李 寧

（山西省公路局 晉城分局，山西 晉城 048026）

0 引言

由于公路隧道礦山法施工工藝相對(duì)復(fù)雜，且不同工藝和施工步驟間關(guān)系密切，這導(dǎo)致隧道施工階段涉及的作業(yè)面既廣又多、資金投入較大、工程技術(shù)人員和施工人員參與人數(shù)眾多，加之，采用礦山法施工的公路隧道多為山嶺隧道，山區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、氣候環(huán)境多變，在上述因素的疊加影響下，在各施工階段均易引發(fā)不同程度的施工安全風(fēng)險(xiǎn)，為公路隧道的正常施工作業(yè)帶來(lái)嚴(yán)重隱患。考慮到在礦山法施工階段可能誘發(fā)各種安全風(fēng)險(xiǎn)的影響因素眾多，且不易被量化，本文擬基于模糊評(píng)價(jià)理論，同時(shí)綜合風(fēng)險(xiǎn)概率統(tǒng)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)損失統(tǒng)計(jì)等方法，建立一套定量與定性相結(jié)合且適用于礦山法隧道施工過(guò)程的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，從而進(jìn)一步提升隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作的精準(zhǔn)性和可靠性[1-3]。

1 公路隧道礦山法施工技術(shù)簡(jiǎn)述

礦山法是由地下坑道開(kāi)挖技術(shù)演變而來(lái)的一種傳統(tǒng)隧道開(kāi)挖技術(shù)，屬于隧道暗挖技術(shù)的一種，掌子面開(kāi)挖掘進(jìn)采用鉆眼爆破的方式；由于公路隧道開(kāi)挖斷面較大，為了避免一次性爆破后因圍巖應(yīng)力松弛而出現(xiàn)大規(guī)模塌方事故，礦山法采用分割式逐塊開(kāi)挖工藝，具體分塊數(shù)量及形式由隧道開(kāi)挖斷面大小、支護(hù)施工水平、隧道圍巖性質(zhì)等因素綜合決定。在開(kāi)挖掘進(jìn)過(guò)程中，礦山法工藝與新奧法類似，均采用“邊開(kāi)挖、邊支護(hù)”的模式，一方面減少因隧道開(kāi)挖擾動(dòng)引發(fā)的圍巖大變形；另一方面，防范可能出現(xiàn)的松軟破碎圍巖大面積坍塌[1，4]。

2 公路隧道礦山法施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別——以隧道二次襯砌施工階段為例

2.1 公路隧道礦山法施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程

為了保證風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的全面性、準(zhǔn)確性及客觀性，應(yīng)采取多種識(shí)別方法組合的形式，本文擬采用工作分解結(jié)構(gòu)法和專家咨詢法相結(jié)合的方式對(duì)公路隧道礦山法施工潛在風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行系統(tǒng)識(shí)別[1]。

工作分解結(jié)構(gòu)法的原理是以施工過(guò)程為主線，根據(jù)不同施工階段及不同施工工藝的差異，將目標(biāo)工作劃分為多個(gè)存在邏輯關(guān)系的子結(jié)構(gòu)，再將子結(jié)構(gòu)繼續(xù)分解為若干子項(xiàng)，直至所有子項(xiàng)能夠全面、客觀、準(zhǔn)確地描述施工項(xiàng)目的進(jìn)度、質(zhì)量和風(fēng)險(xiǎn)類型為止。工作分解結(jié)構(gòu)法的關(guān)鍵在于如何控制分解的程度，即：分解程度既要滿足細(xì)化的要求，同時(shí)不允許因拆分過(guò)細(xì)而影響評(píng)價(jià)。工作分解結(jié)構(gòu)法的分解標(biāo)準(zhǔn)眾多，主要包括：按物理結(jié)構(gòu)劃分、按功能類型劃分、按開(kāi)展過(guò)程劃分等，公路隧道施工則應(yīng)按開(kāi)展過(guò)程進(jìn)行劃分，具體細(xì)化層級(jí)為：目標(biāo)工程、分項(xiàng)工程、具體工藝3級(jí)。公路隧道礦山法施工項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)見(jiàn)表1[1,4]。

