隧道施工安全风险评估方法优化探究

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［摘要］现如今，随着我国经济不断发展，城市化建设进程不断推进，在城市运行过程中对于道路的要求越来越高，使得公路隧道、高架桥梁等城市设施建设越来越多，与此同时，隧道施工安全事故发生概率也在不断增加。因此，对于隧道工程而进行安全风险评估就显得尤为重要。同时，我国也相继出台了多项隧道施工风险评估政策，随着时代的进步，在发展过程中，传统的风险评估方法需要不断进行优化方能更好地应对多变的施工安全风险。

［关键词］隧道施工；安全风险评估；优化对策

引言

现阶段，在隧道工程施工过程中，由于施工环境、地质环境等多种因素影响，在隧道工程施工过程中，安全事故频发，据有关资料统计，在2004年到2016年间，我国就发生了100余起隧道施工的安全事故，造成200余人的死亡，同时造成了巨额的经济损失以及恶劣的社会影响。所以。落实隧道施工工程安全风险评估工作，并随着时代的进步隧道工程安全事故的多样化发展，应当落实安全风险评估方法的创新与优化。

1现存隧道施工安全风险评估办法所存在的问题

1.1静态风险评估体系有待完善

现行指南的静态风险评估体系不完善主要体现在以下两方面：其一，缺乏动态风险评估的思路，隧道施工是一个动态过程，对于隧道工程的安全风险评估自然也为动态过程；其二，评估信息获取的方式较为单一，且可信度不高。1.2评估指标有待丰富随着我国科学技术水平不断发展进步，相应的隧道工程也越来越多，相应的隧道类型愈发丰富，因此为了能保证对各个隧道工程的类型风险评估的合理性，相应的风险评估指标也应当加以完善、丰富。

1.3评估指标针对性有待加强

对于现行的评估方法指南而言，将隧道洞口施工的整体特征分为隧道洞口施工困难以及隧道洞口施工容易两类，分类过于简单从而使得在风险评估过程中模糊性及主观性过强[1]。事故风险不应只通过施工难易程度来进行评定，同时还包含着洞口的偏压情况，洞口的坡度角度等。

2隧道施工安全风险评估方法优化策略

2.1优化隧道施工安全风险评估思路

目前来看，现存的隧道施工安全风险评估方法对于保证隧道施工安全、提升隧道施工安全管理水平具有一定推进意义，但随着时代的发展进步，隧道工程中的安全风险向着多变化方向发展，因此，在时展的同时，为了进一步强化隧道施工安全风险评估水平，应当对原有的评估方法加以优化[2]。2.1.1优化技术层面。对于安全风险评估方法在技术层面的优化主要表现在评估方法朝着多元化方向发展。现存的安全风险评估方法应当更加灵活多变，不仅要求针对常见隧道具有标准化的指标方案，同时针对不同的隧道工程，不同区间段风险存在差异应当选择应用不同的风险评估方法，从而使得在不改变总体评估方法以及专项评估方法的前提下，使评估方法更加满足工程需求。对于直接判定方法可以应用指标体系法以及专家调查法。对于综合判定方法而言就需要结合隧道工程的地质条件、数据模拟等进行量化评估，并结合专家意见对风险等级加以确定。在对隧道工程进行总体风险评估时，可以选择应用专家调查法以及指标体系法进行评估。在对现存的评估方法进行优化时，可以对相应指标进行细致分类，并对存在的主观性及模糊性较强的指标进行调整[3]。同时，在对指标体系法的分析进行计算从而对总体的风险等级加以确定时，可以通过参考相关隧道工程施工安全风险评估办法对权重系数加以参考，而不是通过较为简单的线性叠加法对风险等级进行计算。对于隧道工程的专项风险评估，则应当通过两个阶段展开落实。在隧道工程施工前以及施工过程中的专项风险评估对应着《铁路隧道工程风险评估》的设计阶段以及施工阶段。在设计阶段应当采取应用指标体系法进行专项风险评估。对于隧道工程的洞口以及特殊地质应当采取定性定量相结合的方法，同时由于再评估机制对风险进行评估，即：根据不同设计方案对该阶段进行再次的风险评估。评测出是否存在残留风险；然而在施工过程中的专项风险评估则更加侧重于动态性，因为施工过程本身就是动态过程，因此此时需要结合地质变化情况、施工监控量测以及数据模拟计算等利用综合风险评估方法对风险进行评估。在技术优化过程中还可对隧道类型以及隧道事故类型加以增设，例如：沉管隧道、盾构隧道等隧道类型，硬岩岩爆、软岩变形等隧道事故，从而对现有的评估指标加以完善优化。2.1.2优化管理层面。在管理层面的优化主要体现在将风险评估管理与施工安全管理相结合的工作上。目前来看，我国现存的安全风险评估办法与实际施工并没有紧密结合，所以，在优化过程中应将二者的衔接及落实要求作出规定[4]。

