基于肯特指數(shù)法的復(fù)雜環(huán)境地鐵車站施工風(fēng)險評價

肖敏華 劉娉婷

經(jīng)濟的飛速發(fā)展使得人們對于地下空間的使用需求不斷增大，城市隧道工程的施工建設(shè)項目的數(shù)量持續(xù)增長，伴隨著地鐵隧道修建規(guī)模的日趨增大，地下工程的安全風(fēng)險評估與管控成為熱議話題。因此，對于處于復(fù)雜環(huán)境下的城市地下工程的施工進行風(fēng)險管理顯得尤為重要。

一、風(fēng)險管理

風(fēng)險概念的首次出現(xiàn)在19世紀末，由西方的經(jīng)濟學(xué)領(lǐng)域所提出。工程風(fēng)險評估作為一種逐步形成的邊緣性學(xué)科，集合了諸如結(jié)構(gòu)性系統(tǒng)可靠性原理、管理學(xué)、概率論等多學(xué)科、多體系、多種技術(shù)手段，并根據(jù)自身的工程實際項目的建設(shè)需求而提出。

風(fēng)險的組成內(nèi)容為施工過程中的潛在不利事件的發(fā)生概率和對工程影響的嚴重后果組成。風(fēng)險的評估參與到了工程施工的各個過程中，貫穿始終，以此來達到削弱風(fēng)險對于管理行為的影響。

風(fēng)險評價又被稱為安全性評價，它是一種對風(fēng)險事件的發(fā)生概率、損失程度以及其他的一種綜合性評估，它的評估基礎(chǔ)為風(fēng)險管理的各個流程。風(fēng)險評估最終得到的結(jié)果為工程過程中風(fēng)險事件可能發(fā)生的概率以及風(fēng)險的嚴重程度，并將所得到的結(jié)果與行業(yè)內(nèi)部所指定的風(fēng)險安全規(guī)范進行對比，風(fēng)險管理一般分為四個步驟，內(nèi)容分別為風(fēng)險的識別過程、風(fēng)險的估計、風(fēng)險的評價以及風(fēng)險的預(yù)警。

二、肯特指數(shù)法

19世紀90年代，美國學(xué)者Kent針對油氣輸送管道的風(fēng)險評估提出了一種名為肯特指數(shù)法的分析方法。肯特法基于過往已有的工程經(jīng)驗和相關(guān)的工程實測統(tǒng)計數(shù)據(jù)，通過計算來組成具有指標(biāo)性的一組風(fēng)險評價法則。按照類型來區(qū)分，屬于“半定性定量”的評價方法，類似于專家調(diào)查法對風(fēng)險因素進行評價打分賦值，建立指標(biāo)來確定風(fēng)險等級，形成一個相對風(fēng)險指數(shù)來表示風(fēng)險程度，但肯特指數(shù)的結(jié)論綜合了風(fēng)險損失和發(fā)生的概率大小，比專家調(diào)查法更具有準(zhǔn)確性和嚴謹性，該風(fēng)險評價方法已經(jīng)發(fā)展到了較為成熟的階段。

圖1為肯特法的內(nèi)容與步驟。

圖1 肯特法風(fēng)險評價流程

評價步驟如下：

1.定性分類風(fēng)險事故因素，即風(fēng)險的識別

肯特法的劃分歸類原則是依據(jù)相關(guān)的風(fēng)險評價規(guī)則以及風(fēng)險的分級原則來制定的?？咸刂笖?shù)法根據(jù)一定的規(guī)則和分段原則對評價對象進行劃分歸類，根據(jù)風(fēng)險因素導(dǎo)致的結(jié)果不同，將風(fēng)險影響因子歸類到獨立的風(fēng)險：即第三方破壞風(fēng)險（Third-party damage Index）、腐蝕風(fēng)險（Corrosion Index）、設(shè)計風(fēng)險（Design Index）、誤操作風(fēng)險（Misoperation Index）四大類，每一類事故的評分指數(shù)最高為100分。

2.對風(fēng)險因素逐個進行分析和評分

對事故發(fā)生的可能性進行標(biāo)準(zhǔn)化的評價，即分數(shù)大小是依據(jù)該因素相對于事故發(fā)生概率和目前評價對象所處的狀態(tài)而定。評估賦值越大，說明目前風(fēng)險的應(yīng)對情況良好，也就是引起的發(fā)生事故的可能性越小，反之風(fēng)險程度越高。

3.評分得數(shù)相加，得到指數(shù)和S

各指數(shù)之和為S（S=T+C+D+M），四類因素得指數(shù)總和在0至400分。以“指數(shù)和”的形式作為風(fēng)險事故概率的度量。

4.依照風(fēng)險所產(chǎn)生的后果的嚴重程度來確定影響指數(shù)K

假定風(fēng)險事件已經(jīng)發(fā)生，估測該事件會造成的損失情況和影響范圍，求取風(fēng)險對應(yīng)的損失指數(shù)K（K=M/N）.

