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东莞至惠州城际铁路隧道安全风险评估与管理
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内容提示：针对莞惠城际铁路隧道多处跨（穿）既有铁路及公路、多处浅埋及软弱围岩、爆破作业频繁、沿线房屋建筑密集等特点，通过对莞惠城际铁路隧道风险管理的实践进行分析和总结，系统研究设计阶段、施工阶段采用合理的风险评估方法、对象和控制技术，有效防控了城际铁路隧道安全风险，可供类似工程参考。
０ 引言
伴随着我国城镇化速度的日益加快，铁路运输通道资源逐渐紧张，隧道及地下工程在铁路建设尤其是城际铁路建设中的比例在逐步增加。而隧道施工安全风险巨大，安全事故高发，如何有效控隧道建设安全风险，是所有隧道建设参建单位关注的核心问题之一。风险管理力求把风险导致的各种不利影响降到最低程度。铁道部于２００７年在铁路隧道施工领域推行风险管理，提出要建立风险管理制度、规范风险评估、做好风险防范工作的要求。宜万铁路［１］、金温铁路［２］、厦深铁路［３］、南广铁路［４］在隧道建设过程中均采用了风险管理手段，但主要局限于岩溶隧道、不良地质条件下的安全风险研究和控制。目前对隧道建设设计阶段、施工阶段风险评估方法和控制技术进行全面、系统的研究还不成熟，造成设计阶段、施工阶段风险评估和控制相互脱节的问题，不利于风险管理的实施和推进。本文通过对莞惠城际铁路施工２ａ多来开展隧道风险管理与控制工作进行总结，系统研究设计、施工阶段采用的风险评估方法、对象和控制技术。（参考《建筑中文网》）
１ 工程概况
东莞至惠州城际铁路（以下简称莞惠城际铁路）是珠三角东岸城轨网络中的重要线路，由望洪站站外区间开始，经东莞市城区和多个城镇，终点至惠州市惠州大道客运北站，速度目标值２００ｋｍ／ｈ，正线全长９９.８５１ｋｍ。莞惠线共４座隧道，分别为松山湖隧道、樟木头隧道、古庄山隧道和东江隧道，总长度为５４.４３８ｋｍ，占线路总长度５４.５２％，其中松山湖隧道和东江隧道是铁道部评审的Ⅰ级风险隧道。其多处跨（穿）既有铁路、公路。共有跨（穿）既有铁路１５处、国道省道６处、高速公路７处。水文地质条件复杂多变，多处浅埋及软弱围岩。起重设备等大型设备大规模使用，共有架桥机、塔吊、提升井架、龙门吊１６６台。火工品大范围使用，共有爆破作业３６处。同时，工程地处珠三角经济发达区域，沿线房屋建筑林立，管线密布，施工易影响周边构筑物稳定，影响公共安全。隧道主要以矿山法施工为主，盾构法为辅。
２ 安全风险评估
２.１ 安全风险评估概述
２.１.１ 风险
风险概念现已广泛应用于多个领域。不过，时至今日，学术界对“风险”的定义仍未完全统一。铁建设［２００７］２００号《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》［５］对“风险”的定义为：在铁路隧道工程设计和施工期间发生人员伤亡、环境破坏、财产损失、工程经济损失、工期延误等潜在的不利事件的概率（Ｐ）和后果（Ｃ）的集合，表达式为：Ｒ＝ｆ（Ｐ，Ｃ）。
２.１.２ 风险评估
包括风险辨识、风险分析和风险评价，对工程中存在的各种风险及其影响程度进行的综合分析、对比排序的全过程。风险辨识即调研城际铁路工程建设中可能发生什么事件、事故发生时间和地点、为什么会发生以及如何发生的判断和筛选过程。风险分析即认识风险发生的本质，采用定性或定量的方式表示风险分析结果。风险评价指对风险发生的概率、损失程度，并结合其他因素进行全面考虑，评估发生风险的可能性及危害程度，并与公认的安全指标相比较，以衡量风险的程度。风险评估可分为规划设计阶段评估和施工阶段评估。
２.１.３ 规划设计阶段安全风险评估
