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深圳某地铁项目施工安全风险管理研究

发布时间:2019-06-03
  摘 要
  
  随着人类社会的不断进步和科学技术的快速发展,地铁建设规模也在不断增加。施工风险识别与分析在建设中得到了广泛的应用。由于地铁施工中盾构姿态和基坑维护风险较大,受力体系不断转换,地铁施工过程中存在结构安全风险,所以在地铁施工过程中加强施工风险识别和分析是必要的。

深圳某地铁项目施工安全风险管理研究
  
  本文以深圳地铁 A 项目为研究对象,具体研究该项目施工风险并对施工的风险进行评价,运用层次分析理论和模糊数学理论,建立层次分析模型,针对深圳地铁 A 项目施工安全风险,分析深圳地铁 A 项目施工的现状、风险管理理论、结合盾构施工管理流程分析深圳地铁 A 项目施工存在的风险、风险分类,指出深圳地铁 A 项目的风险识别方法、施工安全风险鉴别结果和风险评价等级结果。本文采用模糊数学方法评估了地铁 A 项目的风险。通过本文的分析,得出的结论主要有三点:第一,A 项目的施工安全风险因素主要包括特殊地质因素、四周环境因素、水文地质因素、现场勘察数据有误等因素;第二,主要风险源为基坑施工风险源和结构工程风险源;第三,本项目的设备风险发生概率最大,因此需要提出针对性的措施进行防范,从而降低项目的整体风险。
  
  本研究是风险管理理论的有益实践,为类似的地铁项目施工安全风险管理贡献了一定的经验与启发。
  
  关键词:  深圳地铁,地铁施工,风险识别,风险评价。
  
  ABSTRACT
  
  With the continuous progress of human society and the rapid development of science and technology, the scale of subway construction is also enlarging, in which the construction risk identification and analysis have been widely used. Due to the risk of shield posture and foundation pit in subway construction is bigger, the stress system changing and the subway structure security risks existing in the construction process at the same time, to strengthen the construction risk identification and analysis is necessary in the process of subway construction. Based on the project of Shenzhen metro A-project。
  
  This thesis takes Shenzhen metro A-project as the research object, studies the construction risk of the project and evaluates the construction risk, and establishes the analytichierarchy process model by using the theory of analytic hierarchy process and the theory of fuzzy mathematics. In view of the construction safety risk of Shenzhen metro A-project, this paper analyzes the present situation and risk management theory of Shenzhen metro A-project,and analyzes the risk and risk classification of Shenzhen metro A-project construction by combining the shield construction management process. The paper points out the risk identification method of Shenzhen metro A-project, the result of construction safety risk identification and the result of risk evaluation grade.In this paper, the risks of metro A project are evaluated by fuzzy mathematics method. Through the analysis of this article, the conclusions are mainly three points: First, the construction safety risk factors of Project A mainly include special Geological factors,surrounding environmental factors, hydrogeological factors, and errors in field survey data; Second, the main sources of risk are foundation pit construction risk source and structural engineering risk source; Third, the probability of equipment risk in this project is the highest, so it is necessary to propose targeted measures to prevent it, so as to reduce the overall risk of the project.
  
  This research is a useful practice of risk management theory and has contributed some experience and inspiration to similar construction safety risk management of subway projects.
  
  KEYWORDS:   Shenzhen metro, subway construction, risk identification, risk assessment。
  
  第一章 绪 论
 
  
  1.1 研究背景。

  
  1863 年,世界上第一条地铁(英国伦敦)的顺利通车,带领人类走入了地铁时代。地铁不仅是一种便捷的交通工具,也是一个城市综合实力衡量的新标准。我国兴建现代化地下交通轨道工程的篇章开启于 20 世纪 70 年代初,标志性事件是北京地铁 1 号线的正式通车。目前在建地铁的有上海、北京、广州等 20 多个城市。由于地铁施工管理难度巨大,因而地铁施工项目的管理需要更加严格苛刻,因为该类型项目具有连续性、复杂性、单一性的特点,施工动态程度高,施工技术要求严格[1]。为了降低人员伤亡和经济损失,提前发现潜在风险,通常借助高效的风险识别与分析,并适时做出控制措施[2]。目前地铁项目施工安全风险识别与分析已经成为工程项目管理领域研究的重点课题。
  
  福祸相依,在人类享受着地铁迅猛发展的便利之时,不容忽略的是,地铁施工过程中频繁发生的人员伤亡与经济损失。在此略举一二:2003 年 7 月,因为有大量水和流沙涌入,上海城市轨道交通 4 号线中的越江隧道区间近 300m 隧道部分结构损坏,此外临近地区地面发生严重沉降,其中最大沉降量高达到 7m,直接引发多栋建筑物的严重倾斜,与此同时,引发了黄浦江的管涌与防汛墙的局部塌陷,值得庆幸的是,由于补救措施及时,事故现场周围的人员得以及时转移疏散,人员零伤亡,然而此次事故的直接经济损失高达 1.5 亿元;2008 年 11 月,杭州市又发生了一起重大地铁施工现场的坍塌事故,事故地点为风情大道地铁 1 号线路,该事故直接造成风情大道下陷 15 米与路面坍塌 100 余米,并且引发附近河流决堤,河水倒灌,共计造成人员失踪 4 起,伤亡 40 余,其中 17 人死亡,24 人受伤[3]。由此可见,地铁项目的建设施工过程中,必须将风险控制技术和施工安全风险评估放在首位[4]。因此在地铁施工过程中开展施工安全风险识别与分析是极为必要的。
  
