山嶺隧道工程風險識別與應對淺析
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摘要:對于公路隧道工程，因其隱蔽性和復雜性，容易在工程施工過程中出現(xiàn)各種問題。對此，通過分析山嶺隧道工程風險管控現(xiàn)狀，了解山嶺隧道工程風險管控問題，包括風險識別與可靠度概念混淆、風險管控內(nèi)容與流程不完善、風險決策認識存在誤區(qū)以及風險應對處理方式單一的基礎(chǔ)上，研究山嶺隧道工程風險的產(chǎn)生機理，概述了山嶺隧道工程風險的主要類型，并以此剖析山嶺隧道工程風險的應對措施，再結(jié)合實例為工程管理人員提供指導與幫助，最終確保我國山嶺隧道工程施工穩(wěn)定、安全、有序的開展。
關(guān)鍵詞:山嶺隧道工程;風險識別;應對措施;風險管控
在山嶺隧道工程施工中，為適應不斷變化的圍巖地質(zhì)，多采用動態(tài)開挖與支護相結(jié)合的方式展開施工作業(yè)，這導致施工過程中存有大量不確定因素，容易產(chǎn)生安全風險，一旦管理不當，則會演化成嚴重的安全事故。在此基礎(chǔ)上，科學辨識山嶺隧道工程施工中的各種風險，建立風險識別與管控模型，以此開展有針對性的風險防范工作，既確保山嶺隧道工程施工順利完成，又從根本上規(guī)避了工程安全事故。
1山嶺隧道工程風險管控現(xiàn)狀及問題分析
1．1山嶺隧道工程風險管控現(xiàn)狀
在國外，對于山嶺隧道工程風險管控的研究相對較多，例如，佐藤久等在統(tǒng)計隧道工程事故方面作了大量工作，以此形成了針對隧道工程風險管控的參照標準和有效方法;Burland等從工程項目角度出發(fā)，研究指出了隧道工程可能存在的安全風險，并提出了相應的解決措施［1］。在國內(nèi)，我國已經(jīng)擁有隧道及地下工程風險管理專業(yè)委員會，這使得針對隧道工程的風險管控工作呈現(xiàn)標準化與規(guī)范化發(fā)展態(tài)勢。其中，滬崇通道的風險評估項目是我國隧道工程風險管控領(lǐng)域的里程碑，其涉及前期選線、施工風險管理、環(huán)境保護、運營事故控制以及財務分析等多個方面，形成了相對完整的風險管控體系。雖然我國對于隧道工程風險管控的理論研究相對較多，但工程實踐則相對較少，應用研究仍處于起步階段。
1．2山嶺隧道工程風險管控存在的問題
1)風險識別與可靠度概念混淆。目前，對于風險管控概念的研究仍相對較少，尤其是存有風險識別與可靠度概念混淆的問題。其中，針對風險，其涉及兩個十分關(guān)鍵的要素:a．為風險事件發(fā)生的可能性;b．為事件潛在的風險損失，而與可靠度不同的是，風險識別并不局限于概率分析，而是涉及損失分析等多方面內(nèi)容。同時，對于風險識別，其指的是對于事件全過程的連續(xù)分析，但可靠度僅針對過程中的某一點進行研究，這就意味著風險識別更加強調(diào)形成完整的管控體系。在此基礎(chǔ)上，風險識別的概念模糊不清，使得山嶺隧道工程的風險管控質(zhì)量相對較低，不能起到實質(zhì)性的管理效果。2)風險管控內(nèi)容與流程不完善。在早期風險管控工作中，一般將風險管控分為風險定義、風險辨識、風險評估三個部分，同時，英國提出UkMoD風險管理模型，將風險管理分為初始辨識、分析及規(guī)劃管理三個部分，以此初步形成了風險管理體系的模型。在此基礎(chǔ)上，經(jīng)過各國專業(yè)人員的不斷研究，集風險定義、風險辨識、風險估計、風險評估、風險處置和風險監(jiān)控為一體的風險管控體系逐漸構(gòu)成，并得到了較為廣泛的應用［2］。但就我國目前情況來看，各工程施工企業(yè)對于風險管控的認識相對不足，缺乏對于風險管控內(nèi)容與流程的充分了解，使得現(xiàn)有風險管控模式既不能客觀反映施工項目所處的風險狀態(tài)，也不能對常見工程安全風險有針對性的進行防范，缺乏有效的風險管控方法及相關(guān)理論，最終影響了工程風險管控的整體質(zhì)量。