公路隧道總體安全風險評估指標及方法優(yōu)化探究

趙錫燦

(云南省公路工程監(jiān)理咨詢有限公司，昆明 650021)

公路隧道工程施工安全問題，是公路建設行業(yè)安全監(jiān)管的重點。為了有效降低隧道施工中的事故風險及影響，交通運輸部于近年已發(fā)布文件，要求開展隧道風險評估?，F(xiàn)階段，多數(shù)隧道施工安全風險評估常在委托方提供的設計、施工方案基礎上開展。評估過程中，重點工作通過查看設計及施工組織內(nèi)容，結(jié)合同種類型工程施工過程中可能存在的風險問題，找出評價該項目存在的風險，并提出相關(guān)預防措施及建議。施工單位通過落實降低風險的建議措施，并在施工過程中進行嚴防嚴控，以達到降低隧道施工過程中風險的目的。

云南功東高速公路位于泥石流較為發(fā)育的云南東川，地質(zhì)條件較為復雜，隧道施工過程中將面臨較大的安全風險。本文以該條線12座隧道為例，開展公路隧道總體安全風險評估指標及方法優(yōu)化探究，提出了一套操作性強的公路隧道總體風險評估及風險控制手段、方法，可用于指導公路隧道總體風險評估，可供同類隧道施工安全風險管控參考。

1 《指南》中的評估方法

交通運輸部發(fā)布的《公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估指南(試行)》(2011版)[1]，其中推薦的總體評估(風險)方法為指標體系法，選用的指標主要考慮隧道地質(zhì)、建設規(guī)模、氣候與地形等條件，對相關(guān)指標進行賦值分析，見表1。

表1 隧道工程的指標區(qū)間賦值情況

隧道工程安全風險施工安全總評大小計算公式：

R=G(A+L+S+C)

(1)

通過采用上述公式進行相關(guān)計算，可以計算得出項目風險值R，然后參考、對照分級表2，確定風險等級。

表2 隧道工程總體安全風險分級標準

根據(jù)表2指標法評估結(jié)論，參考《指南》中相關(guān)要求，風險等級評定為Ⅲ級及以上的公路工程隧道，還需進行專項風險評估，且在本次評估過程中，還需提出下階段評估中需要重點評估的內(nèi)容，即主要風險源。

2 優(yōu)化《指南》評估指標及方法

2.1 指標優(yōu)化情況

為了保證風險評估的內(nèi)容豐富，結(jié)合具體的工程項目，根據(jù)工程特點及實際情況，對《指南》中的指標進行了優(yōu)化。優(yōu)化的基礎主要為《指南》提出的指標，主要修正、優(yōu)化點為：

1)按照5大類對評估指標進行分類：建設規(guī)模、地質(zhì)條件、誘發(fā)因素、洞口特征和資料完整性。

2)在地質(zhì)指標中，增加了大型不良地質(zhì)：斷層破碎帶、巖溶發(fā)育情況等。

3)在增加的誘發(fā)因素大類中，具體增加了施工季節(jié)和自然災害指標，分別評價隧址區(qū)降水情況和地震、滑坡、泥石流等自然災害等誘發(fā)因素。

4)在洞口特征中，增加進洞形式、施工環(huán)境、地質(zhì)特征等指標。

5)增加了資料完整性內(nèi)容指標，具體增加了地勘和設計方案完整性評價指標。

對修正、優(yōu)化后的指標進行賦值、分類，調(diào)整后見表3。

表3 隧道工程總體風險評估修正指標賦值區(qū)間

優(yōu)化調(diào)整后的隧道工程安全風險施工安全總評大小計算公式：

R=G·(S+F+C+D)

(2)

采用式(2)進行相關(guān)計算，可計算得出項目風險值R，然后參考、對照分級表4，確定風險等級。

表4 修正后隧道工程總體安全風險分級

2.2 評估方法優(yōu)化

為了考慮施工過程中如旱季、雨季施工，設計資料完整性等實際情況，采用量化指標帶入評估法及專家經(jīng)驗評估法相結(jié)合的方法[2-5]進行綜合評估。

風險評估方法優(yōu)化，是指首先采用指標體系法(《指南》指標體系法及修正的指標體系法)分別對每1座隧道進行風險分析與評價。在此基礎上，結(jié)合工程實際，選取經(jīng)驗豐富的隧道專家，對評估結(jié)論為Ⅱ級及以上的隧道，進一步開展專家評估，最終統(tǒng)計多位專家評估的結(jié)論，以多數(shù)專家評定的結(jié)論確定工程最高風險等級。其中專家評估法步驟如下：1)向?qū)＜野l(fā)放隧道設計資料、現(xiàn)場調(diào)查成果資料、專家評估法表格(含每座隧道采用指標體系法評估結(jié)果參考值，見表5)；2)專家結(jié)合指標體系評估結(jié)果及隧道勘察設計等資料，定性評估每座隧道風險等級[6]；3)專家依據(jù)工程經(jīng)驗提出每座隧道主要風險源及意見[7]；4)對專家評估結(jié)果進行統(tǒng)計。風險評估流程如圖1所示。

