公路隧道總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)及方法優(yōu)化探究

趙錫燦

(云南省公路工程監(jiān)理咨詢有限公司，昆明 650021)

公路隧道工程施工安全問題，是公路建設(shè)行業(yè)安全監(jiān)管的重點(diǎn)。為了有效降低隧道施工中的事故風(fēng)險(xiǎn)及影響，交通運(yùn)輸部于近年已發(fā)布文件，要求開展隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。現(xiàn)階段，多數(shù)隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估常在委托方提供的設(shè)計(jì)、施工方案基礎(chǔ)上開展。評(píng)估過程中，重點(diǎn)工作通過查看設(shè)計(jì)及施工組織內(nèi)容，結(jié)合同種類型工程施工過程中可能存在的風(fēng)險(xiǎn)問題，找出評(píng)價(jià)該項(xiàng)目存在的風(fēng)險(xiǎn)，并提出相關(guān)預(yù)防措施及建議。施工單位通過落實(shí)降低風(fēng)險(xiǎn)的建議措施，并在施工過程中進(jìn)行嚴(yán)防嚴(yán)控，以達(dá)到降低隧道施工過程中風(fēng)險(xiǎn)的目的。

云南功東高速公路位于泥石流較為發(fā)育的云南東川，地質(zhì)條件較為復(fù)雜，隧道施工過程中將面臨較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。本文以該條線12座隧道為例，開展公路隧道總體安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)及方法優(yōu)化探究，提出了一套操作性強(qiáng)的公路隧道總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制手段、方法，可用于指導(dǎo)公路隧道總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，可供同類隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)管控參考。

1 《指南》中的評(píng)估方法

交通運(yùn)輸部發(fā)布的《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指南(試行)》(2011版)[1]，其中推薦的總體評(píng)估(風(fēng)險(xiǎn))方法為指標(biāo)體系法，選用的指標(biāo)主要考慮隧道地質(zhì)、建設(shè)規(guī)模、氣候與地形等條件，對(duì)相關(guān)指標(biāo)進(jìn)行賦值分析，見表1。

表1 隧道工程的指標(biāo)區(qū)間賦值情況

隧道工程安全風(fēng)險(xiǎn)施工安全總評(píng)大小計(jì)算公式：

R=G(A+L+S+C)

(1)

通過采用上述公式進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，可以計(jì)算得出項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)值R，然后參考、對(duì)照分級(jí)表2，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

表2 隧道工程總體安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)表2指標(biāo)法評(píng)估結(jié)論，參考《指南》中相關(guān)要求，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定為Ⅲ級(jí)及以上的公路工程隧道，還需進(jìn)行專項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，且在本次評(píng)估過程中，還需提出下階段評(píng)估中需要重點(diǎn)評(píng)估的內(nèi)容，即主要風(fēng)險(xiǎn)源。

2 優(yōu)化《指南》評(píng)估指標(biāo)及方法

2.1 指標(biāo)優(yōu)化情況

為了保證風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的內(nèi)容豐富，結(jié)合具體的工程項(xiàng)目，根據(jù)工程特點(diǎn)及實(shí)際情況，對(duì)《指南》中的指標(biāo)進(jìn)行了優(yōu)化。優(yōu)化的基礎(chǔ)主要為《指南》提出的指標(biāo)，主要修正、優(yōu)化點(diǎn)為：

1)按照5大類對(duì)評(píng)估指標(biāo)進(jìn)行分類：建設(shè)規(guī)模、地質(zhì)條件、誘發(fā)因素、洞口特征和資料完整性。

2)在地質(zhì)指標(biāo)中，增加了大型不良地質(zhì)：斷層破碎帶、巖溶發(fā)育情況等。

3)在增加的誘發(fā)因素大類中，具體增加了施工季節(jié)和自然災(zāi)害指標(biāo)，分別評(píng)價(jià)隧址區(qū)降水情況和地震、滑坡、泥石流等自然災(zāi)害等誘發(fā)因素。

4)在洞口特征中，增加進(jìn)洞形式、施工環(huán)境、地質(zhì)特征等指標(biāo)。

5)增加了資料完整性內(nèi)容指標(biāo)，具體增加了地勘和設(shè)計(jì)方案完整性評(píng)價(jià)指標(biāo)。

對(duì)修正、優(yōu)化后的指標(biāo)進(jìn)行賦值、分類，調(diào)整后見表3。

表3 隧道工程總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估修正指標(biāo)賦值區(qū)間

優(yōu)化調(diào)整后的隧道工程安全風(fēng)險(xiǎn)施工安全總評(píng)大小計(jì)算公式：

R=G·(S+F+C+D)

(2)

采用式(2)進(jìn)行相關(guān)計(jì)算，可計(jì)算得出項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)值R，然后參考、對(duì)照分級(jí)表4，確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

表4 修正后隧道工程總體安全風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)

2.2 評(píng)估方法優(yōu)化

為了考慮施工過程中如旱季、雨季施工，設(shè)計(jì)資料完整性等實(shí)際情況，采用量化指標(biāo)帶入評(píng)估法及專家經(jīng)驗(yàn)評(píng)估法相結(jié)合的方法[2-5]進(jìn)行綜合評(píng)估。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法優(yōu)化，是指首先采用指標(biāo)體系法(《指南》指標(biāo)體系法及修正的指標(biāo)體系法)分別對(duì)每1座隧道進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)。在此基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際，選取經(jīng)驗(yàn)豐富的隧道專家，對(duì)評(píng)估結(jié)論為Ⅱ級(jí)及以上的隧道，進(jìn)一步開展專家評(píng)估，最終統(tǒng)計(jì)多位專家評(píng)估的結(jié)論，以多數(shù)專家評(píng)定的結(jié)論確定工程最高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。其中專家評(píng)估法步驟如下：1)向?qū)＜野l(fā)放隧道設(shè)計(jì)資料、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查成果資料、專家評(píng)估法表格(含每座隧道采用指標(biāo)體系法評(píng)估結(jié)果參考值，見表5)；2)專家結(jié)合指標(biāo)體系評(píng)估結(jié)果及隧道勘察設(shè)計(jì)等資料，定性評(píng)估每座隧道風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[6]；3)專家依據(jù)工程經(jīng)驗(yàn)提出每座隧道主要風(fēng)險(xiǎn)源及意見[7]；4)對(duì)專家評(píng)估結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的評(píng)估流程

