地下工程监测论文

《地下工程监测与评价》课程论文第1页浅析中国地下工程风险管理的现状与展望摘要：自进入21世纪以来，我国地下空间建设进入了飞速发展的节奏，地铁、轻轨、隧道等地下工程建设迎来了空前的大繁荣时期，虽然开发和利用地下空间具有诸多优势，但是地下空间工程的建设也存在的着很多的风险与不确定性因素。一方面，作为土工工程，地下空间建设具有投资大、建设周期长、技术复杂程度高等特点；另一方面，施工的复杂性、建设的隐蔽性、地层条件和周围环境的不确定性的突出等特点更是地下空间工程独具的特点，因此，建立健全我国的风险管理制度势在必行。本文首先将对我国地下空间工程所存在的众多问题以及相关原因进行简要分析，随后介绍风险管理的相关内容，并在此基础上，对我国风险管理的现状和对未来地下工程风险管理的研究方向进行探讨。关键词：地下工程；风险；风险管理；发展趋势1.中国地下工程风险管理的意义分析1.1地下工程风险管理的意义随着我国经济社会的高速发展，大规模的地下空间工程建设的时代已经到来，目前，我国有40余城市在建或筹建地铁和轻轨等城市轨道交通设施，大规模、高速度的开发建设，必然涉及到高风险，这正是工程项目建设过程中不可回避的问题。已有大量的文献和工程事实表明,隧道及地下工程涉及到众多的不确定性和不确知性,其在建设阶段存在着很大和众多的技术风险。建立风险管理制度，对拟建和在建的城市地下工程项目进行定性、定量的风险识别、风险检测、风险评估、风险决策和风险跟踪控制，进行地下工程动态监控管理体系就显得尤为突出重要，对国民经济建设有着举足轻重的作用。在众多的地下空间工程建设中,人为或非人为因素导致的工程事故给国家造成了巨大的经济损失,引起了严重的社会不良影响。近十多年来,此类事故在国内第2页外不胜枚举。例如：2003年7月1日,上海地铁4号线浦西联络通道发生特大涌水事故。大量流砂涌入隧道,引起隧道部分结构损坏,周边地区地面沉降严重,导致黄浦江大堤沉降并断裂（见图一）,周边建筑物倾斜、倒塌对周围环境造成严重破坏。2004年9月25日,广州地铁2号线延长段琶洲塔至琶洲区间工地基坑旁的地下自来水管被运泥重型工程车压破爆裂（见图二）,大量自来水注入基坑并引发大面积塌方,塌方面积超过400m2,此事故导致琶洲村和教师新村数千居民的用水近8h处于停水状态。2006年1月3日,北京东三环路京广桥东南角辅路污水管线发生漏水断裂事故,污水大量灌入地铁10号线正在施工的隧道区间内,导致京广桥附近三环路南向北方向部分主辅路坍塌,车辆被迫绕行,虽未有人员伤亡,但造成了重大经济损失和恶劣的社会影响。2007年2月5日,江苏南京牌楼巷与汉中路交叉路口北侧,南京地铁2号线施工造成天然气管道断裂爆炸,导致附近5000多户居民停水、停电、停气,金鹏大厦被爆燃的火苗“袭击”,8楼以下很多窗户和室外空调机被炸坏。2007年11月29日,北京西大望路地下通道施工发生塌方第3页（见图三）,导致西大望路由南向北方向主路4条车道全部塌陷,主辅路隔离带和部分辅路也发生塌陷,坍塌面积约100m2,此事故虽未造成人员伤亡，但导致该路段断路,交通严重拥堵。以上几起事故仅仅是中国城市地下工程建设事故的缩影,实际发生事故的数量是惊人的,其中造成巨大经济损失、引起严重社会影响的例子不胜枚举，这使我们深刻认识到在城市地下工程建设中面临着巨大的挑战。1.2风险事故原因分析（一）工程地质及水文地质条件异常复杂工程水文地质条件是隧道设计和施工最重要的基础资料。其复杂性主要表现在：1）地层方面体现在地层层次分布情况、不同岩土介质材料的物理力学性质与参数、岩土介质在切削搅拌后的流动性、粘性和变形以及各种不良地质情况（如潜在有害气体的侵入）等。2）水文资料方面,主要包括：岩土的渗透性、含水量、流向与流速;水位、水压和水的冲刷力；水的腐蚀性；水的补给来源等。3）地层中的其它障碍物,主要包括：建筑或其它构筑物基础、各种管线设施、废弃构筑物、其它孤立物，如孤石或江底沉船等。