圖1 優(yōu)化后的評估流程

3 評估案例

3.1 工程概況

以云南功東高速公路大灣地隧道為評價案例，該隧道為分離式單向雙車道隧道，設計速度80 km/h，洞室凈空10.25 m×5 m。該隧道開挖采用出口進洞，進口反向出洞，單向掘進的施工方法。左線起止樁號ZK3+857～ZK4+548，長度673 m，縱坡-2.7%，最大埋深65 m；右線起止樁號K3+870～K4+527，長度657 m，縱坡-2.7%，右線最大埋深66 m，屬中等長度隧道。隧道穿越圍巖為Ⅴ級，隧道左、右線進出口洞門均為削竹式。

3.2 《指南》推薦的指標體系法評估

根據(jù)《指南》中推薦的指標體系法，結(jié)合實際情況對大灣地隧道工程各項指標賦值計算[8-12]。地質(zhì)G=(圍巖情況a+瓦斯含量b+富水情況c)取值為3分；開挖斷面A取值為2分；隧道全長L取值為2分；洞口形式S取值為1分；洞口特征C取值為1分。根據(jù)隧道工程施工安全總體風險計算公式計算出總體風險值：R=G(A+L+S+C)=3×(2+2+1+1)=18分。結(jié)合表2可知，大灣地隧道工程總體風險等級為Ⅲ級，屬于高度風險。

3.3 專家調(diào)查法評估

隨機抽取11位專家，向?qū)＜野l(fā)放評估表及隧道設計圖、現(xiàn)場圖片、現(xiàn)場調(diào)查表等多項調(diào)查資料。各位專家結(jié)合自身經(jīng)驗及隧道實際情況，填寫專家評估表(表5)。通過統(tǒng)計，2位專家評定該隧道為Ⅱ級偏高風險；8位專家評定該隧道為Ⅲ級偏低風險；1位專家評定該隧道為Ⅲ級偏高風險。專家提出的主要風險源為：1)隧道埋深淺，臨近房屋破壞風險大；2)隧道洞身圍巖破碎，全部為Ⅴ級圍巖，有2段富水破碎帶；3)隧道出口為松散堆積體，雨季可能會有小規(guī)模滑坡風險。

表5 云南功東高速公路隧道工程總體風險評估專家調(diào)查

3.4 優(yōu)化《指南》的指標體系法評估

采用優(yōu)化《指南》的指標體系法，結(jié)合實際情況對大灣地隧道工程各項指標賦值計算[13-15]。建設規(guī)模S=L+A取值為4分；地質(zhì)G=(a+b+c+d)取值為3分；誘發(fā)因素F=(a+b)雨季取值為4分，旱季取值為1分；洞口特征C=(a+b+c)取值為3分；資料完整性D=(a+b)取值為2分。根據(jù)隧道工程施工安全總體風險計算公式計算出總體風險值：R(旱季)=G×(S+F+C+D)=3×(4+1+3+2)=30分；R(雨季)=G×(S+F+C+D)=3×(4+4+3+2)=39分。

結(jié)合表4可知，該隧道旱季施工風險等級為Ⅱ級，屬于中度風險；雨季施工風險等級為Ⅲ級，屬于高度風險。

4 結(jié)論

1)本文提出的公路隧道總體風險評估及風險控制研究思路和方法已在云南省功東高速公路隧道總體風險評估及風險控制中得到應用，同時考慮了公路隧道的建設及運營期間的實際情況。

2)優(yōu)化后的指標體系法引入了誘發(fā)因素、地質(zhì)條件、洞口施工環(huán)境、資料的完整性和針對性等內(nèi)容，彌補了《指南》中指標體系偏少問題，能更全面地反映隧道施工中實際情況。

3)經(jīng)專家評估，該方法可彌補《指南》指標體系法考慮不到的設計方案、施工方案及技術(shù)水平在降低風險等級方面的作用。

在優(yōu)化《指南》指標體系法評價的基礎上，再增加專家評估內(nèi)容，可更加準確地評估施工總體風險等級。