本文是一篇建筑工程管理论文,本文分析和阐述了山岭公路隧道工程安全风险管控的内涵和要素,探讨和阐述了风险识别和评估的方法,并以秦岭天台山公路隧道 1#斜井为实例对大坡度斜井施工安全风险进行了研究。
1 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
我国领土幅员辽阔、地大物博,其中有三分之二以上的国土区域被山丘、高地和地势崎岖的谷地所占据,地表的高低落差大,十分险峻。在公路建设的最初阶段,我国经济水平落后,机械化程度低,隧道施工技术储备不足,所以大部分时候会使用深掘路堑、修建盘山通道的方式来解决翻山公路等基础设施的施工。我国在上个世纪五六十年代修建完成的穿山隧道全长总计只有不到 3km 的长度,成功翻越的大山仅三十余座;即便到了上世纪八九十年代终期也还是进展缓慢,未取得突破性的技术攻关,修建的翻山交通设施基本上以短隧道的形式为主,合计全长还不到 80km。进入 21 世纪初期,由于经济发展的迫切需要,我国开始深入建设完整全面的交通运输网络,于是国家的交通运输业开始迈入了快速发展的时期,机械化、自动化水平的提高,以及长大隧道相关技术的逐渐积累,推动了我国公路隧道建设技术的突破性进展,隧道建设规模不断扩大,施工操作难度也在持续提高。
随着我国隧道工程建设水平的迅速进步,出现了许多对长度、断面、埋深等要求较高的隧道工程。如陕西秦岭终南山隧道,单个隧道的长度已经有 18.02km 了,这是我国目前时期在运营中的公路隧道的最长记录;例如深圳的雅宝隧道,大跨度、大断面所以属于超平扁隧道;当前在全世界范围内,我国西藏自治区的青海长拉山隧道在全球所有在建的隧道中海拔名列榜首,达到了世界隧道海拔之最,并且它的出口阶段海拔甚至已经高达 4493m。目前,中国已经成为世界上拥有最多隧道、该领域建设规模最庞大、掌握相关施工最高难度技术的国家之一。
现阶段隧道建设的长度越来越长,断面也越来越大,受自然地质环境、项目施工方的设计水准、施工过程中的相关管控和建设技术等因素所影响,隧道施工安全风险越来越大。一些隧道施工段由于埋深浅、围岩等级差、地下水埋藏丰富等因素,施工时很容易出现滑坡、掌子面坍塌、突水突泥、“关门”坍塌等生产安全事故。近年来,我国加大西部开发力度,西北、西南地区高速公路、铁路项目越来越多,隧道工程数量和规模越来越大。由于西北和西南地区多山、地质条件极为复杂,加之我国总体隧道施工水平相对落后,机械化程度低,人员劳动强度大,管理较为粗放,高水平技术人才储备不足等问题,导致各类型隧道安全事故时有发生,造成了较为严重的人员、经济损失和社会影响。中国四支国家级隧道救援队中,有三支(中铁二局昆明救援队、中铁五局贵阳救援队、中国交建重庆救援队)设置在西南地区,一支(中铁十七局太原救援队)设置在山西,临近西北地区,这也从侧面反映出这些地区严峻的隧道生产安全形势。
1.2 国内外研究现状
1.2.1 国外相关研究现状
通过查阅文献资料了解到,国外学者对隧道风险评测进行了丰富的分析研究工作,还获得了非常可观的研究成绩。Einstein.H 教授是美国很早开始致力于隧道工程风险研究的专家,由于想要处理好隧道工程中出现不确定性问题,他开创了将风险评价运用在隧道工程的先例,然后还发表了隧道施工风险管理理论及相关理论[1]。
1992 年,Nislsen 等学者依据在海底开挖施工会存在地质复杂,环境不稳定的特点,在对紊乱地质条件海域隧道施工的风险评估开展了非常深刻的研究[2]。
1996 年,R. Stuzk 等人出于对环境、安全、投资等笼统条件的考虑,研发制作了完整的有关公路隧道施工风险的评估系统[3]。
1998 年,Kampmann 等人分析了风险类型和其估计模型,列举了过程中有一定概率发生的灾害和风险种类。对意外事故形成的概率和结果制作了详细的分析系统,融合蒙特卡罗法和电子表格,初步建立起风险评价模型[4]。
1998 年-1999 年期间,Isaksson, Reilly 等专家学者就盾构法的运用作为研究目标开展安全评估,将研究成果公式模型运用于到实际施工中。
1999 年,Sne1 等学者对该类项目开展了细致系统的科学研究工作,并且汇总提炼了导致各种安全事故形成的深层关键原因,建立起了一种新的 IPB 风险管理模式来管控繁杂的地下工程中工期、技术和成本等方面的因素[5]。
2005 年,RaviV,Shankar 对模糊综合评价法进行了一定的研究,在评价模型的建立、权重确定的方法等方面进行了改进。
此外国际上一些团体组织也开始颁布了许多风险管理条例和规范制度。国际隧道协会在 2002 年提出了围绕岩石隧道的风险管理的完善的标准和执行方案。国际隧道协会在 2004 年出台了有关风险管理的发文,对风险评估的有关重要模型、评估方案等方面开展了持续深层次的研究探索,为隧道与地底项目工程施工的风险管理制定出了科学可靠的标准参照和可以执行的方案[6]。