规划设计阶段安全风险评估的对象主要包括：暗挖、盾构区间隧道设计、施工方案的安全性及其对穿越公路、铁路及沿线主要建构筑物、重要管线等周边环境产生的影响，车站、区间附属工程设计、施工方案的安全性及其对建构筑物、管线等周边环境产生的影响。
常用的风险评估方法主要有风险矩阵法、模糊综合评判法、监测结果分析验证法等。铁路隧道安全风险评估一般采用风险矩阵法。风险矩阵法是综合考虑致险因子发生概率和风险后果，给出风险等级的一种方法，用Ｒ＝Ｐ×Ｃ表示（Ｒ为风险；Ｐ为致险因子发生的概率；Ｃ为致险因子发生时可能产生的后果）。Ｐ×Ｃ不是简单意义的相乘，而是表示致险因子发生概率和致险因子产生后果的级别的组合。
２.１.４ 施工阶段风险评估
施工阶段风险评估对象主要为施工地质变化、资源配置及实施方案落实情况，还包括工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等方面。
除利用风险矩阵法对设计阶段风险评估成果进行复核验证和动态调整外，还采用的主要方法有作业条件危险性评价法（ＬＥＣ法）、风险概率评价法（ＰＲＡ）和危险可操作性研究（ＨＡＺＯＰ）等。一般采用ＬＥＣ法［６］，其风险值Ｄ由３个主要因素Ｌ，Ｅ，Ｃ的指标值的乘积表示，即Ｄ＝ＬＥＣ（Ｌ为发生事故的可能性大小；Ｅ为暴露于危险环境中频繁程度；Ｃ为事故产生的后果）。
２.２ 莞惠城际铁路隧道安全风险评估
２.２.１ 规划设计阶段安全风险评估
莞惠城际铁路隧道规划设计阶段（初步设计阶段、施工图阶段）的风险采取风险矩阵法。首先采用头脑风暴法、现场调研和查阅工程勘测资料辨识出项目工点可能遇到的所有风险因子和风险事件，列出莞惠城际铁路风险清单表；再利用专家经验对可能的致险因子的重要性进行评价，对各个风险因素评价其发生的概率和后果等级。具体步骤如下：
１）根据隧道沿线的环境，水文地质情况对初始风险进行识别，形成风险清单表。风险清单表如表１所示。
表１ 隧道风险清单表
２）对初始风险进行评估。对各个风险因素评估其发生的概率和后果等级，并最终确定初始风险的等级。初始风险的等级如表２所示。
表２ 松山湖隧道初始风险等级表
３）根据铁建设［２００７］２００号《铁路隧道风险评估暂行规定》的规定，依据风险评价结果和风险接受准则，制定相应的方案和措施。
４）对风险进行再评估，提出残留风险等级。经对规划设计阶段风险评估，形成了《东莞至惠州城际轨道交通项目隧道风险评估报告》，评价出６９段高风险隧道，段落总长为３８２８７.５ｍ。
２.２.２ 施工阶段安全风险评估
施工阶段应根据设计阶段风险评估结果、施工开挖揭示地质、资源配置及实施方案进行再评估和动态调整［７］，形成高风险工点类重大风险源。针对工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等采用ＬＥＣ等方法自行评估，形成风险评估和控制策划表（如表３所示）。根据评估结果形成高危作业类重大风险源。评估出的高风险工点类重大风险源和高危作业类重大风险源形成重大风险源清单报珠三角城际公司。重大风险源清单如表４所示。
表３ 风险评价和控制策划表
表４ 莞惠城际铁路重大风险源登记表
３ 风险控制技术选择
３.１ 规划设计阶段安全风险控制技术
３.１.１ 区间隧道下穿铁路或邻近铁路措施
开挖前需对铁路靠近基坑侧的地层进行深孔注浆加固，同时需对铁路路基及轨道分别进行布点，加强其监控量测，若出现异常情况及时对路基底部采取补偿注浆等有效措施。与铁路主管单位建立沟通机制，加强协调，出现异常情况需及时和相关部门反映。施工中杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。初期支护应及时封闭成环，以保证施工安全。浅埋及软弱围岩段应采取必要的超前支护措施。隧道下穿既有铁路线前，采用吊轨及纵横工字钢梁加固法对既有铁路进行线路加固。初期支护中采用钢架时，松软破碎地段可适当加密。围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑，必要时提前施作二次衬砌，此时二次衬砌应予以加强。在下穿过程中对既有线路进行跟踪注浆，并对下穿铁路进行实时监测，根据监测反馈的信息及时优化调整掘进参数。