3)風險決策認識存在誤區(qū)。通常來說，風險越小，要付出的代價越高，因此，如何將風險限定在一個合理的、可接受的水平，通過風險管控以實現(xiàn)經(jīng)濟、技術(shù)、工期、勞動成本、綜合效益等多方面最佳，是現(xiàn)階段風險管控工作面臨的核心問題。然而，對于目前階段我國的山嶺隧道工程風險管控工作來說，缺乏系統(tǒng)的風險決策認識，尚未形成完整統(tǒng)一的風險決策標準，導致不同工程所采用的風險管控方法存在較大差異，風險管控的科學性與標準性難以得到保障。此外，根據(jù)風險影響分析，風險事故發(fā)生后的損失一般包含人員損失、經(jīng)濟損失、工期損失和環(huán)境影響，但很多企業(yè)僅注重經(jīng)濟損失，這就使得對于風險損失的管控工作形同虛設，違背了風險管控工作的初衷。4)風險應對處理方式單一。在應對工程風險時，多數(shù)施工企業(yè)過于依賴保險，缺乏應有的風險防范意識，導致風險管控存有明顯的亡羊補牢特點，并不能從根本上就風險問題進行解決。此外，對于保險公司來說，其所開展的風險評估僅針對經(jīng)濟風險，而并不涉及其他類型風險，這就導致因工程事故產(chǎn)生的社會影響風險、工期延誤風險、人員傷亡風險依舊存在，仍然會對企業(yè)的發(fā)展造成嚴重影響。
2山嶺隧道工程風險管控的重要性分析
2．1有利于促進隧道施工決策科學化
通過開展山嶺隧道工程風險管控，能夠提高隧道施工決策的科學性與合理性，從根源上降低工程風險。同時，借助風險管控體系支撐，能夠針對不同施工階段選擇最為恰當?shù)氖┕し椒ǎ粌H可幫助管理人員降低施工管理難度，同時也能確保工程施工的持續(xù)、穩(wěn)定開展。
2．2有利于確保隧道施工現(xiàn)場的安全性
對于山嶺隧道工程施工過程，安全管理始終是工程管理體系的首要任務，借助風險管控能夠形成強調(diào)風險預防的安全管理模式，最大化給現(xiàn)場施工人員提供安全保障，在確保施工作業(yè)安全進行的前提下保障工程的施工效率與質(zhì)量。
2．3有利于確保項目管理目標順利實現(xiàn)
借助風險管控，能夠從成本、工期、質(zhì)量、安全等多個方面輔助工程管理工作，不僅可幫助決策者更加精確的估計工程成本與工期，同時也能在提高施工方案合理性的基礎(chǔ)上形成系統(tǒng)的風險防范機制，有助于確保工程項目管理目標的順利實現(xiàn)［3］。
3山嶺隧道工程風險研究
3．1山嶺隧道工程風險的產(chǎn)生機理
1)水文地質(zhì)條件的復雜性。在山嶺隧道工程施工過程中，水文地質(zhì)條件是隧道設計與施工的重要基礎(chǔ)資料，但由于其具有明顯的復雜性，增加了山嶺隧道工程風險管控的難度。其中，水文地質(zhì)條件經(jīng)過長期的地質(zhì)年代形成，而由于易受到自然和人為因素影響，導致其介質(zhì)特性表現(xiàn)出較強的隨機性。同時，地層中含有大量水的活動與作用，如地表徑流、地下潛水等，這進一步增加了水文地質(zhì)條件的復雜性。在此基礎(chǔ)上，傳統(tǒng)地質(zhì)勘探手段易受到設備條件限制，使得人們往往依托個別測試點的現(xiàn)場試驗來對水文地質(zhì)參數(shù)進行估計，不僅無法為風險管控提供精確的數(shù)據(jù)支持，而且很容易遺漏風險問題，給隧道工程的正常施工帶來影響。2)施工技術(shù)方案的復雜性。基于山嶺隧道工程施工的特殊性和復雜性，不同水文地質(zhì)條件下工程所適用的施工技術(shù)方案也存在較大差異，因此，如何選擇恰當?shù)氖┕ぜ夹g(shù)方案，是確保工程施工安全、高效開展的關(guān)鍵。