  1.2 研究目的及意义。
  
  1.2.1 研究目的。

  
  为了积极引进与消化安全风险识别与分析领域在国内外的先进应用成果,本文基于地铁施工风险管理水平的研究,开展了深圳地铁 A 项目福永区间施工过程存在的施工风险进行识别与分析。该项目以确保地铁建设的安全,针对地铁施工的复杂环境,针对性地提出地铁建设的安全管控措施,并对当前项目风险管理水平开展评估,为加强地铁建设工程风险管理能力提供理论支持和模型参考。
  
  1.2.2 研究意义。
  
  本研究的意义和价值主要有:
  
  (1)丰富地铁施工安全风险识别方法,补充完善风险分析方法。从风险识别角度出发,本文提出的地铁施工过程中的安全风险识别与分析模型,为了防止往常风险管理(多个阶段)中关键过程割裂的片面性,采用统一的系统进行分析,使得风险识别水平有了新的全面认识。
  
  (2)为地铁项目施工安全风险识别与分析的准确度量和有效改进提供理论依据,对具体施工情况产生的风险源进行分析、识别和评价。
  
  (3)建立地铁区间隧道盾构施工风险评价体系和以模糊综合评价法为基础的模型,实施施工风险管理。针对深圳地铁 A 项目二期隧道盾构模糊综合评价模型的建设,实施风险水平的评估,建立了地铁隧道盾构施工的风险评估体系,提高施工现场安全性,预防灾难的发生。
  
  1.3 文献综述。
  
  1.3.1 国内外研究现状。
  
  (一)国外研究现状。
  

  风险评估方法和风险管理理论的研究始于 1970 年,该理论的奠基人是 Einstein,他撰写了丰富的风险分析着作,率先将该理论应用在隧道与地下工程领域[5]。他在项目估计中加入不确定性,提出了仅限于硬岩隧道范围内的隧道成本模型(计算机模拟方法),该方法取得了很好的实际工程应用[6]。此外,基于实际的海底隧道项目,Nilsen 等开展了海底复杂隧道施工工艺等条件的风险评估研究[7]。
  
  此后,国外专家学者在风险风险分析理论研究方面百花齐放。Ashley 为了简化风险评价过程,发明了影像图法(通过图表的形式展示风险概率和风险损失的影响)[8];Burland 在环境影响评估方面,提出了风险评估的程序及方法;Heinz 针对特殊地形的隧道(穿梭海峡、山脉)开展了风险评估研究[9];Zadeh 为了完善模糊数学的运算逻辑,创建乐模糊数学学科,促进了地下工程风险评价的发展[7];Snel 等着眼于地下工程设计施工过程中出现的风险问题,基于对阿姆斯特丹南北地铁线路项目的案例分析,研究表明“IPB”风险管理模型可以有效控制事故风险;Peck 针对盾构法施工过程诱发的地表沉陷的现象,提议采用高斯分布函数来描绘,并率先提出了地面损失的观点[5]。
  
  风险矩阵评价法诞生于 1990 年中期,之后便被广泛应用在武器系统研制项目中,该方法通过矩阵图的方式形象地表示项目风险概率和风险损失。借鉴风险矩阵的结论,后来的学者做了多方的探讨:Rihcards 评估了隧道工程风险,划分了风险接受程度,并给出相应应对风险的措施;Paul 等基于前人研究,表明在识别项目的关键风险因素方面,风险矩阵评价方法具有简单有效并且适用性极广的特点[10];基于宏观层研究,Harald 开展了风险管理的评估方法,着重阐述了项目风险的评价过程,并提出各参与方间风险的合理分配[11]。
  
  随后,风险评估方法逐渐丰富起来。Pearl 率先提出采用贝叶斯网络概率模型来评价风险,并且在其它研究领域也得到了广泛推广;Norrington 等再次基础上,深入探究了贝叶斯方法准确计算可信度的科学问题;Ying 采用不同于传统的方法,运用贝叶斯网络方法对地铁项目的火灾事故风险进行分析,表明该方法在地铁施工中出现火灾事故的风险可能性求解上更加方便与精确;Eunchang Lee 等采用问卷方法的形式,在不同规模企业中获取了对工程影响较大的风险因素[5]。
  
  此外,学者们在风险等级及类别的研究方面做了诸多探讨。Gordon 提出了与风险矩阵法类似的风险指数法,基于西雅图区域的地下通信项目风险案例分析,划分了风险等级;地下工程风险被 Reills 划分为主要四类风险,包括人员伤亡损失、经济财产损失,工程进度滞后引发成本增加和未达到工程设计、使用标准。
  