３.１.２ 区间隧道下穿建筑物、市政桥梁、市政道路、管线等措施
伴随着我国城镇化速度的日益加快，铁路运输通道资源逐渐紧张，隧道及地下工程在铁路建设尤其是城际铁路建设中的比例在逐步增加。而隧道施工安全风险巨大，安全事故高发，如何有效控隧道建设安全风险，是所有隧道建设参建单位关注的核心问题之一。风险管理力求把风险导致的各种不利影响降到最低程度。铁道部于２００７年在铁路隧道施工领域推行风险管理，提出要建立风险管理制度、规范风险评估、做好风险防范工作的要求。宜万铁路［１］、金温铁路［２］、厦深铁路［３］、南广铁路［４］在隧道建设过程中均采用了风险管理手段，但主要局限于岩溶隧道、不良地质条件下的安全风险研究和控制。目前对隧道建设设计阶段、施工阶段风险评估方法和控制技术进行全面、系统的研究还不成熟，造成设计阶段、施工阶段风险评估和控制相互脱节的问题，不利于风险管理的实施和推进。本文通过对莞惠城际铁路施工２ａ多来开展隧道风险管理与控制工作进行总结，系统研究设计、施工阶段采用的风险评估方法、对象和控制技术。（参考《建筑中文网》）
１ 工程概况
东莞至惠州城际铁路（以下简称莞惠城际铁路）是珠三角东岸城轨网络中的重要线路，由望洪站站外区间开始，经东莞市城区和多个城镇，终点至惠州市惠州大道客运北站，速度目标值２００ｋｍ／ｈ，正线全长９９.８５１ｋｍ。莞惠线共４座隧道，分别为松山湖隧道、樟木头隧道、古庄山隧道和东江隧道，总长度为５４.４３８ｋｍ，占线路总长度５４.５２％，其中松山湖隧道和东江隧道是铁道部评审的Ⅰ级风险隧道。其多处跨（穿）既有铁路、公路。共有跨（穿）既有铁路１５处、国道省道６处、高速公路７处。水文地质条件复杂多变，多处浅埋及软弱围岩。起重设备等大型设备大规模使用，共有架桥机、塔吊、提升井架、龙门吊１６６台。火工品大范围使用，共有爆破作业３６处。同时，工程地处珠三角经济发达区域，沿线房屋建筑林立，管线密布，施工易影响周边构筑物稳定，影响公共安全。隧道主要以矿山法施工为主，盾构法为辅。
２ 安全风险评估
２.１ 安全风险评估概述
２.１.１ 风险
风险概念现已广泛应用于多个领域。不过，时至今日，学术界对“风险”的定义仍未完全统一。铁建设［２００７］２００号《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》［５］对“风险”的定义为：在铁路隧道工程设计和施工期间发生人员伤亡、环境破坏、财产损失、工程经济损失、工期延误等潜在的不利事件的概率（Ｐ）和后果（Ｃ）的集合，表达式为：Ｒ＝ｆ（Ｐ，Ｃ）。
２.１.２ 风险评估
包括风险辨识、风险分析和风险评价，对工程中存在的各种风险及其影响程度进行的综合分析、对比排序的全过程。风险辨识即调研城际铁路工程建设中可能发生什么事件、事故发生时间和地点、为什么会发生以及如何发生的判断和筛选过程。风险分析即认识风险发生的本质，采用定性或定量的方式表示风险分析结果。风险评价指对风险发生的概率、损失程度，并结合其他因素进行全面考虑，评估发生风险的可能性及危害程度，并与公认的安全指标相比较，以衡量风险的程度。风险评估可分为规划设计阶段评估和施工阶段评估。
２.１.３ 规划设计阶段安全风险评估
规划设计阶段安全风险评估的对象主要包括：暗挖、盾构区间隧道设计、施工方案的安全性及其对穿越公路、铁路及沿线主要建构筑物、重要管线等周边环境产生的影响，车站、区间附属工程设计、施工方案的安全性及其对建构筑物、管线等周边环境产生的影响。
常用的风险评估方法主要有风险矩阵法、模糊综合评判法、监测结果分析验证法等。铁路隧道安全风险评估一般采用风险矩阵法。风险矩阵法是综合考虑致险因子发生概率和风险后果，给出风险等级的一种方法，用Ｒ＝Ｐ×Ｃ表示（Ｒ为风险；Ｐ为致险因子发生的概率；Ｃ为致险因子发生时可能产生的后果）。Ｐ×Ｃ不是简单意义的相乘，而是表示致险因子发生概率和致险因子产生后果的级别的组合。