工程所在区域的水文地质条件是经过漫长的地质年代形成的，经历了各种各样的自然和人为因素作用，其介质特性表现出很大的随机变异性。同时，地层中还存在大量水的活动与作用，如地表径流、地下潜水和承压水等。大量的试验统计结果表明，岩土体的水文地质参数是十分离散、不确定的，具有很高的空间变异性，这些复杂因素的存在给隧道及地下工程的建设带来了巨大的本质上的风险。（二）地下工程结构自身复杂根据城市发展的需要，城市地下工程建设面临着开挖断面不断增大、结构形式日益复杂、结构埋深越来越浅的技术难题。地铁车站、地下商场、地下停车场和地下仓库等地下工程，其跨度尺寸均达到10m甚至20m以上，而且结构复杂,施工中力学转换频繁。随着地下工程埋深的减小，施工对地面的影响越来越大，在超浅埋条件下，开挖影响的控制与开挖方式、施工工艺、支护方法等众多因素有关,是地下工程施工中极为复杂的问题。（三）地下工程结构设计理论不完善第4页由于地质条件异常复杂，地下结构形式多样,地下结构体与其赋存的地层之间的相互作用关系至今仍不明确，使得目前的城市地下工程的设计规范、设计准则和标准均存在一定程度的不足,导致工程设计中所采用的力学计算模型及分析判断方法与实际施工存在一定的差异，因此，在设计阶段就可能孕育导致工程事故的风险因素。（四）地下工程建设周边环境复杂城市地下工程所处的地理位置决定了其建设过程中几乎不可能与周围环境完全隔离,往往是在管线密布、建筑物密集、大车流和大人流的环境下进行施工,在这种客观环境条件下,决定了城市地下工程施工的高风险性,一旦发生事故,后果将非常严重。（五）地下工程建设决策及管理难度大城市地下工程与其他工程项目相比,会遇到很多决策、管理和组织问题。从工程立项规划开始，就会涉及到如何选择合理的工程建设地址和技术方案，如何减少工程施工对周围环境的影响,如何评估工程建设的经济效益和社会效益等一系列问题,而每个问题的决策与执行都需要综合各种风险和效益后才能确定。（六）施工设备及操作技术水平参差不齐城市地下工程建设队伍众多,施工设备及技术水平参差不齐。由于工程施工技术方案与工艺流程复杂,不同的施工方法又有不同的适用条件,因此,同一个工程项目,不同单位进行施工可能会达到完全不同的施工效果。施工设备差、操作技术水平低的队伍在施工中更容易发生意外安全事故。通过以上分析可以看出,由于城市地下工程赋存于高风险的地质环境和城市环境中,其致险因子多而复杂,一旦工程建设中某个环节出了问题,就有可能引发各类事故。由此可见，我国地下空间工程建设亟需科学、完善的风险管理机制。2.风险管理理论2.1概述风险管理，亦称“危险管理”，是投资者对风险性质(类型)的识别，对风险大小、持续时间长短的预测、衡量以及选择多种工具和尽量减少或避免这些风险的科学管理方法具体地说就是在风险发生前能作出科学的预测，并制定出行之有效的减少风险的措施；在风险发生后,使受损失的投资项目能尽快地得以恢复,第5页使再生产得以持续进行。为了使减少和避免风险的成本最小,对小的风险可以在日常开支中早作准备,自行承担；对于巨额风险,则应采取转移风险的方式,例如,向保险公司投保,把风险转嫁出去,以取得风险发生后的经济补偿。本文讨论的为地下工程建设风险管理。究竟应该如何定义风险呢？这个问题应该是所有风险分析以及风险管理理论的基础，明确风险的定义其实也就是要明确研究的目的。风险的定义至今仍然在学术界存在很大的争议，无论是文字描述还是数学表达上的差异性都非常大。2.2风险管理的主要内容及分类风险管理是社会组织或者个人用以降低风险的消极结果的决策过程，通过风险识别、风险估测、风险评价，并在此基础上选择与优化组合各种风险管理技术，对风险实施有效控制和妥善处理风险所致损失的后果，从而以最小的成本收获最大的安全保障。风险管理含义的具体内容包括：（一）风险管理的对象是风险。（二）风险管理的主体可以是任何组织和个人，包括个人、家庭、组织（包括营利性组织和非营利性组织）。（三）风险管理的过程包括风险识别、风险估测、风险评价、选择风险管理技术和评估风险管理效果等。