上海地铁11号线关键节点工可阶段工程风险评估

上海地铁 11 号线关键节点 工可阶段工程风险评估
摘 要: 最大程度地减小市区地铁施工中的风险事故发生 率以及事故造成的损失,已成为一个迫切需要解决的课题。 根据风险评估流程,结合上海地铁 11 号线工程实例,对该 线工可阶段关键节点的主要风险, 采用专家调查法和层次 分 析 法进行了识别和评估, 最后针对关键节点的风险控制提出 了一些建议。关键词:地铁;风险分析;风险评估

0 引 言

地铁工程与地面工程项目相比, 由于其所处介质的复杂 性和不确定性,因而在建设阶段存在很大的风险。工程建设 中由于人为或非人为因素导致工程事故, 从而造成巨大 经济 损失、引起严重 社会 影响 的例子不胜枚举,如:2003 年

上海 4 号线联络通道建设中的事故,2004 年广州地铁塌方 事故及 2004 年新加坡地铁工作井事故[1]。

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从地铁项目立项开始,如何选择合理的技术方案、如何 减少工程对周边环境的影响等 问题 的决策和执行都需要综 合风险和效益。风险评估通过 计算 风险效益来选择风险控 制措施以降低各种风险,为工程决策提供依据。

目前 ,风险管理已经在隧道工程中有一定 应用 。 Einstein H H 指出了隧道风险分析的特点和理念[2];Snel A J M 和 Hasselt D R S van 提出了“IPB”风险管理模式; Stuzk R 将风险分析技术应用于公路隧道;Nilsen B 对海底 隧道风险进行了深入分析;国际隧协颁布的 Guidelines for tunneling risk management[5]为隧道工程风险管理提供了 参照标准。20 世纪 90 年代初,上海地铁 1 号线在工可阶 段完成了风险评估,首次将风险评估应用于国内地铁隧道。 李永盛等完成的崇明越江通道工程风险分析 研究 课题[6], 是国内第一个对大型软土盾构隧道工程进行风险评估的项 目;陈龙对软土地区盾构隧道的技术风险分析进行了比较系 统和完善的研究[7]。

地下工程的决策、 管理和组织贯穿于工程的规划、 设计、 施工和运营期。目前上海市政府已经把重大工程的风险管理 提上了日程。本文针对上海地铁 11 号线的工可阶段进行了 风险评估,研究了建设中各关键节点工程的施工环境、工艺、
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质量和安全等方面可能存在的风险事故,并采用专家调查法 和层次分析法对各风险点进行了评估,得到了定量的风险估 计,为工程的决策、招投标及工程保险等提供了较为可靠的 科学 依据。

1 工程概况及关键节点

上海地铁 11 号线(R3 线)线路呈西北–东南走向, 线路长约 59.41 km, 共设 27 座车站, 见图 1。 其中主线 (城 北路站—上南路站)从嘉定经中心城至临港新城,长约 46.6 km,设 23 座车站;支线(嘉定新城站—墨玉路站)连接上 海国际赛车场和安亭汽车城,长约 12.81 km,设 4 座车站 [8]。地铁 11 号全线由高架段和地下盾构段组成,不仅有地 下隧道风险特点,并且有高架段风险以及它们之间的衔接风 险;其沿途经过不少繁华地段,将在 9 个车站与 14 条轨道 线路换乘,多次穿越河流(如黄浦江和吴淞江等) 、重要公路 (如 A12 高速公路) 、铁道线(如沪宁铁路) 。由于这些特定 的工程性质,风险评估对其尤为重要。

其施工过程中的关键节点工程包括: ①高架跨越地面道 路施工;②高架跨越河道工程施工;③盾构穿越沪宁铁路施 工;④盾构穿越合流污水总管施工;⑤盾构穿越内环高架施
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工; ⑥盾构相邻交叠穿越施工; ⑦盾构穿越地铁 3 号线施工; ⑧盾构穿越吴淞江施工。

2 风险评估

2.1 风险评估流程

风险评估通常分为 3 个步骤:

(1)风险辨识:分析工程施工期所有的潜在风险因素 并进行归类;整理、筛选,重点考虑那些对目标参数影响较 大的风险因素。

(2)风险估计:对风险因素发生概率和后果进行分析 和估计。

(3)风险评价:对目标参数的风险结果参照一定标准 进行评判。

其流程如图 2 所示。2.2 风险识别

各关键节点工程的风险事故 (共 36 项) 列于表 1。 2.3
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风险评价等级

风险的两个重要因素是风险事件发生的概率和损失。 结 合地铁 11 号线的实际情况,在征求部分上海专家意见和已 有的多条类似线路施工经验的基础上,参照国际隧道协会 [5],给出概率、损失风险等级评定标准以及针对风险事故的 等级划分标准[8]。

