盾构隧道风险研究(12[1].15).ppt

地铁盾构隧道工程建设的风险研究与管理课题责任人 何锡兴，周红波上海市建筑科学研究院监理部2005年12月11日一、国内外研究现状1.国外研究现状 ØB.Nilsen等人（1992）：复杂地层条件地区的海底隧道的风险研究Ø国际隧道协会委员Heinz.D（1996）：海峡的隧道、阿尔卑斯山的隧道Ø日本的佐藤久教授等（1998）：在隧道工程的事故统计方面作了大量细致的工作ØA.J.M.Snel & D.R.S.van Hasselt（1999）：从投资、工期和工程质量方面研究了阿姆斯特丹南北地铁线路设计和施工中的风险管理问题，提出了IPB风险管理模式ØBurland.J.B（2002）：针对隧道施工对沿线建筑物造成的影响，提出了环境风险分析理论Ø国际隧道协会（ITA）（2004）：提出了隧道风险管理指南，以此作为隧道工程风险管理的参照标准和方法2.国内研究现状Ø同济大学的丁士昭教授（1992）：从管理者的角度，提出了广州地铁工程、上海地铁一号线工程的风险管理及工程保险方案 Ø沈景炎（2000）:对地铁规划中的客流量预测风险进行了研究，并提出了针对客流量风险的“抗风险设计”理论。

Ø香港的L.McFeat-Smith（2000）:提出了亚洲复杂地质条件下隧道工程的风险评估模式Ø2002年，同济大学的李永盛教授、陶履彬教授、黄宏伟教授等将风险管理理论应用于隧道和地铁项目中，提出了系统评价一个大型项目风险的方法Ø台湾的游步上、沈劲利（2003）应用多属性效用理论（Multiple Attributes Utility　Theory，MAUT），从施工单位的角度，对隧道工程风险管理的决策程序做了完整的探讨Ø郭斯杰等（台湾，2003）研究得出暗挖隧道工程所适用的保险费率在2.0‰~2.5‰之间 二、课题主要研究内容与创新点1.主要研究内容：Ø风险识别：采用WBS-RBS分解法、故障树法和事件树法建立盾构隧道风险清单Ø风险评估:采用层次分析法与模糊理论相结合的风险分析方法构造风险评估模型，进行风险评估Ø风险应对：在风险评估的基础上，研究风险的决策对策 Ø风险监控：给出风险监控手段及建立数字化风险管理平台Ø专题研究：越江隧道、近距离穿越已建隧道、穿越建筑物基础•2.主要创新点：Ø 采用WBS-RBS、故障树法等方法建立了较完整的盾构隧道施工风险体系Ø评价方法上创新：在国际隧协2004隧道风险指南给出的风险矩阵基础上建立模糊评判模型，使评价方法与国际先进研究水平接轨Ø将地铁盾构隧道施工风险监控与施工风险管理的有机结合形成数字化工地与风险管理系统三、风险识别1.风险识别方法： WBS-RBS、故障树法、事件树法2. 一般盾构隧道风险清单建立软土地铁盾构隧道工程W工程勘察与环境勘测W1盾构隧道设计W2盾构隧道施工W3地质测绘W101地质勘察W102水文勘察W103工程勘察评价W104线路设计W201管片设计W202防水设计W203盾构设计W204洞门设计W205联络通道设计W206管片工程W301盾构工程W302联络通道W303隧道防水W304隧道注浆W305施工测量W306洞门施工W307隧道内运输和施工设施W308环境保护W309施工监测W310盾构拼装W30201盾构出洞W30202盾构掘进W30203盾构进洞W30204盾构调头W30205（1） WBS（Work Breakdown Structure ）分解1.风险识别（2）RBS （Risk Breakdown Structure ）分解风险R政治风险R1社会风险R2经济风险R3自然风险R4技术风险R5材料风险R52人员风险R51施工工艺风险R53机械设备风险R54技术措施风险R55气候风险R41地质风险R42地理环境风险R43自然灾害风险R44宏观经济风险R31投资环境风险R32价格风险R33通货膨胀风险R34税率风险R35汇率风险R36资金风险R37国际关系风险R11国内政局风险R12法规政策风险R13行政干预风险R14第三方人为风险R21社会环境风险R22社会意外风险R23地铁盾构隧道的地铁盾构隧道的WBS-RBS矩阵表矩阵表 项目R11R12R13R14R21R22R23R31R32R33R34R35R36R37W10100001100111101W10200001100111101W10300001100111101W10400000000000001W20100100000000001W20200100000000001W20300100000000001W20400100000000001W20500100000000001W20600100000000001W30100001100111101（3）故障树法拆除封门时出现涌土、流砂拆除封门时出现涌土、流砂封门外侧土体强度低地下水发生变化封门外土体暴露时间太长施工环境因素土体加固时间太短土体加固范围太小化学加固剂含量太小加固范围强度不均匀冻结液泄漏冻结土层含水量太少流动地下水使冻结法失效地下水位升高地下水量增大出现地下暗河与周围河流发生连通施工人员违规操作施工机械出现故障施工组织不合理恶劣天气交通管制周边居民作息时间限制施工其他社会因素化学加固冻结法加固2.一般盾构隧道风险清单建立一般盾构隧道风险清单建立盾构隧道施工风险的总体评价等级盾构出洞盾构掘进管片工程隧道注浆机械设备盾构进洞联络通道管片破损管片就位不准螺栓连接失效管片接缝渗漏纵缝出现内外张角、前后喇叭管片碎裂密封材料失效风险因素层风险事件层分项工程层风险结构图四、风险评估1.模糊评判模型的建立2.一般盾构隧道风险评估1.模糊评判模型（1）评价指标权重计算 采用层次分析法（AHP)进行计算标度两两风险事件重要性比较的结果说明13579i风险事件与j风险事件完全一样重要，或i与i，j与j自身比较；i风险事件比j风险事件稍微重要一点；i风险事件比j风险事件明显重要；i风险事件比风险事件重要得多；i风险事件比j风险事件极为重要。

