地下明挖隧道施工安全总体风险评估指标体系应用研究

地下明挖隧道施工安全总体风险评估指标体系应用研究

潘婷

杭州交投科技工程有限公司，浙江省杭州市，310000

摘要：地下明挖隧道施工不同于普通山岭隧道施工方法，施工安全风险较高。本文通过分析地下明挖隧道施工存在的主要风险因素，并从风险因素辨识角度出发建立指标评估体系，提出了各指标的分级标准和评分要求，指出各指标的评分同所处的隧道建设规模、工程地质条件、周边环境等的关系，建立了系统的明挖隧道施工安全风险评估体系和风险等级评价标准，按此体系能指导公路地下明挖隧道施工安全总体风险评估工作，为工程生产经营活动制定防范对策措施，为安全管理决策提供了科学依据。

关键词：明挖隧道；总体风险评估；指标体系

交通运输部于2011年5月颁布了《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）》，2014年12月30日下发了《交通运输部关于发布高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南（试行）的通知》（交安监发〔2014〕266号）（以下简称“《指南》”）等文件，明确要求在交通行业内推行施工安全风险评估工作[1-2]。两个指南中明确了桥梁、隧道、路堑高边坡总体风险评估指标体系，但无地下明挖隧道施工安全风险指标体系。指南明确指出：评估小组可根据工程实际情况，结合自身经验，对《指南》推荐的总体风险评估指标体系进行改进[2]。地下明挖隧道施工所处的环境与施工工艺不同于一般隧道施工，用隧道总体风险评估体系不能有效评价其施工安全风险。

施工安全风险评估是针对工程施工过程中涉及的人、机、料、法以及环等方面存在的风险进行风险辨识、风险分析和风险估测等系列工作。总体风险评估以整个隧道工程为评估对象，根据隧道建设的规模、工程地质条件、周边环境等风险因素，评估隧道工程施工的总体风险，确定其安全风险等级并提出控制措施建议。评估结论可为配置工程的人员和装备等资源、决定是否开展专项风险评估等方面提供决策支持。

按照两个《指南》以及国内外标准、规范、文献，通过对比分析初步确定，总体施工安全风险评估宜采用指标体系法。根据地下隧道工程施工存在的安全风险因素，建立体现风险特征的主控因素判识表与指标体系评估表，对各主控因素与评估指标进行量化分级，对施工安全总体风险作出评估的方法，包括主控因素辨识和指标体系评估两个步骤。

1 施工安全总体风险评估步骤

总体风险评估需要分析项目资料，解读总体施工组织设计，并勘察现场，做好风险调查，然后通过风险辨识、风险估测以及风险评价确定风险等级。

1.1 风险调查与风险辨识

根据项目所处的建设环境，勘察资料的完整性、施工组织设计的合理性、适应性以及可行性，查找并分析可能引起地下隧道施工发生施工安全风险的各种风险因素，进行施工安全综合风险分析，为施工安全总体风险评估指标体系提供赋值依据。

1.2 评估取值

评估指标取值应首先由评估小组根据工程实际情况和指标分级情况，确定指标所在的分级区间，在分级区间的分值范围内采用插值法等方法，集体讨论确定指标分值，在确定指标所在的分级区间时，遵循最不利原则，越不利的情况取值最大。

1.3 等级确定

在以上两步的基础上，通过建立的指标体系和评价标准，计算各评估指标分值，根据评分最终确定风险等级。

2 地下隧道明挖工程施工安全风险主控因素及指标体系

2.1 主控因素

地下隧道工程施工工艺类似隧道“明洞工程”或类似桥梁工程的“大开挖基础”，遇见不可开挖的上方结构体时，施工工艺类似桥梁工程的“顶进式箱涵”。其中暗埋段“箱型明洞”结构类似公路工程的“箱涵工程”；敞开段“U形槽”结构类似路基工程支挡结构中的“悬臂式挡土墙”。评估小组参考指南中相关工程评估指标体系，以及《建筑基坑工程监测技术规范》《建筑基坑支护技术规程》等相关要求，结合本工程地下隧道工程实际情况拟定了“地下隧道工程总体风险评估指标体系”。地下明挖隧道主控因素有：建设规模、工程地质条件、气候环境、周边环境、围护体系复杂程度及施工工艺成熟度。

