悬浮式隧道风险管理及其应用

悬浮式隧道风险管理及其应用
摘要：结合悬浮式隧道（sft）的特征及周围环境，对sft潜在风险影响要素、风险指标、风险度等领域开展研究具有重要的理论和意义。

本论文概述了sft风险分析的主要内容，并把风险管理划分为6个阶段：规划阶段、可行性研究阶段、设计阶段、招标阶段、建设阶段、运营阶段。

也给出了sft风险管理的基本流程。

重点研究了sft在投资、可行性研究阶段的环境风险。

在确定了sft的风险因素后，采用fahp法作为sft的风险评估方法，以千岛湖sft
环境风险为具体事例，基于matlab7.5编写了sft综合分析程序，完成了sft的风险分析。

本文也给出了一些风险控制建议与策略。

关键词：sft；风险分析；风险管理；风险指标；模糊层次分析法（fahp）
中图分类号：x820.4文献标识码： a 文章编号：
1.简介
为了有效实现资源与环境的保护，在土木工程领域考虑工程建设的有效性，减少公共基础建筑对环境的影响、减少能量的耗损具有非常重要的意义。

sft是一种符合现代建设要求的新型的、可持续的、环境友好的用于水路交叉口的隧道。

sft也叫阿基米德桥，由金属或者是钢筋混凝土管段（内部空间足以容纳交通）、水中基础、支撑系统及用于连接隧道与地基的连接系统构成[1]。

sft理念于1880年代第一次在英国提出，并在1920年代由挪威学者进一步发展。

从1980年代开始，欧洲、美国、日
本的学者开始关注sft结构及其可行性，并在墨西拿海峡建立了实验性的隧道。

1990年代悬浮式隧道的概念传入中国，并于2000年对金塘海峡隧道阿基米德桥方案进行了可行性研究。

但直到现在，世界上并没有建成一条sft。

原因有二，第一：sft需要大量的投资，需要新的建设方法并且具有很多的不确定性。

工程师和民众担心隐藏在计划、设计建设及运营阶段背后的风险。

第二：还有许多工程难题没有解决。

例如：地震及波浪对结构的影响。

此外，对sft设计、建造还没有配套的指导文件及验收规范。

全世界的学者从不同角度研究sft，一些学者主要关心sft结构的动态、静态响应[2-12,19]。

在风险分析领域，2008年李建初步分析了经济、财务、合同、自然、环境、设计、建设、运营阶段的潜在风险[13]。

然而，并没有详细的讨论sft的风险要素，风险指标等。

作者2010年对凌河大桥做了风险评估[14,15]。

为了为sft提供建造先期决策，必须广泛的开展sft的风险因素与风险指标并制定减轻风险的控制策略积极的应对可能发生的风险。

2.风险分析的内容与sft风险管理阶段划分
2.1 sft风险分析内容
sft工程风险分析内容主要包括：风险判别、风险估计、风险分析、风险控制等。

目前风险分析的理论和方法可以分成两类：定量分析、定性分析。

2.2 sft风险管理阶段划分
风险管理贯穿于整个sft生命周期中。

结合中国工程建设的具体情况，sft的风险管理可以划分为6个阶段：规划、可行性研究、设计、招标、建设、运营阶段。

不同阶段所关心的问题是不同的。

表1为不同阶段风险分析内容。

表1不同阶段风险分析内容
sft风险管理是一个贯穿于整个生命周期的系统性工程。

风险管理流程可以用图2表示。

图2sft风险管理流程
2.3风险分级标准与接收准则
风险分级标准包括风险发生概率标准和风险损失标准。

根据sft 的功能和sft所处的环境，表2~4列出了风险分级标准。

表2sft风险发生概率标准
表3sft风险损失标准
表4 sft风险接收标准
2.4 在规划与可行性研究阶段风险管理内容
在规划阶段，风险管理主要关注道路定位、车站位置、投资、sft 的环境影响，及时发现潜在风险并通过变更设计或修改设计来控制这些风险。

规划阶段的主要风险有：（1）工程规划与交通网格规划
协调性的风险分析；（2）对预测车流量与乘客流量的风险分析；（3）道路定位风险分析；（4）地质环境、水文环境风险分析；（5）主要危险的风险分析；（6）项目投资、融资风险分析；（7）不同工程方案的综合评估。

在可行性研究阶段，风险管理主要包括：（1）风险分析；（2）水文地质、工程地质风险分析；（3）周边环境影响分析；（4）建设方法、建设周期的风险分析；（5）工程准备和投资回报分析；（6）由于拆迁引起的工期延误与投资增长分析；（7）管理风险分析。

