隧道施工技術(shù)風(fēng)險評估及風(fēng)險控制措施研究

劉吉祥

華邦建投集團股份有限公司

1 隧道施工技術(shù)風(fēng)險評估及控制的現(xiàn)實意義

在一些特殊的施工路段，為克服地質(zhì)地形條件限制，一般采用的是隧道結(jié)構(gòu)建設(shè)，以充分通過隧道結(jié)構(gòu)來滿足通行要求。隧道施工技術(shù)風(fēng)險評估和控制的意義具體體現(xiàn)在以下方面：（1）有效減少施工作業(yè)中不定性損失的科學(xué)控制，因為在技術(shù)風(fēng)險評估下，經(jīng)由對現(xiàn)場風(fēng)險的識別、評估，來有效制定最為可靠的風(fēng)險應(yīng)對策略，減小施工風(fēng)險對工程企業(yè)所造成的損失。（2）減少了在隧道施工作業(yè)中各種因素的干擾，使得現(xiàn)場的施工作業(yè)可以嚴(yán)格按照前期的設(shè)計方案來制定，保持正確的施工路線，發(fā)揮配套風(fēng)險預(yù)警和救援機制的作用[1]。（3）技術(shù)風(fēng)險評估和風(fēng)險控制，可以對隧道施工人員的一切行為起到重要的約束作用，使得各個崗位上的施工人員和管理人員均能夠從思想上重視安全風(fēng)險管理工作，促進施工作業(yè)的順利實施。

2 隧道施工技術(shù)風(fēng)險評估及控制的內(nèi)容

隧道技術(shù)風(fēng)險評估和控制包含了諸多方面：（1）技術(shù)風(fēng)險事故概率，這一指標(biāo)具體指的是隧道施工作業(yè)開展的過程中，在綜合分析施工影響因素的基礎(chǔ)上，確定各種技術(shù)風(fēng)險事故的概率。對于隧道施工作業(yè)而言，不同的施工因素下可以細(xì)分為不同的風(fēng)險因素，這些風(fēng)險的存在具有客觀性，整個施工作業(yè)進行時，通過對這些風(fēng)險因素的有效衡量，也就可以最大程度上從源頭上應(yīng)對和消除這些技術(shù)風(fēng)險[2]。（2）技術(shù)風(fēng)險事故損失。隧道技術(shù)風(fēng)險評估工作涉及了很多方面的工作，其中，利用現(xiàn)代化技術(shù)進行技術(shù)風(fēng)險因素事故發(fā)生流程的模擬非常重要，經(jīng)由全面的事故模擬，最終所得到的數(shù)據(jù)和信息可以作為風(fēng)險預(yù)警、防控的依據(jù)。

3 隧道施工技術(shù)風(fēng)險評估方法

3.1 風(fēng)險因素分析法

隧道工程中的施工技術(shù)風(fēng)險可能源自每個施工作業(yè)環(huán)節(jié)，比如，根據(jù)風(fēng)險來源區(qū)分，包含了政策、技術(shù)和管理等方面的風(fēng)險。風(fēng)險因素分析法是隧道工程中風(fēng)險評估的有效方法，這一方法的應(yīng)用相對較多，整個施工作業(yè)進行時，如果選用的是這一風(fēng)險分析法，專業(yè)人員需對隧道施工作業(yè)全過程中的一切風(fēng)險因素加以分析，如隧道選址、方案設(shè)計、環(huán)境影響因素分析等，只有保障了風(fēng)險評估的全面性，才可能減小施工作業(yè)中的各類風(fēng)險概率，為企業(yè)創(chuàng)造更高的效益。

3.2 土方開挖的風(fēng)險評估

近年來，國家和地方政府在公路、鐵路交通工程的投資量顯著增大，各種等級、類型的隧道項目同步增加，且施工的規(guī)模有所擴大。土方開挖是隧道工程作業(yè)中的關(guān)鍵工序，其施工效果直接關(guān)系到整個隧道工程地基基礎(chǔ)穩(wěn)固性、隧道施工進度。但因為隧道工程現(xiàn)場特殊的施工條件，使得在土方開挖作業(yè)中常常會遇到諸多的風(fēng)險因素，比如，塌方等各類事故。因此，土方開挖風(fēng)險評估同樣是技術(shù)風(fēng)險評估中的重點工作，在這一風(fēng)險評估作業(yè)進行時，專業(yè)人員需深入到工程現(xiàn)場，開展詳細(xì)地調(diào)查和評估，以確定最佳的土方開挖方案。