（四）风险管理的基本目标是以最小的成本收获最大的安全保障。（五）风险管理成为一个独立的管理系统，并成为了一门新兴学科。由于影响风险的因素众多，目前对建设中风险的定义，并未达成一个统一的表述方式，站在不同的角度对风险的定义就不尽相同。目前，普遍接受的关于地下工程风险有以下两种定义：1）风险就是与出现损失有关的不确定性。2）风险就是在给定情况下和特定时间内，可能发生的结果之间的差异（或实际结果与预期结果之间的差异）。当然，也可以把这两种定义结合起来。虽然各个风险定义模式不同，但其中均包含了风险的两个基本要素，在地下工程建筑中的风险可以简单地定义为：R=f(P，C)式中：R——隧道和地下工程的项目风险；第6页P——可能出现的差异程度；C——风险损失，分别对应直接经济损失CC、人员伤亡CL、环境影响损失CH等。目前来讲，对于地下工程风险管理的分类有多种不同的依据，就目前使用最多的是根据建筑工程不同阶段来进行的划分，即从决策阶段，实施阶段到最后的运营使用阶段中可能会出现的风险来进行划分。目前主要的工程风险的分类见下表一：表一工程风险种类工程进度风险种类决策阶段规划阶段专业顾问的选择不当；工程顾问的指示不当；工址选择不良；地质调查不足；测量与勘察不足；财务计划不当；其他（政治、经济、战争等）；风险辨识不足等；招投标阶段招标书准备工作不足；承包商选择不当；保险合同条款不健全；风险辨识不足等；设计阶段疏忽或殆于注意；设计错误；施工规范遗漏或疏失；施工方式不当，如：施工机具、工法选择、不成熟及未经试验的技术；承包商、材料供应商的选择等；施工阶段环境影响因素自然环境：降雨量、洪水、风速、台风、火山爆发、地震、地下水、地形、地质条件人为环境：政治环境、风俗习惯、公共设施；工程技术工期延误；新工法的使用；倒塌；材料瑕疵；动力设备或施工机具设备故障；地层下陷；地震等；认为因素疏忽；欺骗或不忠实行为；施工图画错；工地管理不当；碰撞；火；盗窃；罢工、暴动、民众骚扰等；运营使用阶段安全性；耐久性；火灾及各项灾害防制等；第7页2.3风险管理程序风险贯穿于地下工程的规划、投标合同、设计、施工及运营的各个阶段，因此风险管理也应该贯穿于整个工程建设的寿命之中。在风险估计对风险因素的发生概率及其后果做出量测之后，下一步就要讨论该风险因素的意义和影响以及如何对待，这也就是风险的评价与决策阶段主要解决的问题，风险管理的程序包含风险识别、风险分析、风险评价和风险应对四个过程，各个过程紧密连接，环环相扣。（1）风险识别风险辨识是风险管理的首要步骤。只有全盘了解各种风险，才能够预测可能造成的危害，进而选择处理风险的有效方法。风险的辨识一般要回答以下问题：有哪些风险应当考虑?引起这些风险的主要因素是什么?这些风险引起后果的严重程度如何?风险的辨识往往是一项很难的工作，因为人们一般只能基于过去的经验来预测将来可能的风险，然而，新的情况往往会出现新的风险因素，因此，在风险辨识阶段我们要尽可能全面地思考问题。（2）风险分析风险分析就是对风险进行量测。如果说风险辨识解决要遇到的风险是什么，则风险估计解决这风险有多大，就是要给出某一危险发生的概率及其后果的程度。在进行风险分析时，有两条途径，一是通过对足够量数据的分析来找出风险因素的分布规律，从而预测出其发生概率，这叫做客观估计；另一条是在缺少足够数据的情况下，由决策者或专家对风险因素的发生概率做出一个主观估计。通过大量的主观估计来合成客观估计。（3）风险评价在风险识别和风险分析的基础上，对风险发生的概率，损失程度，结合其他因素进行全面考虑，评估发生风险的可能性及危害程度，并与公认的安全指标相比较，以衡量风险的程度，并决定是否需要采取相应的措施的过程。这也就是风险的评价与决策阶段主要解决的问题。这些问题涉及范围广，与决策者的认识水平，决策机制以及决策者所关心的指标有很大关系。（4）风险应对第8页风险应对是指在确定了决策的主体经营活动中存在的风险，并分