2.2增设安全风险评估方法

2.2.1模糊层次分析法。模糊层次分析法即层次分析法与模糊数学理论的结合体，其同时具备着模糊数学所具备的包容性以及层次分析法所具备的客观性，其具有适应性以及灵活性都较强的优势。对于隧道工程而言，其风险以及风险等级划分是存在一定不确定性的，从而导致风险评估的因素以及层次较多，然而模糊层次分析法的应用则正可以将其中模糊指标进行定性量化[5]。从而清晰地对各个因素以及层次进行评价。与此同时，以实际调查数据为评估基础，通过量化计算对风险概率进行评定，这一风险评估结果是具有较强客观性且说服力的。2.2.2贝叶斯网络法。对于贝叶斯网络法而言，其运用基础主要为概率论中的条件概率公式，在工程领域贝叶斯定理的概率信度观点已经得以成熟应用。在隧道工程的隧道开挖工程中，主要内容以隧道掌子面的揭露情况为主要评估依据，并结合贝叶斯网络法对隧道内围岩层地质情况进行更新，同时对风险变量进行更新，从而得出风险变量的后验分布概率情况，由此对后验风险进行持续更新，从而实现隧道工程施工过程中的安全风险实时动态评估。贝叶斯网络法具有较强的灵活性，可将所更新的风险以影像图的形式展现出来，从而通过计算进行风险评估、确定风险等级[6]。2.2.3蒙特卡洛模拟以及事件树法。对于隧道施工的安全风险来说，事故所造成的直接后果以及损失主要为工程工期延误以及工程经济损失。对于工期延误而言，主要表现在隧道开挖以及隧道支护的时间成本以及因事故所造成的施工停工。对于经济损失主要表现在施工机械设备损坏、隧道支护工程损坏以及工程在施工治理过程中产生的费用[7]。在延误工期的计算方面，可以应用以项目评估与审查技术为基础的蒙特卡洛模拟法，可以实现对延误工期的积累计算；经济损失的计算方面，主要以事件树法的风险计算法为依据，从而对事故的发生概率、事件严重程度以及时间及空间概率等进行展现表达。2.2.4事故后果当量估计法。事故后果当量估计法则对事故后果进行综合考虑，即：工期延误、经济损失、人员伤亡、社会影响、环境影响等五大方面。目前来看，对于安全事故的后果等级主要由人员死亡数量所评定。一个单位当量即表示为一人死亡。伤亡当量指标方面则主要以赔偿以及国民经济的角度来进行确定。根据后果当量总值的不同，事故后果等级主要分为4类：后果当量总值大于20时界定为灾难性的D级事故后果等级；后果当量总值在13和20之间时，界定为很严重的C级事故后果等级；后果当量总值在5到13之间时，界定为严重的B级事故后果等级；后果当量总值在5以下时，界定为轻微的A级事故后果等级[8]。

3案例分析

以某省一高速公路隧道工程的洞口坍塌为例，对其所提出的专项风险评估表方法加以验证。隧道概况为长隧道，左隧道与右隧道的长度分别为2405米以及2425米，隧道最大埋深为265米，距山顶的最大高程为453米。在洞口区域属于小净距隧道，隧道中间段为分离式隧道，左线及右线进口段的坡度在20-40度之间，该隧道洞口的边坡以及仰坡主要由全风化的变质石英砂灰以及全风化花岗岩所组成。

3.1风险评估计算

根据现存的安全风险评估方法中专项风险评估方法对案例中左隧道洞口的坍塌风险进行计算，经过计算事故发生的概率分值为4.5分，等级2级，事故严重程度2级，隧道洞口坍塌等级为二级。结合前面所介绍得到的专项风险评估办法，对洞口进行施工前的专项风险评估，并以图纸计算为辅助结合定性定量法对其进行评估。在计算左隧道洞口坍塌概率时根据洞口的地质条件特征结合先进的计算机技术对隧道的开挖过程进行模拟，以左隧道洞口为例。在模拟过程中发现，该隧道内部支护结构搭建施工不及时，上层的覆土体已经向下发生了较大程度的位移，导致塑性变形过大，有很大可能发生大体积的坍塌事件[9]。根据模拟数值的计算可知，该隧道洞口的坍塌可能性较大，等级为3级，在应用事故后果当量估计法进行计算后发现，后果当量总值为14.5，事故严重程度为很严重，隧道口坍塌风险等级为三级。

3.2评估结果分析

根据现存的事故风险评估方法，该隧道洞口坍塌风险等级为二级，而根据上文提及到优化评估方法，在通过事件模拟结合事故后果当量估计法计算得出，该事件风险等级为三级。通过再次分析该隧道工程的实际情况，隧道洞口施工难易程度以及洞口的变形程度都较大，因此，与优化评估方法所得出的结论更加吻合[10]。现行的指南在评估事故风险等级时只考虑了事故所造成的人员伤亡以及经济损失，然而优化评估方法所采用的事故后果当量估计法则是对人员伤亡、经济损失、工期延误、社会影响以及环境影响等5大因素加以分析，并对事故后果进行细分化，因此，所得出的结论更加具有可信性。

4结束语

综上所述，本文以某省高速公路的隧道洞口坍塌事件为例，对现行的安全风险评估办法与优化安全风险评估做出对比，得出优化风险评估办法与实际情况吻合度更高。同时针对隧道施工安全风险评估办法所存在的问题对隧道施工安全风险评估办法的优化措施进行了详细阐述，通过评估方法的优化，不仅可以提升安全风险评估的准确性，同时也在很大程度上提升了评估效率。

作者:张飞 单位:云南水利水电职业学院