3.3 層次分析法

層次分析法是風(fēng)險領(lǐng)域最為常用的一種方法，這一風(fēng)險評估方法最早誕生于20世紀(jì)70年代的美國，隨后這一評估方法逐步被推廣到很多領(lǐng)域的風(fēng)險評估工作中。層次分析法的風(fēng)險評估作業(yè)中，基礎(chǔ)理論是網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和目標(biāo)綜合評價，為獲得準(zhǔn)確的風(fēng)險評估結(jié)果，引入了層次權(quán)重決策分析法。由于層次分析法在風(fēng)險評價方面的作用，即使面臨的是復(fù)雜的風(fēng)險評價問題，涉及了多種影響因素，同樣可以通過層次分析法來分析不同影響因素之間的內(nèi)在關(guān)系，最終用比較少的定量信息來提高決策的科學(xué)化，實現(xiàn)多目標(biāo)、多準(zhǔn)則，復(fù)雜問題的簡單化處理[3]。在隧道工程施工中，如果技術(shù)風(fēng)險評估采用的是層次分析法，主要包含了以下流程：結(jié)合對復(fù)雜問題的梳理，制定對應(yīng)的層次結(jié)構(gòu)模型；建立判斷矩陣；開展層次單排序和一致性檢驗；總排序與一致性檢驗。因為隧道施工的風(fēng)險因素較多，且影響評估結(jié)果的因素也非常多，量化處理的難度系數(shù)較高，因此，本文的風(fēng)險評估中，選用的就是層次分析法。

3.4 模糊綜合評價法

模糊綜合評價法同樣是風(fēng)險評估中的有效方式，這一評估方法的基礎(chǔ)理論是模糊數(shù)學(xué)，在模糊數(shù)學(xué)的基本理論下對各類風(fēng)險采用綜合評價方法。模糊綜合評價法的根本是通過模糊數(shù)學(xué)中的隸屬度理論，實現(xiàn)定性評價向定量評價的轉(zhuǎn)變，獲得更為直觀的評價結(jié)果。與其他的風(fēng)險評價方法相比，模糊綜合評價法的結(jié)構(gòu)更為直觀，整個評估流程具有極強的系統(tǒng)性，在模糊且定量難度大的問題處理上，模糊綜合評價法十分有效。

3.5 德爾菲法

在利用德爾菲法對隧道施工開展風(fēng)險評估作業(yè)時，聚集了一些專家，成立專門的風(fēng)險預(yù)測團隊，這些專家都有多年的隧道施工、風(fēng)險評估經(jīng)驗，可以以隧道工程作為研究對象，在充分的隧道工程情況調(diào)查基礎(chǔ)上對全部的風(fēng)險因素加以綜合評估。雖然這種風(fēng)險評估方法對風(fēng)險因素的識別和應(yīng)對具有的一定的作用，但因為更多地依賴于專家，受專家主觀性因素的影響非常大。

3.6 故障樹分析法

對于每一個風(fēng)險評估項目而言，其存在的風(fēng)險因素都不是單一的，而故障樹分析法下的風(fēng)險評估，就是將全部的風(fēng)險影響因素以樹狀圖的方式列舉出來，通過這一方式也就可以更為直觀地獲得風(fēng)險源信息。故障樹分析遵循的是從上到下的原則，經(jīng)由層層地風(fēng)險細(xì)化，有效保障了風(fēng)險源分析的全面性，也可以更為準(zhǔn)確和詳細(xì)地掌握不同風(fēng)險源之間所存在的內(nèi)在邏輯關(guān)系。因為故障樹分析法的特殊性，相關(guān)風(fēng)險的概率定量描述難以實現(xiàn)。

4 隧道施工技術(shù)風(fēng)險以及控制對策

4.1 開挖作業(yè)技術(shù)風(fēng)險

隧道開挖作業(yè)中面臨的風(fēng)險因素相對較多，針對開挖作業(yè)風(fēng)險的管理和控制尤為重要。當(dāng)下的隧道工程建設(shè)中，爆破法、臺階法、環(huán)形開挖預(yù)留核心土法、中隔壁法等均是開挖環(huán)節(jié)常用的方式，但不同的開挖方法下也存在著各自的適用條件，且風(fēng)險因素也有所不同。比如，以爆破法為例，這一方法是隧道作業(yè)中應(yīng)用最廣的開挖方式，其技術(shù)風(fēng)險具體表現(xiàn)為：高能量炸藥的使用使得在爆破過程中對周邊巖石產(chǎn)生了巨大的擾動，巖石的自穩(wěn)難以保持；超挖風(fēng)險，因為在爆破過程中可能伴隨著設(shè)計臨空面的產(chǎn)生，巖石在支護作業(yè)前會由于失穩(wěn)坍踏而引起超挖問題。針對開挖作業(yè)中的各種施工風(fēng)險，工程企業(yè)應(yīng)加強支護設(shè)計，為開挖創(chuàng)造良好的施工條件。