依据风险发生的概率(频率)的大小将风险进行分级, 如表 2 所示。

地铁及地下工程中,一旦发生风险就会对工程项目、第 三方或周边环境造成损失,考虑不同损失(如费用、工期、 人员伤亡等)严重程度的不同,建立风险损失的等级标准, 如表 3 所示。在进一步的风险评估中,还可以根据具体不同 风险承险体对象(工程项目、第三方或周边环境)制定不同 的风险损失等级标准。

不同的风险需采用不同的风险管理和控制措施, 结合风 险指标[7],建议不同等级风险的接受准则和相应的控制对 策,如表 4 所示。为了使风险评估结果更直观,可采用不同 的颜色标识表示不同的风险等级。
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2.4 风险评估

采用“专家调查法”对所辨识的风险点进行专家调研 和资料整理收集, 分析 地铁 11 号线工程在建设期各项关 键节点工程施工可能潜在风险事故,通过 研究 开发的隧道 施工风险与控制软件(TRM) 计算 风险指标并进行风险等级 评定[9],风险等级评价见表 1。

盾构穿越沪宁铁路施工中尤其要重视高密度列车动荷 载对盾构施工的 影响 、盾构穿越引起的地表沉降变形以及 地基加固、铁轨差异沉降对铁路运营的影响;管道结构的保 护在盾构穿越合流污水管道中非常重要;桥梁桩基产生挠曲 变形过大是盾构穿越内环高架施工中一个很大的风险点;盾 构穿越吴淞江施工时尤其要避免江底推进时发生塌方、河道 防汛及周围建筑物的破坏。

将以上各风险点(表 1 中所列 36 项)作为底层因素, 各关键节点工程综合施工风险作为顶层因素,采用层次分析 法对 11 号线各关键节点工程进行风险评价,得到工程风险 等级见表 5。

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从表 5 中可以看出,盾构穿越沪宁铁路工程是关键节 点工程中最为重要的一项,其施工风险等级为五级,风险不 可接受,必须采取相应措施对风险进行规避或转移;盾构穿 越合流污水总管、内环高架、吴淞江以及盾构的相邻交叠穿 越也是关键节点工程中很重要的环节。

将 8 个关键节点工程视作为一个整体, 根据表 1, 的 6 结果计算得到地铁 11 号线关键节点工程综合风险等级为四 级。风险部分可接受,需要采取一定的控制措施。

2.5 风险控制讨论

(1)盾构的相互叠交穿越、穿越合流污水管道、穿越 内环高架、穿越地铁 3 号线等多项关键节点施工风险很大, 并且这些关键节点交汇于地铁 11 号线中山北路站附近区 域。在这些节点处施工时须充分考虑区域各种构筑物之间的 相互影响,采用合理的施工及控制措施。

(2)全国 目前 穿越重大铁路枢纽工程施工案例不

多, 上海西站地下穿越沪宁铁路工程施工风险需要重视, 同时由于需要和国铁等部门的协商,各项控制标准和技术措
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施都需要预先进行科研分析。

(3)地铁 11 号线地面段高架穿越施工中需要跨越多 条道路和河流,尤其是跨越静宁路、沪宜公路等工程,跨越 跨径大,结构形式变化较大,需要重视该关键节点工程的设 计和施工方案的制定,充分考虑周围的环境条件。

(4)吴淞江位于上海城区内,河道较宽,地铁 11 号线 工程穿越区段的边界、地质、水文条件复杂,在盾构施工前, 一定要做好地质勘探和环境调查。

(5)由于采取风险控制措施可能导致某些原本不存在 的附加风险发生,对这些附加风险宜进行二次评估。

3 结 论

(1)上海地铁 11 号线关键节工程综合风险等级为四 级。关键节点工程的施工风险普遍比较大,需要重视施工和 管理,并且进行前期科研工作,进行详尽的勘查、调研和分 析,制定 科学 的设计、施工方案,制定应急防监控系统和 应急预案。

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(2)风险评估的 方法 有多种,究竟采用何种合理的 方法值得深入探讨。本文采用专家调法及层次分析法是隧道 工程施工中风险评估的有效手段,经实例证明切实可行。

(3)定量得到了上海地铁 11 号线各关键节点的风险 等级,为工程决策、招投标及保险等提供依据。

(4)风险管理是一个动态的过程。本文完成的风险评 估是依据工可阶段的有关资料得到, 随着工程建设的 发展 , 应跟踪风险的发展状态,实现工程动态风险管理。

参考

文献 :

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[3] EINSTEIN H H. Risk and risk analysis in rock engineering[J].Tunneling and Underground Space

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