2.2 评估指标

按上述主控因素设定评估指标：①建设规模A1：主体框构长度a、引道长度b；②地质条件A2：地层岩性c、断裂带d、不良地质情况e、地下水f；③气候环境A3；④周边环境A4；⑤围护体系复杂程度A5；⑥施工工艺A6：支撑工艺复杂程度g、开挖深度h、施工工艺成熟度i。

表1：地下隧道工程总体风险评估指标体系

2.3 建立指标体系

地下明挖隧道施工安全风险总体评估指标体系如表 1所示，其中对各指标对应的内容进行了相应的分级量化。

3 等级判定

地下明挖隧道工程施工安全总体风险大小计算公式为：

R=A1+A2+A3+A4+A5+A6，

其中：

A1——指地下隧道建设规模所赋分值，A1=max（a，b）；

A2——指工程所处工程地质条件所赋分值，A2=c+d+e+f；

A3——指工程所处气候环境条件模所赋分值；

A4——指工程所处周边环境所赋分值；

A5——指围护体系复杂程度所赋分值；

A6——指施工工艺所赋分值，A6=g+h+i。

计算得到总体风险值R后，对照下表确定出地下隧道工程的总体风险等级。

表2：地下隧道工程总体风险分级标准标表

评估指标体系中各指标的取值，综合考虑指标因素对隧道施工的影响程度，每个指标分级要有明确的依据，数值应取整数。

4 实例验证

4.1 隧道工程概况

以杭州某明挖隧道为例，位于坡洪积斜地区，周边主要为农田、苗木地、池塘及道路，主要影响的建（构）筑物为南侧敞开段K4+040附近的4层混凝土框架结构厂房，距离约20m。隧道全长1765m，其中暗埋段长1497米，北侧U型槽段长113m，南侧U型槽段长155m，采用明挖顺作法施工，双舱矩形断面框架结构，隧道净空高度6.6m，隧道净宽28.8m。

沿线普遍分布全风化灰岩及残积土和白云质灰岩，含高岭土等膨胀性粘土矿物，隧道揭露19处溶洞，在强-中风化的交界处岩溶发育，按最不利原则考虑，场地属于岩溶强发育场地。

隧道K2+397～K3+469和K3+741～K4+162段采用放坡开挖，边坡级数1～3级，基坑最大深度约26.3m。边坡采用钢筋土钉和注浆小导管加固土体和防止土体滑坡，平台处设置截水沟，部分边坡平台点位施作3排Φ800@500高压旋喷桩，桩端穿过全风化层底。

K3+469～K3+741段采用上部放坡开挖，下部钻孔桩+内支撑形式围护。下部围护桩外侧施工Φ800@500高压旋喷桩作为止水帷幕；内侧施工Φ800@1000钻孔灌注桩支护基坑。

4.2 隧道总体施工安全风险评估

根据表1和上节描述的内容建立如表3隧道总体安全风险赋值评估表。

经表3计算评估，该地下明挖隧道的总体风险评估值为28，总体风险等级为IV级（高度风险），应纳入专项风险评估。

表3：隧道总体安全风险赋值评估表

5 结论

地下明挖隧道总体风险评估采用指标体系法，通过合理选取指标项，规范化评分标准等措施，实现了对现有风险评估指标体系的改进和完善，建立了更为合理、实用的指标体系。

应用此体系对杭州某地下隧道的施工风险评估，所得结果与施工情况完全相符，证明了评估体系适用性强，可操作性强。

参考文献：

[1]中华人民共和国交通运输部.公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）[Z].2011.

[2]中华人民共和国交通运输部.交通运输部关于发布高速公路路堑高边坡工程施工安全风险评估指南（试行）的通知 [Z].2014.