隧道施工安全風險評估方法優化探究

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［摘要］現如今，隨著我國經濟不斷發展，城市化建設進程不斷推進，在城市運行過程中對于道路的要求越來越高，使得公路隧道、高架橋梁等城市設施建設越來越多，與此同時，隧道施工安全事故發生概率也在不斷增加。因此，對于隧道工程而進行安全風險評估就顯得尤為重要。同時，我國也相繼出臺了多項隧道施工風險評估政策，隨著時代的進步，在發展過程中，傳統的風險評估方法需要不斷進行優化方能更好地應對多變的施工安全風險。

［關鍵詞］隧道施工；安全風險評估；優化對策

引言

現階段，在隧道工程施工過程中，由于施工環境、地質環境等多種因素影響，在隧道工程施工過程中，安全事故頻發，據有關資料統計，在2004年到2016年間，我國就發生了100余起隧道施工的安全事故，造成200余人的死亡，同時造成了巨額的經濟損失以及惡劣的社會影響。所以。落實隧道施工工程安全風險評估工作，并隨著時代的進步隧道工程安全事故的多樣化發展，應當落實安全風險評估方法的創新與優化。

1現存隧道施工安全風險評估辦法所存在的問題

1.1靜態風險評估體系有待完善

現行指南的靜態風險評估體系不完善主要體現在以下兩方面：其一，缺乏動態風險評估的思路，隧道施工是一個動態過程，對于隧道工程的安全風險評估自然也為動態過程；其二，評估信息獲取的方式較為單一，且可信度不高。1.2評估指標有待豐富隨著我國科學技術水平不斷發展進步，相應的隧道工程也越來越多，相應的隧道類型愈發豐富，因此為了能保證對各個隧道工程的類型風險評估的合理性，相應的風險評估指標也應當加以完善、豐富。

1.3評估指標針對性有待加強

對于現行的評估方法指南而言，將隧道洞口施工的整體特征分為隧道洞口施工困難以及隧道洞口施工容易兩類，分類過于簡單從而使得在風險評估過程中模糊性及主觀性過強[1]。事故風險不應只通過施工難易程度來進行評定，同時還包含著洞口的偏壓情況，洞口的坡度角度等。

2隧道施工安全風險評估方法優化策略

2.1優化隧道施工安全風險評估思路

目前來看，現存的隧道施工安全風險評估方法對于保證隧道施工安全、提升隧道施工安全管理水平具有一定推進意義，但隨著時代的發展進步，隧道工程中的安全風險向著多變化方向發展，因此，在時展的同時，為了進一步強化隧道施工安全風險評估水平，應當對原有的評估方法加以優化[2]。2.1.1優化技術層面。對于安全風險評估方法在技術層面的優化主要表現在評估方法朝著多元化方向發展。現存的安全風險評估方法應當更加靈活多變，不僅要求針對常見隧道具有標準化的指標方案，同時針對不同的隧道工程，不同區間段風險存在差異應當選擇應用不同的風險評估方法，從而使得在不改變總體評估方法以及專項評估方法的前提下，使評估方法更加滿足工程需求。對于直接判定方法可以應用指標體系法以及專家調查法。對于綜合判定方法而言就需要結合隧道工程的地質條件、數據模擬等進行量化評估，并結合專家意見對風險等級加以確定。在對隧道工程進行總體風險評估時，可以選擇應用專家調查法以及指標體系法進行評估。在對現存的評估方法進行優化時，可以對相應指標進行細致分類，并對存在的主觀性及模糊性較強的指標進行調整[3]。同時，在對指標體系法的分析進行計算從而對總體的風險等級加以確定時，可以通過參考相關隧道工程施工安全風險評估辦法對權重系數加以參考，而不是通過較為簡單的線性疊加法對風險等級進行計算。對于隧道工程的專項風險評估，則應當通過兩個階段展開落實。在隧道工程施工前以及施工過程中的專項風險評估對應著《鐵路隧道工程風險評估》的設計階段以及施工階段。在設計階段應當采取應用指標體系法進行專項風險評估。對于隧道工程的洞口以及特殊地質應當采取定性定量相結合的方法，同時由于再評估機制對風險進行評估，即：根據不同設計方案對該階段進行再次的風險評估。評測出是否存在殘留風險；然而在施工過程中的專項風險評估則更加側重于動態性，因為施工過程本身就是動態過程，因此此時需要結合地質變化情況、施工監控量測以及數據模擬計算等利用綜合風險評估方法對風險進行評估。在技術優化過程中還可對隧道類型以及隧道事故類型加以增設，例如：沉管隧道、盾構隧道等隧道類型，硬巖巖爆、軟巖變形等隧道事故，從而對現有的評估指標加以完善優化。2.1.2優化管理層面。在管理層面的優化主要體現在將風險評估管理與施工安全管理相結合的工作上。目前來看，我國現存的安全風險評估辦法與實際施工并沒有緊密結合，所以，在優化過程中應將二者的銜接及落實要求作出規定[4]。