２.１.４ 施工阶段风险评估
施工阶段风险评估对象主要为施工地质变化、资源配置及实施方案落实情况，还包括工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等方面。
除利用风险矩阵法对设计阶段风险评估成果进行复核验证和动态调整外，还采用的主要方法有作业条件危险性评价法（ＬＥＣ法）、风险概率评价法（ＰＲＡ）和危险可操作性研究（ＨＡＺＯＰ）等。一般采用ＬＥＣ法［６］，其风险值Ｄ由３个主要因素Ｌ，Ｅ，Ｃ的指标值的乘积表示，即Ｄ＝ＬＥＣ（Ｌ为发生事故的可能性大小；Ｅ为暴露于危险环境中频繁程度；Ｃ为事故产生的后果）。
２.２ 莞惠城际铁路隧道安全风险评估
２.２.１ 规划设计阶段安全风险评估
莞惠城际铁路隧道规划设计阶段（初步设计阶段、施工图阶段）的风险采取风险矩阵法。首先采用头脑风暴法、现场调研和查阅工程勘测资料辨识出项目工点可能遇到的所有风险因子和风险事件，列出莞惠城际铁路风险清单表；再利用专家经验对可能的致险因子的重要性进行评价，对各个风险因素评价其发生的概率和后果等级。具体步骤如下：
１）根据隧道沿线的环境，水文地质情况对初始风险进行识别，形成风险清单表。风险清单表如表１所示。
表１ 隧道风险清单表
２）对初始风险进行评估。对各个风险因素评估其发生的概率和后果等级，并最终确定初始风险的等级。初始风险的等级如表２所示。
表２ 松山湖隧道初始风险等级表
３）根据铁建设［２００７］２００号《铁路隧道风险评估暂行规定》的规定，依据风险评价结果和风险接受准则，制定相应的方案和措施。
４）对风险进行再评估，提出残留风险等级。经对规划设计阶段风险评估，形成了《东莞至惠州城际轨道交通项目隧道风险评估报告》，评价出６９段高风险隧道，段落总长为３８２８７.５ｍ。
２.２.２ 施工阶段安全风险评估
施工阶段应根据设计阶段风险评估结果、施工开挖揭示地质、资源配置及实施方案进行再评估和动态调整［７］，形成高风险工点类重大风险源。针对工艺安全风险评估、设备安全条件、作业人员技能等采用ＬＥＣ等方法自行评估，形成风险评估和控制策划表（如表３所示）。根据评估结果形成高危作业类重大风险源。评估出的高风险工点类重大风险源和高危作业类重大风险源形成重大风险源清单报珠三角城际公司。重大风险源清单如表４所示。
表３ 风险评价和控制策划表
表４ 莞惠城际铁路重大风险源登记表
３ 风险控制技术选择
３.１ 规划设计阶段安全风险控制技术
３.１.１ 区间隧道下穿铁路或邻近铁路措施
开挖前需对铁路靠近基坑侧的地层进行深孔注浆加固，同时需对铁路路基及轨道分别进行布点，加强其监控量测，若出现异常情况及时对路基底部采取补偿注浆等有效措施。与铁路主管单位建立沟通机制，加强协调，出现异常情况需及时和相关部门反映。施工中杜绝水土的大量流失，遇有险情应马上停止开挖，及时补强结构、加固地层。初期支护应及时封闭成环，以保证施工安全。浅埋及软弱围岩段应采取必要的超前支护措施。隧道下穿既有铁路线前，采用吊轨及纵横工字钢梁加固法对既有铁路进行线路加固。初期支护中采用钢架时，松软破碎地段可适当加密。围岩变形过大或初期支护变形不收敛，又难以及时补强时，可设置临时仰拱或横撑，必要时提前施作二次衬砌，此时二次衬砌应予以加强。在下穿过程中对既有线路进行跟踪注浆，并对下穿铁路进行实时监测，根据监测反馈的信息及时优化调整掘进参数。
３.１.２ 区间隧道下穿建筑物、市政桥梁、市政道路、管线等措施
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201306/15251.htm
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