3 評(píng)估案例

3.1 工程概況

以云南功東高速公路大灣地隧道為評(píng)價(jià)案例，該隧道為分離式單向雙車道隧道，設(shè)計(jì)速度80 km/h，洞室凈空10.25 m×5 m。該隧道開挖采用出口進(jìn)洞，進(jìn)口反向出洞，單向掘進(jìn)的施工方法。左線起止樁號(hào)ZK3+857～ZK4+548，長(zhǎng)度673 m，縱坡-2.7%，最大埋深65 m；右線起止樁號(hào)K3+870～K4+527，長(zhǎng)度657 m，縱坡-2.7%，右線最大埋深66 m，屬中等長(zhǎng)度隧道。隧道穿越圍巖為Ⅴ級(jí)，隧道左、右線進(jìn)出口洞門均為削竹式。

3.2 《指南》推薦的指標(biāo)體系法評(píng)估

根據(jù)《指南》中推薦的指標(biāo)體系法，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)大灣地隧道工程各項(xiàng)指標(biāo)賦值計(jì)算[8-12]。地質(zhì)G=(圍巖情況a+瓦斯含量b+富水情況c)取值為3分；開挖斷面A取值為2分；隧道全長(zhǎng)L取值為2分；洞口形式S取值為1分；洞口特征C取值為1分。根據(jù)隧道工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式計(jì)算出總體風(fēng)險(xiǎn)值：R=G(A+L+S+C)=3×(2+2+1+1)=18分。結(jié)合表2可知，大灣地隧道工程總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬于高度風(fēng)險(xiǎn)。

3.3 專家調(diào)查法評(píng)估

隨機(jī)抽取11位專家，向?qū)＜野l(fā)放評(píng)估表及隧道設(shè)計(jì)圖、現(xiàn)場(chǎng)圖片、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查表等多項(xiàng)調(diào)查資料。各位專家結(jié)合自身經(jīng)驗(yàn)及隧道實(shí)際情況，填寫專家評(píng)估表(表5)。通過統(tǒng)計(jì)，2位專家評(píng)定該隧道為Ⅱ級(jí)偏高風(fēng)險(xiǎn)；8位專家評(píng)定該隧道為Ⅲ級(jí)偏低風(fēng)險(xiǎn)；1位專家評(píng)定該隧道為Ⅲ級(jí)偏高風(fēng)險(xiǎn)。專家提出的主要風(fēng)險(xiǎn)源為：1)隧道埋深淺，臨近房屋破壞風(fēng)險(xiǎn)大；2)隧道洞身圍巖破碎，全部為Ⅴ級(jí)圍巖，有2段富水破碎帶；3)隧道出口為松散堆積體，雨季可能會(huì)有小規(guī)模滑坡風(fēng)險(xiǎn)。

表5 云南功東高速公路隧道工程總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估專家調(diào)查

3.4 優(yōu)化《指南》的指標(biāo)體系法評(píng)估

采用優(yōu)化《指南》的指標(biāo)體系法，結(jié)合實(shí)際情況對(duì)大灣地隧道工程各項(xiàng)指標(biāo)賦值計(jì)算[13-15]。建設(shè)規(guī)模S=L+A取值為4分；地質(zhì)G=(a+b+c+d)取值為3分；誘發(fā)因素F=(a+b)雨季取值為4分，旱季取值為1分；洞口特征C=(a+b+c)取值為3分；資料完整性D=(a+b)取值為2分。根據(jù)隧道工程施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算公式計(jì)算出總體風(fēng)險(xiǎn)值：R(旱季)=G×(S+F+C+D)=3×(4+1+3+2)=30分；R(雨季)=G×(S+F+C+D)=3×(4+4+3+2)=39分。

結(jié)合表4可知，該隧道旱季施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅱ級(jí)，屬于中度風(fēng)險(xiǎn)；雨季施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為Ⅲ級(jí)，屬于高度風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

1)本文提出的公路隧道總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制研究思路和方法已在云南省功東高速公路隧道總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估及風(fēng)險(xiǎn)控制中得到應(yīng)用，同時(shí)考慮了公路隧道的建設(shè)及運(yùn)營(yíng)期間的實(shí)際情況。

2)優(yōu)化后的指標(biāo)體系法引入了誘發(fā)因素、地質(zhì)條件、洞口施工環(huán)境、資料的完整性和針對(duì)性等內(nèi)容，彌補(bǔ)了《指南》中指標(biāo)體系偏少問題，能更全面地反映隧道施工中實(shí)際情況。

3)經(jīng)專家評(píng)估，該方法可彌補(bǔ)《指南》指標(biāo)體系法考慮不到的設(shè)計(jì)方案、施工方案及技術(shù)水平在降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)方面的作用。

在優(yōu)化《指南》指標(biāo)體系法評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上，再增加專家評(píng)估內(nèi)容，可更加準(zhǔn)確地評(píng)估施工總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。