，建設環境更加惡劣，風險危害顯得尤為巨大。這就需要我們提前作出較準確的風險評估，從而制定相應的保護措施，降低風險影響。但隧道工程建設環境復雜，不確定性較大，常規的概率法評估風險方法往往難以適用。kent法在其基礎上進行了發展和改進，具有更好的適用性。本文基于其基本思想，將其發展運用于隧道工程建設風險評估。

二、基于改進kent法的隧道穿越既有橋梁風險評估

（一）kent法的改進

優點：Kent法在評估中盡可能的減少主觀因素帶來的干擾，很大程度上提高風險評估的準確性。

局限性：雖然kent法有優點，但是其本身也具有局限性。在進行風險評估時，首先要對各種因素進行假設，來預想會發生的問題。但是kent法在進行風險評估時，其中假設性的因素之間是不存在相關性的，這就導致了在不同情況下，其中的一些獨立性假設是不成立的。因此，kent法也并不是完美無缺，也存在自身局限性，需要進行一定的改進。

（二）改進kent法風險評估模型的構建

不同的原因會導致不同的事故，也就意味著建設工程所需采取的措施有所不同。在隧道穿越既有橋梁中，導致風險發生最主要的原因就是隧道和橋梁。因此，參考kent法，同時考慮隧道施工穿越既有橋梁的特點，建立相應的風險評估體系是十分重要的。

第一：在淺埋暗挖隧道穿越既有橋梁的施工過程之中，要注意將理論與實踐結合起來，在實際的施工中做到經過實際的考察之后再確定具體施工計劃，并將實踐中得到的調查數據與理論方法相結合，從而確保建構模型的準確性。在這些步驟完成之后再進行風險評估活動，能夠保證風險評估的精準性，降低風險評估的失誤率。

第二；在隧道施工過程中，要嚴格分析施工技術水平，監控水平和工期要求等人為因素，降低評估參數的不準確性，做出精準的風險評估。

第三：計算出施工風險綜合指數crci。

第四：把安全措施指數與風險指數相結合做出風險評估。

（二）模型因子的確定

1）隧道指數

跨度和埋深是隧道指數的兩大因素。可以利用kent法制作模型來模擬不同覆跨比下的隧道開挖，從而得出更精準的數據。在不同覆跨比下可以發現在隧道開挖過程中所引起的地表沉降是有規律可尋的。在了解其規律之后再結合具體情況，對隧道指數進行相應的取值。

2）地層指數

地層是隧道工程建設的重要介質，地層情況直接影響到隧道周圍鄰近建筑，地層條件越好，就意味著風險指數的越低。因此要對地層安全指數做出精準的取值，才能進一步確定地層周圍的穩定程度，從而進行隧道開挖。

3）鄰近結構物指數

在隧道穿越既有橋梁的工程建設中，鄰近結構指數就是指橋梁指數。在工程建設中，橋梁是隧道開挖的最主要的障礙，在保障橋梁安全的情況下進行隧道開挖，就必需提前做好相關計算，精確取值。

4）工藝影響系數

工藝影響系數是指除了地層，橋梁等自然因素外的人為因素對隧道施工所造成的危險程度，具有很大的不確定性。其取值就不如其他指數容易和精確，只能將工藝影響系數與其他的影響指數進行結合，做出合理的分析。

5）位置系數

隧道的建設肯定會對周圍的環境造成影響，尤其是周圍土壤的松動，會使面承載力降低而造成地面沉降等問題，甚至會造成一些坡體的坍塌。因此，在隧道施工時，須對其影響的范圍進行計算，以免后期造成某些事故。可以利用kent法建立模型對施工所影響的范圍做出具體的分析，了解到不同位置的安全系數，從而選擇不同的保護措施。

6）結構重要性系數

作為對社會起到重要意義的橋梁，其重要程度不言而喻，所以關于橋梁的保護也是至關重要的。在隧道施工時，要了解清楚相關規定，明確結構破壞的后果，知道不同后果相應等級，這樣隧道穿越既有橋梁的工程建設就有了一定的標準。

7）安全補償系數

即使經過各指數的綜合計算，采取了相應保護措施，橋梁附近仍有可能會受到極大的破壞。所以施工過程中，除了采用傳統的防護措施外，在開挖的手段上也要進行創新，盡可能降低開挖對橋梁的破壞程度。

三、實例應用研究。

（一）工程概況

北京某地鐵隧道在設計時，由于各種制約因素，不可避免的穿越沿線的橋梁及道路，在一些位置上隧道與橋梁的距離極近，可能會存在一些建設風險。在下穿橋梁段隧道建設時，周圍土層較差，易受到擾動。采用淺埋暗挖法緊鄰橋梁施工時，就必定會引起地層一定程度上的變形，從而使橋梁受到相應的損害，引起橋梁塌陷等問題。所以在該隧道施工時，為保護鄰近橋梁的安全，提前采用高壓旋噴樁法對其間土體進行加固，阻斷隧道建設時地層變形向橋梁的傳播，很大程度上保證了橋樁的安全，對橋梁起到了很大的保護作用。在隧道建立過程中進行風險評估時，kent法就很好的運用到了其中。

（二）隧道穿越既有橋梁風險評估

該隧道在建設時，是經過嚴密的風險評估后，方決定開展隧道建設的。利用kent法建立相應的的評估模型，對各項指數進行相應的取值，做好一定的風險評估。在隧道建設前，對橋梁外觀進行了檢查，橋梁的整體狀況良好，地層相對穩固。隧道與橋梁的位置非常接近，對施工工藝要求較高。橋梁為城市重要主干道，對交通起到巨大的作用，因此在隧道穿越既有橋梁時，若是對其造成破壞，會對地面交通產生重大影響，在隧道建造時，需要保證橋梁的安全。通過采用高壓旋噴樁法對隧道與橋樁間土體進行加固后，風險指標得到很大降低，隧道施工基本安全。

（三）評估結果有效性驗證

（1）數值模擬

在風險評估之后，要進行有效的驗證，通過一定的模擬來具體了解橋梁的安全狀況。

建立計算模型，對局部安全問題進行分析；并通過數值模擬，對隧道施工的不同位置進行分析，結果表明在采取相應措施后，隧道穿越橋梁的過程中，并不會對橋梁本身造成很大傷害，也不會因為地層的變形導致橋樁的損壞。這是工程建設必不可少的一部分。

（2）現場監測

在隧道建設中為了可以保證橋梁的安全，必須要進行實時監測，在該隧道建造的時候，在橋梁的不同位置都設置了觀測點，數值計算結果顯示，隧道穿越橋梁的過程中橋梁的安全狀況良好，風險水平較低。以上驗證都表明了kent法模型用于隧道穿越既有橋梁的風險評估具有可行性。

結語：借鑒kent法，建立相關風險評估模型，對淺埋暗挖隧道穿越既有橋梁的工程建設進行風險評估，并根據評估結果采取相應保護措施，減少事故的發生。從北京某隧道的工程實例結果來看，該方法對施工具有很好的指導意義，對隧道穿越既有橋梁的風險評估具有可行性和可靠性。

參考文獻

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（作者單位：廣州地鐵設計研究院有限公司）