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  1.3.2 地铁施工风险识别与管理研究
  1.4 研究内容和方法
  1.5 主要创新点
  
  第二章 深圳地铁 A 项目风险概况
  
  2.1 工程概况
  2.1.1 工程特点
  2.1.2 工程重点和难点
  2.2 水文地质条件
  2.2.1 地形地貌
  2.2.2 水文条件
  2.2.3 复杂地层情况
  2.3 盾构法施工风险管理现状及存在问题
  2.3.1 盾构法施工风险管理特点
  2.3.2 地铁施工风险管理难点
  2.4 本章小结
  
  第三章 深圳地铁 A 项目施工安全风险分析与识别
  
  3.1 A 项目施工风险分类
  3.1.1 常见风险
  3.1.2 A 项目施工的特有风险
  3.2 A 项目施工安全风险因素分析
  3.2.1 人员因素
  3.2.2 环境因素
  3.2.3 管理因素
  3.2.4 领导因素
  3.2.5 材料因素
  3.2.6 机械因素
  3.3 A 项目施工安全风险识别
  3.3.1 查找风险源
  3.3.2 确定重点风险源
  3.3.3 施工安全风险与风险源鉴别
  3.4 本章小结
  
  第四章 深圳地铁 A 项目施工安全风险评价与控制
  
  4.1 地铁施工安全风险评估流程
  4.1.1 风险定义
  4.1.2 风险识别
  4.1.3 风险估计
  4.1.4 风险评价
  4.1.5 风险控制
  4.2 地铁施工风险评估方法的选择
  4.3 运用层次分析理论与模糊数学理论建立风险评价模型
  4.3.1 层次分析理论
  4.3.2 建立风险评价层次分析模型
  4.3.3 模糊数学理论
  4.4 地铁施工风险评价
  4.5 地铁施工风险控制措施
  4.5.1 控制方法的选择
  4.5.2 具体控制措施
  4.6 本章小结
  
  第五章 识别前后对比分析
  
  5.1 深圳地铁 A 项目施工安全风险识别前
  5.1.1 人的不规范行为控制
  5.1.2 物的不安全状态
  5.1.3 环境的不适应状态
  5.2 深圳地铁 A 项目施工安全风险识别后
  5.2.1 风险监测
  5.2.2 变形监测
  6.2.3 现场巡视
  5.3 深圳地铁 A 项目施工安全风险管理方案
  5.3.1 一般性风险管理方案
  5.3.2 特定性风险管理方案
  5.4 本章小结

  结 论

  本文以风险理论为基础,从近二十年以来,我国在地铁施工方面的风险工作汇总和风险管理的经验出发,对地铁施工项目阶段风险因素有了比较深刻的了解。以深圳地铁A 项目为案例,通过对工程特点、重点、难点,该项目的自然条件、水文地质、复杂地层情况,以及盾构法施工风险管理,分析了该地铁项目施工中常见风险和特有风险,并对施工安全风险因素进行了分析,利用查找风险源,确定重点风险源,全面排查等方法对施工中的风险进行了识别,对比分析了深圳地铁 A 项目施工安全风险识别前和识别后的情形,并提出了风险管理措施,为解决地铁工程施工风险控制方面的问题提供了一定借鉴意义。在文章分析中得出如下结论:

  (1)主要影响深圳地铁 A 项目的施工安全风险因素有:特殊地质因素、四周环境因素、水文地质因素、现场勘察数据有误等因素。二十世纪初期,巴莱多提出巴莱多定律,即二八定律。他提出,在所有东西中,占重要的部分只有 20%,另外 80%是占多数的,但是不重要的,所以被称为二八定律。针对深圳地铁 A 项目,依据风险源的危害和概率,运用“二八定律”,将拥有更大的影响,把占比重较小的风险源列出来,作为重点风险源进行控制。相比一般工程项目,地铁项目的风险影响因素不仅来源多样化,而且范围更广。

  (2)深圳地铁 A 项目施工安全风险源识别中,主要风险源为:深圳地铁 A 项目基坑施工风险源和结构工程风险源。基坑施工风险源包括基坑设计问题,基坑勘察问题,基坑施工问题,基坑监测问题和建设单位管理问题等。结构工程风险源包括测量问题、模板工程问题、混凝土在施工中存在的问题以及原材料的问题等。测量方式不正确,采用错误的放样方法,模板强度及刚度不达标,混凝土在施工中浇筑顺序颠倒、过载施工、拆模过早等,原始材料没有达标,这些问题都会存在着严重的风险隐患,一旦触发即可造成严重的不可挽回的经济损失和人员伤亡。

  (3)通过模型分析得出,本项目的需要控制的风险中,设备风险发生概率最大。

  因此结合模型分析得出的结论,我们设计了具体的风险控制措施,以降低设备风险发生的概率,从而控制项目风险程度。

  参考文献

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