隧道施工技术风险评估及风险控制措施的分析

隧道施工技术风险评估及风险控制措施的分析

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摘要:为了适应经济社会发展的需要,近年来,我国交通基础设施建设发展速度不断加快,隧道工程规模不断扩大就是这一发展的很好证明。在此基础上,我们对隧道施工技术风险评估方法进行了分析,并结合实例对风险控制措施进行了详细的论述,希望这些论述内容能给相关行业带来一定的启示。

关键词:隧道;施工技术;风险评价;控制措施

引言

虽然近年来我国隧道工程领域取得了长足的进步,但隧道工程安全事故造成的重大经济损失,必须引起重视,如何最大限度地减少此类事故的发生,是本文围绕隧道施工技术风险评估和风险控制措施进行具体研究的原因。

1隧道施工技术风险评估方法

目前,用于隧道施工技术风险评估的方法主要包括德尔菲法、故障树分析法、层次分析法以及模糊综合评价法等。本文主要运用层次分析法和模糊综合评价法两种理论工具来对隧道施工技术进行风险评估。

1.1层次分析法

层次分析法是20世纪70年代初美国运筹学家匹茨堡大学教授萨蒂,应用网络系统理论和多目标综合评价方法,提出的一种层次权重决策分析方法。这种方法的特点是在对复杂决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析的基础上,利用较少的定量信息使决策的思维过程数学化,从而为多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题提供简便的决策方。层次分析法分析的基本步骤如下。首先建立复杂决策问题的层次结构模型;其次构造判断(成对比较)矩阵;然后是层次单排序及其一致性检验;最后是层次总排序及其一致性检验。由于隧道施工技术风险评估涉及的影响因素很多,并且许多影响因素不易量化,因此,为了合理地对隧道施工技术进行风险评估,本文将层次分析法应用到隧道施工技术风险评估中。

2隧道施工技术风险评估实例

2.1工程概况

某隧道属于分离式越岭特长隧道,穿过山脊,隧道长度为左线4780m、右线4829m,最大埋深左线325m、右线343m。隧道穿过的山体高程760~1120m,最大相对高差360m,隧道左、右线进口与地形呈45°斜交,地形坡度40℃,左线出口与地形30°相交,地形坡度39°。

2.2风险评估

结合隧道工程实际,本文确定了运用层次分析法和模糊综合评价法共同开展隧道施工技术风险评估,因此研究首先得出了表1所示的隧道施工技术风险评估层次结构模型。结合表1所示的隧道施工技术风险评估层次结构模型。

表1隧道施工技术风险评估层次结构模型

可建立隧道施工技术风险评估因素集,使用9标度法可得出因素集权重。本文研究案例的判断矩阵源于专家问卷调查,因此可得出如下评判因素权重:

A={a1、a2、a3}={0.546,0.354,0.100}

A1={a11、a12、a13、a14、a15、a16、a17、a18}={0.113,0.247,0.106,0.104,0.208,0.112,0.080,0.030}

A2={a21、a22、a23、a24}={0.319,0.281,0.242,0.158}

A3={a31、a32、a33}={0.590、0.258、0.152}

本文采用5个等级划分隧道施工技术风险等级,即:“很低、低、一般、高、很高”,应用公式Bi=AioRi={bi1,bi2,…,bin}可得出开挖因素、支护因素、环境保护因素的一阶模糊综合评价向量,即:B1={0.259,0.308,0.308,0.100,0.025}B2={0.379,0.389,0.183,0.037,0.012}B3={0.649,0.304,0.035,0.012,0.000}应用公式B=AoR={b1,b2,…,bn},可得出二阶模糊综合评价向量,即:B={0.310,0.310,0.270,0.088,0.022}其中“很低、低、一般、高、很高”隧道施工技术风险评估等级分别对应分数为95、86、65、45、30,因此可得出f=5i=1Σeibi=77.97,而结合表2所示的风险评估得分及其对应的风险评估等级可以清楚发现,S隧道工程施工技术风险评估为一般,该工程隧道施工技术安全状况相对较好,但为了从根本上应对各类事故,必要的风险控制措施不应被忽视。

表2风险评估得分及其对应的风险评估等级、

2.3风险控制措施

2.3.1基本措施

首先是地质调查。具体施工单位在施工前必须做好地质调查工作,施工过程中还需提前做好预测工作,特别是断层、岩溶等不良地质地段必须保证合理的施工顺序。其次加强排水。采取“以排为主”、“截、堵、排”相结合的综合措施,这一过程需要同时关注地表水处理,并做好封堵裂缝工作。然后加强支护措施。施工单位需结合地质条件、当地经验制定初期支护稳定性判据,以此保证二衬施工质量。最后合理选择开挖方法。开挖方法的选择需要结合设计资料、实际围岩条件,同时还需要遵循与支护衬砌施工相协调原则,由此避免超挖、欠挖情况出现,即可进一步降低风险出现几率。

2.3.2隧道监控量测

隧道监控量测属于隧道施工不可缺少的环节,需要结合隧道围岩实际情况,具体隧道监控量测如下所示:①布置监测断面。结合技术规范要求和隧道实际,施工单位在左线布置了41个监测断面,在右线布置了42个监测断面。②监测频度。结合技术规范,施工单位参考开挖时间、变形速率、距开挖面距离确定了监测频率。③监测成果分析。结合监测成果可以发现水平收敛变形的变形速率与时间关系呈明显收敛趋势,未出现初期支护开裂、持续收敛、拱顶掉块等情况,由此可确定施工处于安全状态。

2.3.3预防坍塌事故措施

隧道塌方属于严重的质量问题,为避免隧道工程出现这类事故,本文提出了如下预防坍塌事故措施:施工单位需要将隧道仰拱短时间内成环,同时还需要保证施工过程二衬保护质量,具体施工应使用圆木、方木、钢拱架做好隧道的支撑工作,其中的钢拱架需要做好局部加固,由此可避免塌方事故的出现与恶化,同时结合监控工作开展针对性处理,即可进一步预防坍塌事故的发生,采用回填方法处理沉陷区、强化地表防水措施均属于施工单位可以采取的具体方法。

结束语

综上所述,隧道施工技术风险评价与风险控制具有较高的现实意义。在此基础上,本文涉及的地质调查、加强支护措施、隧道监控量测、预防坍塌事故措施等措施建议,则证明了研究的实践价值。因此,在相关领域的理论研究和实践探索中,本文内容能够发挥一定参考作用

参考文献

[1]靳世鹤,严松宏,孙红斌.兰州地铁穿黄隧道施工风险分析与控制措施[J].工程管理学报,2017,31(02):84~89.

[2]刘保国,沈铭龙,马强.模糊网络分析法在公路山岭隧道施工风险分析中的应用[J].岩石力学与工程学报,2014,33:2861-2869.

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