2、4、6、8倒数两两风险事件重要性比较介于上述标度两值之间上述重要性相反情况，即j比i重要的情况各风险事件重要性大小比较一览表 判断矩阵：风险事件拆除封门时出现涌土、流砂洞口土体流失推进轴线偏离设计轴线后盾系统失稳拆除封门时出现涌土、流砂1153洞口土体流失1153盾构推进轴线偏离设计轴线1/51/511/3后盾系统出现失稳1/31/331盾构出洞风险事件判断矩阵表（2）隶属度的计算 后果C估值可能性P估值 灾难性（5）极其严重（4）严重（3）值得考虑（2）可以忽略（1）非常可能（5）UnacceptableUnacceptableUnacceptableUnwantedUnwanted可能（4）UnacceptableUnacceptableUnwantedUnwantedAcceptable偶尔（3）UnacceptableUnwantedUnwantedAcceptableAcceptable不太可能（2）UnwantedUnwantedAcceptableAcceptableNegligible几乎不可能（1）UnwantedAcceptableAcceptableNegligibleNegligible（3）风险可能性风险可能性P与影响后果估值与影响后果估值C的确定的确定 专家调查表盾构隧道施工风险计算流程图盾构隧道施工风险计算流程图（4）盾构风险计算流程2. 风险等级计算（1）一般盾构隧道总体施工风险等级为三级（2）分项工程风险等级：Ø盾构出洞风险水平为三级 Ø盾构掘进施工风险水平等级为四级 Ø管片拼装施工风险水平为三级 Ø隧道注浆风险水平为一级 Ø机械设备风险水平为三级 Ø盾构进洞水平为三级 Ø联络通道施工风险水平为三级 Ø施工测量风险水平为三级 Ø人员伤亡风险水平为三级 （3）各分项工程中所包含风险事件的风险等级计算 （4）风险事件中各风险因素发生概率的相对大小排序风险等级一览表五、风险应对1.风险应对策略：风险自留、风险转移、风险控制2.盾构隧道风险控制策略 勘察阶段风险控制策略 设计阶段风险控制策略 施工阶段风险控制策略3.施工阶段风险控制主要内容六、风险管理与监控1.风险规划2.风险管理2.风险监控3.数字化工地与地铁盾构施工风险管理 1.风险规划Ø定义不同工程参与方（业主组织、咨询机构、建设单位中的各个部门）的风险管理责任；Ø为了达到风险管理目标，简要描述在工程建设的不同阶段应该采取的行动；Ø对风险管理活动结果的跟踪方案，通过风险管理，关于已识别的危害的信息应该是能自由获得，最好采用专业风险注册机构的形式，以便工程参与方进行交流；Ø对关于实施阶段的各种初始假设的跟踪；Ø监控、审核并修改程序。