然而，在隧道及地下工程建設中，涉及施工隊伍、機械設備、施工技術(shù)等多方面因素，其均有可能對施工風險造成影響，且由于山嶺隧道工程普遍建設周期長、施工環(huán)境差，導致風險產(chǎn)生概率更高，一旦缺乏系統(tǒng)性的風險管控機制，很容易導致嚴重的安全事故。3)工程決策管理的復雜性。因山嶺隧道工程所具有的隱蔽性、復雜性和多變性，其工程投資風險通常較大，這多與工程決策管理較高的難度有關(guān)。此外，在山嶺隧道工程建設過程中，涉及建設地址選擇、技術(shù)方案選擇、施工環(huán)境保障、施工隊伍組織等多方面問題，其每一個問題的決策管理均會帶來風險和效益，而工程組織與管理人員是否能夠根據(jù)現(xiàn)場情況作出正確決策，是決定工程建設風險最小化的核心要素。4)工程施工環(huán)境的復雜性。從實際來看，大多數(shù)山嶺隧道工程的施工環(huán)境均相對復雜。其中，在施工過程中，工程管理人員不僅要考量周圍的生態(tài)環(huán)境狀況和其他工程情況，還應對周邊的地面構(gòu)筑物進行勘測，了解工程建設對其他地面構(gòu)筑物造成影響的可能性，通過評估地面構(gòu)筑物的使用年限、結(jié)構(gòu)類型、基礎(chǔ)類型和文物價值來確保工程建設方案的經(jīng)濟性與合理性［4］。
3．2山嶺隧道工程風險的主要類型
1)塌方與崩塌風險。在山嶺隧道工程施工中，塌方與崩塌風險是較為常見的一種風險類型，造成其產(chǎn)生的原因一是自然因素，如地質(zhì)狀態(tài)、受力狀態(tài)等;二是人為因素，如設計方案、施工方法等。2)巖爆風險。在隧道開挖過程中，巖體彈性應變能突然釋放所致的一種動力失穩(wěn)地質(zhì)災害。其中，該類風險具有明顯的突發(fā)性，一旦發(fā)生，輕則威脅施工人員、設備的安全，影響工程正常開展，重則還會造成初期支護失效，引發(fā)地震等自然災害［5－6］。3)高低溫風險。相比于巖爆風險和塌方風險，高低溫風險的發(fā)生概率較小，其多發(fā)生于火山地帶的隧道施工過程，可通過地質(zhì)監(jiān)測以進行防范，對施工人員造成危害的可能性較低。4)突水突泥風險。對于降雨量較大的地區(qū)，若施工區(qū)域存有地質(zhì)斷層、大型溶洞或暗河，容易出現(xiàn)突水突泥問題，一旦發(fā)生，會直接威脅施工人員的生命安全，甚至引發(fā)塌方事故。5)瓦斯爆炸及突出風險。在山嶺隧道工程施工過程中，瓦斯爆炸及突出風險是需要重點防范的一種風險類型。其中，瓦斯又稱沼氣，是一種無毒氣體，但當其含量為5%～16%時(按體積計)，易發(fā)生爆炸事故。6)冒頂與掉塊風險。與塌方事故不同，冒頂事故除了會威脅隧道內(nèi)的施工人員外，還會對地表的建筑物造成影響，究其原因，該類事故多與巖石破碎、頂板裂隙發(fā)育等現(xiàn)象有關(guān)。此外，在冒頂事故演變初期，一般可稱之為掉塊事故，即隧道頂部出現(xiàn)小規(guī)模巖體掉落，容易造成施工人員的傷亡。7)其他風險。除上述外，山嶺隧道工程風險還包括自然因素風險、炸藥爆炸風險、毒氣風險等。
4山嶺隧道工程風險識別研究
4．1風險識別的基本原則
1)完整性原則。對于山嶺隧道工程施工過程，風險種類較多，因此對于風險識別的要求也較高。在此基礎(chǔ)上開展基于山嶺隧道工程的風險識別工作時，應遵循完整性原則，全面完整的辨識工程潛伏的所有風險，不得因管理人員的主觀原因而遺漏某些風險類型。其中，為了確保風險識別的完整性，應注意結(jié)合使用多種風險辨識方法，且針對工程施工的全過程進行識別。2)系統(tǒng)性原則。在山嶺隧道工程施工過程中，考慮到風險因素較多，應遵循系統(tǒng)性原則就風險進行篩選，通過避重就輕以保障風險識別的突出性。其中，對于影響較小或處于非重要部位的風險，可視情況予以忽略，不必耗費較多的時間和人力，而對于影響較大或處于重要部位的風險，應予以側(cè)重，借助詳細識別以最大化提升風險管控質(zhì)量［7］。