2.2增設安全風險評估方法

2.2.1模糊層次分析法。模糊層次分析法即層次分析法與模糊數學理論的結合體，其同時具備著模糊數學所具備的包容性以及層次分析法所具備的客觀性，其具有適應性以及靈活性都較強的優勢。對于隧道工程而言，其風險以及風險等級劃分是存在一定不確定性的，從而導致風險評估的因素以及層次較多，然而模糊層次分析法的應用則正可以將其中模糊指標進行定性量化[5]。從而清晰地對各個因素以及層次進行評價。與此同時，以實際調查數據為評估基礎，通過量化計算對風險概率進行評定，這一風險評估結果是具有較強客觀性且說服力的。2.2.2貝葉斯網絡法。對于貝葉斯網絡法而言，其運用基礎主要為概率論中的條件概率公式，在工程領域貝葉斯定理的概率信度觀點已經得以成熟應用。在隧道工程的隧道開挖工程中，主要內容以隧道掌子面的揭露情況為主要評估依據，并結合貝葉斯網絡法對隧道內圍巖層地質情況進行更新，同時對風險變量進行更新，從而得出風險變量的后驗分布概率情況，由此對后驗風險進行持續更新，從而實現隧道工程施工過程中的安全風險實時動態評估。貝葉斯網絡法具有較強的靈活性，可將所更新的風險以影像圖的形式展現出來，從而通過計算進行風險評估、確定風險等級[6]。2.2.3蒙特卡洛模擬以及事件樹法。對于隧道施工的安全風險來說，事故所造成的直接后果以及損失主要為工程工期延誤以及工程經濟損失。對于工期延誤而言，主要表現在隧道開挖以及隧道支護的時間成本以及因事故所造成的施工停工。對于經濟損失主要表現在施工機械設備損壞、隧道支護工程損壞以及工程在施工治理過程中產生的費用[7]。在延誤工期的計算方面，可以應用以項目評估與審查技術為基礎的蒙特卡洛模擬法，可以實現對延誤工期的積累計算；經濟損失的計算方面，主要以事件樹法的風險計算法為依據，從而對事故的發生概率、事件嚴重程度以及時間及空間概率等進行展現表達。2.2.4事故后果當量估計法。事故后果當量估計法則對事故后果進行綜合考慮，即：工期延誤、經濟損失、人員傷亡、社會影響、環境影響等五大方面。目前來看，對于安全事故的后果等級主要由人員死亡數量所評定。一個單位當量即表示為一人死亡。傷亡當量指標方面則主要以賠償以及國民經濟的角度來進行確定。根據后果當量總值的不同，事故后果等級主要分為4類：后果當量總值大于20時界定為災難性的D級事故后果等級；后果當量總值在13和20之間時，界定為很嚴重的C級事故后果等級；后果當量總值在5到13之間時，界定為嚴重的B級事故后果等級；后果當量總值在5以下時，界定為輕微的A級事故后果等級[8]。

3案例分析

以某省一高速公路隧道工程的洞口坍塌為例，對其所提出的專項風險評估表方法加以驗證。隧道概況為長隧道，左隧道與右隧道的長度分別為2405米以及2425米，隧道最大埋深為265米，距山頂的最大高程為453米。在洞口區域屬于小凈距隧道，隧道中間段為分離式隧道，左線及右線進口段的坡度在20-40度之間，該隧道洞口的邊坡以及仰坡主要由全風化的變質石英砂灰以及全風化花崗巖所組成。

3.1風險評估計算

根據現存的安全風險評估方法中專項風險評估方法對案例中左隧道洞口的坍塌風險進行計算，經過計算事故發生的概率分值為4.5分，等級2級，事故嚴重程度2級，隧道洞口坍塌等級為二級。結合前面所介紹得到的專項風險評估辦法，對洞口進行施工前的專項風險評估，并以圖紙計算為輔助結合定性定量法對其進行評估。在計算左隧道洞口坍塌概率時根據洞口的地質條件特征結合先進的計算機技術對隧道的開挖過程進行模擬，以左隧道洞口為例。在模擬過程中發現，該隧道內部支護結構搭建施工不及時，上層的覆土體已經向下發生了較大程度的位移，導致塑性變形過大，有很大可能發生大體積的坍塌事件[9]。根據模擬數值的計算可知，該隧道洞口的坍塌可能性較大，等級為3級，在應用事故后果當量估計法進行計算后發現，后果當量總值為14.5，事故嚴重程度為很嚴重，隧道口坍塌風險等級為三級。

3.2評估結果分析

根據現存的事故風險評估方法，該隧道洞口坍塌風險等級為二級，而根據上文提及到優化評估方法，在通過事件模擬結合事故后果當量估計法計算得出，該事件風險等級為三級。通過再次分析該隧道工程的實際情況，隧道洞口施工難易程度以及洞口的變形程度都較大，因此，與優化評估方法所得出的結論更加吻合[10]。現行的指南在評估事故風險等級時只考慮了事故所造成的人員傷亡以及經濟損失，然而優化評估方法所采用的事故后果當量估計法則是對人員傷亡、經濟損失、工期延誤、社會影響以及環境影響等5大因素加以分析，并對事故后果進行細分化，因此，所得出的結論更加具有可信性。

4結束語

綜上所述，本文以某省高速公路的隧道洞口坍塌事件為例，對現行的安全風險評估辦法與優化安全風險評估做出對比，得出優化風險評估辦法與實際情況吻合度更高。同時針對隧道施工安全風險評估辦法所存在的問題對隧道施工安全風險評估辦法的優化措施進行了詳細闡述，通過評估方法的優化，不僅可以提升安全風險評估的準確性，同時也在很大程度上提升了評估效率。

作者:張飛 單位:云南水利水電職業學院