2 相关理论概述
2.1 公路隧道施工安全风险概述
2.1.1 隧道斜井安全风险含义
风险具有显著的不确定性,并且它在我们的生活和工作中无处不在,这是在所有活动中不可避免会遇到的问题,它的形成和发生都是有很强客观性的[21]。根据我国交通运输部发布的相关规定,风险是不确定性对目标的影响,发现、确认和描述风险的过程是风险辨识。
业内认为,安全风险管理就是指通过识别生产经营活动中存在的危险、有害因素,并运用定性或定量的统计分析方法确定其风险严重程度,进而确定风险控制的优先顺序和风险控制措施,以达到改善安全生产环境、减少和杜绝安全生产事故的目标而采取的措施和规定[22]。
山岭隧道工程项目是糅杂多学科知识的庞大体系工程,存在施工工艺工法较多、地质条件复杂、气候条件差异较大、人员综合素质参差不齐、机械化水平较低等情况,这些因素往往是不可见或者不易测量的,如不加以辨识和针对性管控,在综合作用下,可能会产生滑坡、突水突泥、坍塌、有毒有害气体突出、交通事故等多种类型事故,造成严重的人员伤亡、经济损失、设备损坏,严重拖慢施工进度[23]。
与此同时,隧道斜井的安全风险因素也不是一成不变的,需要根据实际情况进行动态调整。同样一个隧道工程,因其地质条件不同,选择不同工法则安全风险截然不同。在Ⅴ、Ⅵ级围岩地段施工时应选择比较保守的施工方法,如三台阶预留核心土法或者CD 法,又或者双侧壁导坑法,而如果错误的选择两台阶法,则安全风险就很大。又比如当前我国隧道主要采用钻爆法施工,隧道内打炮眼作业、支立钢拱架作业等主要依靠人工辅以风枪钻等小型机械设备,作业人员多,施工过程中立拱架的作业人员暴露在裸露围岩下,如果施工后没有及时找顶排险,或者排险不精确,安全风险非常大,容易发生拱顶掉块伤人,但如果采用现在国内比较先进的三臂凿岩台车进行钻炮眼施工,采用带机械臂的拱架安装车进行拱架安装,则大大减少人工数量,工人可以站在已经做好初支的作业区域内进行远程操纵,则安全风险大大降低。
综上所述,隧道斜井安全风险具有不确定性和隐蔽性,同时还具有动态变化等特点,施工过程中必须加以正确辨识并采取针对性控制和预防措施。所以,如何正确辨识和评价其风险,如何制定正确的控制措施至关重要。
2.2 风险管理理论
2.2.1 安全风险管控流程
要想达成高效的风险管理,施工方就一定得有系统的视角眼光,全方位深层次地认识了解风险因素,把主动控制应用于工程项目的施工中去,整理完善出一套高效可行的防范方案举措,来减少风险、降低损失[26]。
通常当对工程项目进行风险评估研究时,主要涵盖如下几项环节:
(1)风险识别:这是指及时排查并找出隐藏的风险因素的流程,这既是风险管理中的首步,同样也是风险管理中最具有难度的步骤,这是一个衡量风险的长期过程和目的,要根据这一点做出最恰当的管理对策选择。
(2)风险估计:这是指在做完风险源辨识的第一步后,运用研究获得的数据信息和资料储备,参考借鉴专家的实践经验,对隧道的施工安全风险和可能发生的风险事件和损失的严重程度进行分析预测,向风险管理者提供开展风险评估和决策的正确有效科学数据资料。
(3)风险评价与决策:以风险源排查识别和风险预测为前提基础,全面分析探讨隧道施工中安全风险事件的出现概率、假定的损失程度和其余风险因素,推算得到阐述风险的科学指标信息,并参考实际情况决定是否应当实行风险管控行为。
(4)风险对策:根据风险源的辨认排查和风险评估成效,依据有关标准运用针对的风险控制途径,实现风险规避和减少风险损伤的目标。
3 天台山隧道斜井施工安全风险管理现状................................14
3.1 天台山隧道工程斜井概况..........................14
3.1.1 项目总体概况...........................14
3.1.2 天台山隧道工程概况......................14
4 天台山隧道斜井施工安全风险管理评价.........................19
4.1 本工程施工安全风险因素分析........................19
4.2 构建评价指标体系.......................22
4.3 确定指标权重...................................22
5 天台山隧道施工风险安全保障措施............................31
5.1 人员因素应对措施.........................................31
5.1.1 安全教育培训和交底.............................31
5.1.2 安全防护用品管理.........