4．2風險識別的關(guān)鍵問題
1)風險識別方法的選擇。對于不同風險類型，其所適用的風險識別方法存在較大差異，而在選擇風險識別方法時，一般需考量的因素包括施工特點、風險環(huán)境、項目進度和管理資源情況。例如，對于施工前期的風險識別工作，通常選擇資料法、專家調(diào)查法最為有效，而對于施工中期的風險，則應注重結(jié)合發(fā)散樹等方法理論進行識別。2)風險系統(tǒng)的預測。針對風險管控工作，不同種類工程項目存在的風險類型差異較大，但相同種類工程項目存在的風險類型往往具有較多相似點。因此，可借助數(shù)據(jù)庫技術(shù)建立風險預測系統(tǒng)，通過對比相同類別工程的施工工藝和風險環(huán)境來判斷此項目的風險因素，以提高風險識別的效率。
4．3風險識別的常見方法
1)FTA法。FTA法又稱事故樹分析法，其通過對系統(tǒng)的危險性進行評估以形成故障樹，具有風險分析、事故預測等功能，如圖1所示。2)檢查表法。顧名思義，檢查表法是一種將所有風險類型列舉于表中供管理人員進行檢查的風險識別方法，而在檢查表中，不僅應涉及同類工程曾發(fā)生過的風險，還應包含管理人員的預測風險。3)流程圖法。流程圖法以工程項目為依托，通過以流程圖形式展示項目各個具體環(huán)節(jié)，幫助管理人員明確不同環(huán)節(jié)涉及的風險類型。其中，常見的流程圖一般包括項目系統(tǒng)流程圖、項目實施流程圖、項目作業(yè)流程圖等［8］。4)WBS-RBS法。在基于系統(tǒng)性原則基礎(chǔ)上，WBS-RBS法通過分解施工工藝和工程結(jié)構(gòu)，形成作業(yè)分解樹，能夠重點突出關(guān)鍵部位、發(fā)生可能性較大的風險類型。因此，WBS-RBS法的優(yōu)勢在于能夠突出風險識別的重點，幫助管理人員最大化提升風險識別效率。
5山嶺隧道工程風險應對措施研究
5．1工程案例
為研究山嶺隧道工程風險的應對措施，以某隧道工程為依托進行分析，在前期勘探工作中，通過開展地質(zhì)綜合勘察，以地質(zhì)調(diào)繪為基礎(chǔ)，形成初步的勘測結(jié)果。其中，隧道圍巖分級如表1所示。
5．2工程地質(zhì)問題及潛在風險
通過勘察，發(fā)現(xiàn)該隧道工程存有以下不良地質(zhì)問題:首先，在隧道開挖后，圍巖應力出現(xiàn)重分布現(xiàn)象，當超過圍巖巖體應力承受范圍后，容易出現(xiàn)圍巖變形或坍塌事故;其次，一部分隧道區(qū)域埋藏較淺，圍巖巖體節(jié)埋裂隙較發(fā)育，地下水埋藏較淺，容易出現(xiàn)冒水突泥問題;再次，一部分隧道處于圍巖巖性分界線附近，易出現(xiàn)突水問題;最后，該區(qū)域水文地質(zhì)條件相對特殊，常見的巖爆風險、瓦斯爆炸風險均易出現(xiàn)［9］。
5．3風險應對措施
首先，對于隧道進出口，加強邊坡防護，同時考慮到隧道進口、出口為風化基巖，應加強支護，并應注意對于強風化凝灰質(zhì)砂巖等巖體的管控;其次，應做好針對隧道整體的防水排水措施，同時，應特別注意隧道施工過程中的地下水水位下降問題，避免出現(xiàn)大量的突水事故;最后，應針對巖體接觸帶進行加固支護，通過采取加強措施以規(guī)避坍塌冒頂事故。
6結(jié)語
在了解國內(nèi)外山嶺隧道工程風險管控現(xiàn)狀基礎(chǔ)上，詳細分析了山嶺隧道工程風險管控的特點與現(xiàn)狀，并基于常見山嶺隧道工程風險指出了風險識別的重點和有效方法。其中，在山嶺隧道工程風險管控過程中，應注意結(jié)合多種風險管控理論，通過采用恰當?shù)淖R別方法以確保風險管控的整體性和系統(tǒng)性，從而有效提高管控質(zhì)量，保障工程施工的安全進行。
作者:曹艷龍 單位:山西交通控股集團有限公司 呂梁北高速公路分公司