4.2 隧道支護

坍塌風(fēng)險是隧道施工中的常見風(fēng)險，此類風(fēng)險的出現(xiàn)一般是由于隧道支護設(shè)計和施工不當(dāng)所引起的。因此，各個隧道工程的施工作業(yè)進行時，為了有效應(yīng)對隧道施工中的坍塌等風(fēng)險，工程企業(yè)應(yīng)加強隧道支護設(shè)計，可以選用復(fù)合式襯砌措施，并通過超前支護、初期支護與輔助支護等的相互配合，來提高隧道結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性。在隧道施工作業(yè)中，嚴(yán)格對欠挖和超挖加以適當(dāng)控制，在左右側(cè)馬口開挖交錯距離、掌子面距仰拱、仰拱距二襯超出一定尺寸的情況下，選用錨噴支護的方式來加以應(yīng)對，開展規(guī)范化的施工作業(yè)。

4.3 隧道滲漏水

滲漏水同樣是隧道施工中面臨的一大風(fēng)險，為有效避免滲漏水對隧道結(jié)構(gòu)造成的不利影響，施工企業(yè)在開展施工作業(yè)的過程中，應(yīng)結(jié)合隧道工程現(xiàn)場情況、結(jié)構(gòu)施工要求，做好隧道防水和排水設(shè)計。總之，任何的隧道工程建設(shè)施工中，針對滲漏水問題的處理，都應(yīng)該堅持防、排、堵、截的治理原則和要求，保障隧道內(nèi)排水的通暢性。在隧道防排水治理方面，在初期支護環(huán)節(jié)選用Ω 型彈簧排水管，在隧道內(nèi)相應(yīng)位置進行排水孔的有效布設(shè)，利用所配備好的高性能砂漿材料對半管表面實施封閉處理，避免初期支護表面的滲漏水威脅。其次，先墻后拱法襯砌施工作業(yè)下，不僅可有效提升初期支護效果，還能夠減少和應(yīng)對二襯混凝土超載、襯砌開裂的風(fēng)險。最后，初噴混凝土施工作業(yè)下，利用工字鋼環(huán)向支撐，并在拱架拱腰接頭部位、墻腳部位進行相應(yīng)鎖腳錨桿的設(shè)置，實現(xiàn)加固設(shè)計，在初期支護和二次襯砌之間，結(jié)合防水施工要求，選用高性能的復(fù)合防水卷材。

4.4 洞口及洞口相鄰工作風(fēng)控措施

隧道結(jié)構(gòu)比較特殊，在洞口與洞口相鄰位置的施工作業(yè)進行時，因為存在著施工的相互干擾性和交叉性，因此施工作業(yè)中伴隨著較大的施工安全風(fēng)險。因此，洞口施工作業(yè)進行之前，施工企業(yè)應(yīng)安排專人將洞口附近的碎石、圍巖等全部清理干凈，做好施工監(jiān)測。結(jié)合隧道洞口設(shè)計要求，提前開展洞頂洞邊的支護設(shè)計和防排水設(shè)計，盡量避免在雨季開展施工作用。洞口施工任務(wù)應(yīng)在規(guī)定的工期范圍內(nèi)高質(zhì)量完成，只有這樣，才能夠促進隧道開挖作業(yè)的開展，在正式的開挖作業(yè)進行時，應(yīng)盡量避免高邊坡與深路塹的存在。

4.5 坍塌事故的預(yù)防措施

隧道坍塌事故的發(fā)生概率相對較高，一旦遇到了坍塌風(fēng)險或者出現(xiàn)了坍塌事故，將會導(dǎo)致施工企業(yè)面臨著巨大的人員傷亡和經(jīng)濟損失。因此，針對隧道坍塌風(fēng)險，應(yīng)采取以下的處理方式：（1）應(yīng)急處理。隧道仰拱成環(huán)時的施工周期要盡可能縮短，根據(jù)隧道結(jié)構(gòu)要求，提高二襯防護設(shè)計效果，利用鋼架或者木材作為臨時支護材料。比如，在利用鋼拱架開展支護設(shè)計時，應(yīng)保障擺放位置的穩(wěn)固性。（2）技術(shù)措施。如果隧道在最初的支護設(shè)計中遇到了裂縫、變形的問題，施工企業(yè)應(yīng)立即安排專人來負(fù)責(zé)導(dǎo)管注漿作業(yè)，并通過噴漿方式來實現(xiàn)坍塌體的封閉處理。導(dǎo)管注漿鞏固作業(yè)中如果使用的是鋼架支護方式，還需要利用細(xì)小導(dǎo)管、局部加強等方式來進行隧道結(jié)構(gòu)優(yōu)化，如圖1所示。

圖1 三臺階開挖法

5 結(jié)束語

隧道施工的技術(shù)難度相對較大，在各個施工環(huán)節(jié)的施工作業(yè)進行時，常常伴隨著較大的施工安全風(fēng)險，這些風(fēng)險因素一旦得不到及時有效地處理，不僅會加劇安全事故的發(fā)生，更會引發(fā)嚴(yán)重的工程損失。因此，各個工程企業(yè)的隧道施工作業(yè)中，尤其要注重施工的技術(shù)風(fēng)險評估，通過風(fēng)險識別和評估來采取有效的風(fēng)險防控策略。