5.計算相對風(fēng)險數(shù)（R=S/K）

R的數(shù)值大小直接反應(yīng)風(fēng)險的程度。相對風(fēng)險數(shù)R值于它所代表的風(fēng)險程度水平成反比。即施工的安全程度隨著相對風(fēng)險數(shù)值R的增大而減小。

三、工程概況

施堯站位于贛撫沖積平原區(qū)的二級階地，地處鄱陽湖濱湖前后緣地帶，地表水系發(fā)育，4～6月為雨季，降雨量多達全年降雨量的半數(shù)，常有暴雨洪澇災(zāi)害。地層自上而下依次為0.6～0.7m厚的雜填土、0.6～4.0m厚的素填土、0.8～7.8m厚的粉質(zhì)黏土、2.0～11.5m厚的中砂、1.4～7.5m厚的粗砂、4.5～12.2m厚的礫砂、圓礫、0.5～1.2m厚的強風(fēng)化類型的泥質(zhì)粉砂巖，再往下一層為中風(fēng)化程度的泥質(zhì)粉砂巖和鈣質(zhì)泥巖。場地周邊環(huán)境主要為居民區(qū)、城市道路，道路兩邊地下管線復(fù)雜。車站周邊建筑很多，不僅有距離車站約10m的工廠、距離車站約11m的超市、距離車站約14m的藥房、醫(yī)院綜合樓（距車站約16m）等，建筑較多、較近和密集；周邊城市道路主要為雙向4車道的迎賓北大道和江鈴六路；周邊管線數(shù)量龐大且密度大，圖2為南昌地鐵施堯站的車站標(biāo)準(zhǔn)斷面圖。

圖2 地鐵車站標(biāo)準(zhǔn)斷面圖

四、基于肯特指數(shù)法的安全性評價指標(biāo)體系的建立

對于地鐵車站的風(fēng)險評估過程而言，建立風(fēng)險評估的指標(biāo)體系是評估的基礎(chǔ)，肯特指數(shù)法的運用在指標(biāo)體系的建立過程中得到實現(xiàn)。本文通過德爾菲法、問卷法等方法，參考了相關(guān)的城市隧道的風(fēng)險技術(shù)規(guī)范，建立了適合于隧道車站工程的風(fēng)險評價指標(biāo)體系。

在如圖3的施工風(fēng)險指標(biāo)體系中，本文將得到的24個風(fēng)險因子歸為三類：環(huán)境因素、施工因素以及管理因素。在該體系中，二級風(fēng)險指標(biāo)環(huán)境因素U1代表施工過程中遇到的地質(zhì)巖性、水文水質(zhì)、地下水條件、周邊建筑、周邊人文等會影響到施工安全的因素，將該二級指標(biāo)劃分為地質(zhì)環(huán)境U11、水文環(huán)境U12、周邊環(huán)境U13、地下管線U14四個三級風(fēng)險指標(biāo)。施工因素指的是在隧道車站的施工過程中的施工器械設(shè)備、施工技術(shù)、材料質(zhì)量、施工工序以及在特殊的環(huán)境下的應(yīng)對措施等風(fēng)險因素。該指標(biāo)下包含土方開挖措施U21、地基加固措施U22、施工材料質(zhì)量U23、施工組織設(shè)計U24、主體結(jié)構(gòu)施工U25、施工設(shè)備質(zhì)量U26、降水排水措施U27、特殊應(yīng)對措施U28、圍護與支護體系質(zhì)量U29、設(shè)備保養(yǎng)維修U210。管理因素主要表示“人”的因素和安全措施，所包含的三級風(fēng)險指標(biāo)為：安全防護器具U31、安全人員配備U32、職業(yè)健康水平U33、施工技術(shù)水平U34、安全管理意識U35、監(jiān)控量測規(guī)范U36、安全知識教育U37、施工單位資質(zhì)U38。

圖3 施工風(fēng)險指標(biāo)體系

本文通過所建立的施工指標(biāo)體系對風(fēng)險進行權(quán)重的計算并得到最終的工程風(fēng)險值，針對體系中的風(fēng)險因子，提出隧道施工的風(fēng)險應(yīng)對對策：

在施工過程中，土方開挖措施不合理容易導(dǎo)致隧道坍塌，路面坍塌、管線破壞等風(fēng)險，因此，在施工開始之前，采用人工挖探，以弄清楚管線的相對位置及埋深等具體工程情況，嚴格控制管棚、小導(dǎo)管、袖閥管及二重管施打的位置與角度，避免破壞管線；同時，對于雨污水管道，施工前采取截流和抽排形式阻流，給水管道采用懸吊保護措施；

五、結(jié)語

考慮到地下工程具有不確定性和復(fù)雜性，在閱讀了相關(guān)文獻后，針對地鐵隧道的施工向?qū)＜疫M行了咨詢，同時結(jié)合工程的相關(guān)經(jīng)驗，建立了適用于隧道施工安全風(fēng)險評價的指標(biāo)體系，可以根據(jù)該風(fēng)險體系來評定復(fù)雜環(huán)境下隧道施工的安全風(fēng)險等級，并根據(jù)評價結(jié)果對施工進行安全性指導(dǎo)。既能夠全面地評估施工安全，也能夠突出風(fēng)險的重點，進行重難點施工，為有著類似環(huán)境的工程項目提供科學(xué)合理的風(fēng)險評估以及風(fēng)險應(yīng)對措施。

本文將肯特指數(shù)法的模式運用到復(fù)雜管線環(huán)境下地鐵車站的施工風(fēng)險評價指標(biāo)體系的建立中，結(jié)合南昌施堯站的工程實際情況，對地鐵施工進行安全評價，將隧道施工安全分為24個三級風(fēng)險指標(biāo)，將三級指標(biāo)歸類分析，形成三個二級指標(biāo)因素，這些風(fēng)險指標(biāo)分級形成了整體評估體系，該體系是開展隧道施工安全風(fēng)險評價的有效工具和基礎(chǔ)，有效預(yù)防重大施工事故的發(fā)生，指導(dǎo)施工，保障施工全過程的建設(shè)安全。