表1 公路隧道礦山法施工項(xiàng)目工作分解結(jié)構(gòu)表

2.2 公路隧道礦山法施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別結(jié)果

本文重點(diǎn)聚焦公路隧道礦山法施工過(guò)程中的二次襯砌施工環(huán)節(jié)，通過(guò)工作分解結(jié)構(gòu)法對(duì)公路隧道礦山法施工進(jìn)行目標(biāo)分解和細(xì)化，同時(shí)綜合現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查、專家咨詢及文獻(xiàn)研究等結(jié)果，準(zhǔn)確識(shí)別出了二次襯砌施工環(huán)節(jié)的潛在風(fēng)險(xiǎn)。具體風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)詳見(jiàn)表2。

表2 公路隧道礦山法二次襯砌施工階段風(fēng)險(xiǎn)點(diǎn)

3 基于模糊評(píng)價(jià)理論的公路隧道礦山法施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)——以隧道二次襯砌施工階段為例

3.1 項(xiàng)目概況

某新建山嶺隧道全長(zhǎng)285 m，按長(zhǎng)度劃分屬于短隧道，隧道地質(zhì)條件較差，圍巖節(jié)理發(fā)育，風(fēng)化巖層堆積厚度較大，巖體抗風(fēng)化能力總體偏低，隧道施工采用礦山法工藝，為提高隧道襯砌的抗?jié)B能力，初期支護(hù)以打錨桿、敷設(shè)鋼筋網(wǎng)、噴射混凝土及充填注漿等工藝為主，二次襯砌設(shè)計(jì)則更加注重抗?jié)B儲(chǔ)備，二襯層主要由抗?jié)B防水層和鋼筋混凝土層組成。本文擬采用模糊評(píng)價(jià)理論建立二次襯砌施工階段施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，以實(shí)現(xiàn)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)的量化評(píng)價(jià)目標(biāo)。

3.2 施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)及量化

為了達(dá)到施工風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)價(jià)的目的，首先應(yīng)給出嚴(yán)格的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分依據(jù)，本文擬采用LEC法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)定級(jí)，分析LEC法定義可知，施工安全風(fēng)險(xiǎn)R由風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的概率P及風(fēng)險(xiǎn)損失程度D表征[1]。具體數(shù)量關(guān)系如式（1）：

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)損失程度D值大小可將施工風(fēng)險(xiǎn)分為1（稍有風(fēng)險(xiǎn)）、2（一般性風(fēng)險(xiǎn)）、3（顯著性風(fēng)險(xiǎn)）、4（高危風(fēng)險(xiǎn)）、5（極端風(fēng)險(xiǎn)）共計(jì)5個(gè)等級(jí)，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)出現(xiàn)的概率P又可將風(fēng)險(xiǎn)概率分為Ⅰ(0,0.01%)、Ⅱ[0.01%,0.1%)、Ⅲ[0.1%,1%)、Ⅳ[1%,10%)、Ⅴ[10%,∞)共計(jì) 5個(gè)概率區(qū)間。

綜上，可得出施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)矩陣。詳見(jiàn)式（2）：

為了得出最終的量化評(píng)價(jià)結(jié)果，在明確風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)的基礎(chǔ)上，應(yīng)給出數(shù)量形式的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃定標(biāo)準(zhǔn)，具體劃定標(biāo)準(zhǔn)詳見(jiàn)表3。

表3 施工安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃定結(jié)果

3.3 基于模糊評(píng)價(jià)理論的施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型構(gòu)建

首先，綜合工作結(jié)構(gòu)分解法、現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研、專家咨詢等方法建立針對(duì)該隧道礦山法施工過(guò)程中二次襯砌施工階段的施工風(fēng)險(xiǎn)清單，具體清單詳見(jiàn)上文表1。