主要内容：2. 风险管理不同建设阶段的风险管理内容 业主与承包商的风险管理流程 3.风险监控Ø风险应对措施是否按计划实施；Ø风险应对措施是否取得预期的效果，或者是否需要制定新的应对方案；Ø对工程项目建设环境的预期分析，以及对项目整体目标实现可能性的预期分析是否仍然成立；Ø风险的发生情况与预期的状态相比是否发生了变化，并对风险的发展变化作出分析判断；Ø识别到的风险哪些已发生，哪些正在发生，哪些有可能在后面发生；Ø是否出现了新的风险因素和新的风险事件，以及风险发展变化趋势主要内容：4.数字化工地与地铁盾构施工风险管理数字化工地与地铁盾构施工风险管理数字化工地和风险管理平台的流程图数字化工地和风险管理平台的流程图数字化工地和风险管理平台的流程图数字化工地和风险管理平台的流程图地铁盾构风险管理体系组织结构图地铁盾构风险管理体系组织结构图 业主风险管理小组风险管理联合委员会（协调层）决策层施工承包商设计承包商分包商供应商审图材料检测机构指令流向信息流向监理执行层工程远程监测七、专题研究——穿越风险评估1.穿越已建建筑物风险研究2.近距离穿越已建隧道风险 研究3.越江盾构隧道施工风险研究1.穿越已建建筑物风险情况一H类别风险等级风险事件风险等级情况一二级地基加固方案失败二级新设桩基方案失败二级•情况二原有桩原有桩新设大梁新设大梁新设桩新设桩类别风险等级风险事件风险等级情况二三级地基加固方案失败二级新设桩基方案失败二级基坑支护结构失稳三级新设大梁与原有基础的连接三级•情况三替换梁替换梁底层大梁底层大梁原有桩原有桩新设桩新设桩类别风险等级风险事件风险等级情况三三级地基加固方案失败二级新设桩基方案失败二级基坑支护结构失稳三级新设大梁与原有基础的连接三级原有桩的拆除三级2.近距离穿越已建隧道类别风险等级风险事件风险等级近距离穿越已建隧道风险四级已建隧道变形过大，影响营运 (CT-A)四级已建隧道管片开裂 (CT-B)三级隧道渗漏 (CT-C)三级风险等级表3.越江隧道风险评估越江隧道风险等级风险等级风险事件风险等级四级遇见障碍物三级遇见古河床三级遇见流砂层四级江底冒浆四级掘进面失稳四级盾构沉陷四级管片渗漏水三级遇见勘察钻探孔三级联络通道开挖面失稳三级风险等级表八、结论与建议1.结论Ø 采用WBS-RBS法与故障树法相结合对盾构隧道风险进行识别，建立了较完整的风险清单。

Ø针对盾构隧道施工风险具有随机性与模糊性特点，本课题采用模糊数学对盾构隧道风险进行计算，计算结果能较好地反映实际情况Ø 针对盾构隧道风险，给出了具体的应对措施，为以后的工程实践提供参考依据Ø课题对风险管理的流程进行了研究，对于业主与承包商在隧道建设的不同阶段给出了具体的工作建议Ø将地铁盾构隧道施工风险监控与施工风险管理的有机结合形成数字化工地与风险管理系统，通过远程监控系统可以时时监控施工现场情况，为风险管理提供及时信息 2.建议Ø业主是地铁盾构隧道风险管理体系的核心，选择风险管理单位或组建风险管理小组是非常必要Ø对我国已建或正在建设的地铁盾构隧道进行比较全面的调查，建立风险管理数据库，完善风险评估体系Ø根据已有研究成果以及分析在建工程的先进技术、新工艺和新材料的基础上，建立地铁盾构隧道的风险评估准则和风险管理体系，规范各参建方的风险管理活动Ø培养风险管理人才Ø地铁盾构隧道建设环境越来越复杂，开发能适用于复杂地层的盾构机是地铁建设发展的需要。