再者，根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)清單列表分別給出各因素的發(fā)生概率隸屬度指標(biāo)，即進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)因素的模糊估計(jì)，模糊估計(jì)采用專家咨詢法，將全部受訪專家模糊估計(jì)值的均值作為最終估計(jì)值。計(jì)算公式如式（3）[1]：

該項(xiàng)目共計(jì)邀請(qǐng)受訪專家5名，采用專家咨詢法收集到5組有效咨詢數(shù)據(jù)，經(jīng)計(jì)算得到該隧道二次襯砌施工階段各因素對(duì)應(yīng)的發(fā)生概率及損失程度隸屬度指標(biāo)。具體詳見(jiàn)表4。

表4 隧道二次襯砌施工階段各因素對(duì)應(yīng)的發(fā)生概率及損失程度隸屬度指標(biāo)

最后，建立模糊評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集U和評(píng)估集V，結(jié)合表4給出的發(fā)生概率及損失程度的隸屬度指標(biāo)，在匯總單因素模糊評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)上，構(gòu)造出總的模糊評(píng)價(jià)矩陣 R[3]。具體數(shù)量關(guān)系如式（4）～ 式（6）。

建立模糊評(píng)價(jià)對(duì)象的因素集U和對(duì)應(yīng)的評(píng)語(yǔ)集V：

式中：i表示影響因素?cái)?shù)量；j表示評(píng)價(jià)等級(jí)數(shù)量。

構(gòu)造單因素模糊評(píng)價(jià)矩陣ri：

式中：ri為第i個(gè)影響因素ui的單因素評(píng)價(jià)矩陣。

匯總單因素評(píng)價(jià)矩陣后，得到總的模糊評(píng)價(jià)矩陣R：

式中：rij為第i個(gè)影響因素在第j個(gè)評(píng)語(yǔ)上的頻率分布值。

將表4所列的隸屬度指標(biāo)代入，得到最終的模糊評(píng)價(jià)矩陣R如式（7）：

3.4 施工風(fēng)險(xiǎn)量化評(píng)價(jià)結(jié)果分析

結(jié)合上文計(jì)算的模糊評(píng)價(jià)結(jié)果R及上文表3中所列的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃定結(jié)果，計(jì)算對(duì)應(yīng)影響因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，取表3中量化分值的中值為計(jì)算參數(shù)。具體計(jì)算結(jié)果詳見(jiàn)表5。

表5 二次襯砌施工階段施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)定結(jié)果

分析評(píng)定結(jié)果可知，該隧道襯砌施工過(guò)程中，尚不存在5級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，表明施工風(fēng)險(xiǎn)總體處于可控狀態(tài)；其中防水層施工質(zhì)量及襯砌混凝土強(qiáng)度方面存在較高的施工風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為4級(jí)，需單獨(dú)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)專項(xiàng)評(píng)估，并采取積極的風(fēng)險(xiǎn)防控措施；剩余因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)均在3級(jí)及以下，在分配安全防控資源時(shí)，應(yīng)根據(jù)不同因素的等級(jí)高低而有效兼顧。

4 結(jié)語(yǔ)

本文以某山嶺隧道施工項(xiàng)目為案例，借助模糊評(píng)價(jià)理論建立了定性與定量相結(jié)合的隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并對(duì)該隧道施工項(xiàng)目中的二次襯砌施工階段進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，得出了可靠的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定結(jié)果。評(píng)定結(jié)果認(rèn)為，該隧道二次襯砌施工階段未出現(xiàn)5級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目總體施工風(fēng)險(xiǎn)可控；需對(duì)防水層施工質(zhì)量及襯砌混凝土強(qiáng)度兩個(gè)4級(jí)風(fēng)險(xiǎn)采取積極主動(dòng)的風(fēng)險(xiǎn)防控措施；此外，其他3級(jí)及以下風(fēng)險(xiǎn)在具體分配風(fēng)險(xiǎn)控制資源時(shí)，應(yīng)遵循按需兼顧的原則。