下面主要讨论了规划与可行性研究阶段投资风险、设计风险、建设风险与管理风险。

3.sft风险分析—以规划与可行性研究阶段风险分析为例
3.1风险分析的基本流程
sft工程风险分析包括：风险识别、风险估计、风险评估、风险确定和风险控制。

sft风险分析基本流程如图3所示。

图3 sft风险分析基本流程
3.2 sft在规划与可行性研究阶段风险源分析与风险指标体系
根据风险源调查与最新研究成果[17,18]，在规划与可行性研究阶段风险源可以分为3部分：投资风险、设计风险、环境风险。

图4为相关的风险指标。

每一个体系都有顶级指标、中级指标、底部指标。

图4 （a）sft投资风险指标（b）sft设计风险指标（c）sft
环境风险指标
3.3风险评估方法
模糊层次分析法（fahp）[20]是一种将层次分析法与模糊综合法联合的方法，本文用fahp法来评估sft的风险。

此方法不仅具有层次分析法定量化的优势，也继承了模糊法德综合性。

通过fahp 法，我们可以更综合、更客观考虑风险要素。

fahp是一种具有很强适用性的决策方法。

基于fahp的步骤，可以开展sft的风险评估。

假定底部指标为，中级指标。

（1）用ahp法计算每级指标的权向量。

（2）用得到模糊评价分数的模糊矩阵，可以由综合考虑风险可能性与风险损失的专家打分获得。

设计风险可能性检验集v={可忽略的，低，中等，严重的，非常严重的}。

建立模糊相关矩阵：
表示底部指标，相互关系的程度。

在本文中，我们适用图5中半梯形分布作为从属函数。

图5 指标从属函数
（3）适用模糊综合法获得中级指标的值
“”表示模糊合成符号
可以由求的。

然后归一化求的中级指标的值。

用矩阵乘法求的b 指标综合值。

确定风险概率指标集：。

与风险可能描述相对应：v={可忽略的，
低，中等的，严重的，非常严重的}，p=g×b，p为顶级指标的值。

p可以根据表2~4赋值。

4.应用sft风险管理
根据千岛湖sft工程原型设计，综合分析sft原型在规划和可行性研究阶段风险，由于篇幅限制，仅以环境风险分析为例。

用matlab7.5面向对象的设计方法编制了计算程序，建立了sft 综合评定方法，这套系统使用fahp法，包含了以下3个模块：
输入模块：通过交互式对话框输入专家打分数据。

数据和计算模块：校检数据的有效性并在屏幕上显示输入数据。

运行计算模块，计算评估结果风险等级和相关的措施建议。

输出模块：用txt格式输出结果。

图6为以环境风险分析为具体事例的sft综合评估分析系统的应用。

实际上投资、设计、建设的风险分析与环境风险评估是类似的。

图6.sft-风险集成评估系统—以环境分析为例
根据图3所示的风险指标体系，我们假定顶级环境状况风险基表为u，水文环境为u1，地质环境为u2，地震状况为u3，交通状况为u4，相应的权向量可以计算得如下：
然后用专家打分法为每个风险要素打分，表5为模糊分析结果：
表5 模糊评价指标
首先总得分是p=g×b=0.5139，根据分级标准与接收准则属于中级标准，可有条件的接收，并计划或者采取预防性措施。

投资风险总分为p=g×b=0.4657，属于中级标准。

设计风险总分为p=g×b=0.5763，属于终极标准，但非常接近于高级标准。

5.sft风险控制策略
风险管理与控制的主要目标是根据风险评估采取措施与对策去使风险损失最小化。

在规划与可行性研究阶段，我们可以发现专家最关心的是设计风险。

这主要是由于sft结构绘图和标准的缺失，还有影响因素的不确定性。

就如我们所知，sft结果完全侵在水中，与传统陆地上桥相比，所处环境恶劣的多。

因此要着重整个生命周期的概念设计，同时，许多新技术可以应用在sft工程中。

投资风险属于中级标准，造价与管理风险最大，因为还没有建成过sft，所以没有经验可供参考。

新型结构会面临很多问题，需要增加不曾预料的投资。

因此，开展sft可行性研究和风险管理很重要。

可以用现代管理意识来节约成本。

并使投资者、设计者、建设者一起合作，交流信息，减少风险。

根据千岛湖sft模型原型站点周边环境，环境风险并不是很高这是因为水文地质、工程地质、地震状况等式可以接受的。

千岛湖sft
交通状况风险也很低。

但应该关心并讨论强台风的风险，因为可能对sft结构产生额外的影响。

6.结论
sft作为一种新型建筑还面临着许多困难，由于sft没有任何技术规范和指导文件，sft从规划、可行性研究、到运营整个生命周期都存在不确定的风险。

根据中国土木工程建设、管理的现实状况，本文总结了sft风险的主要内容，并将风险管理划分为6个阶段：规划阶段、可行性研究阶段、设计阶段、招标阶段、建设阶段、运营阶段。

并给出了sft 风险管理流程。

重点讨论了sft在投资、设计、环境状况等在设计和可行性研究阶段的风险。

在完成sft风险识别后，讨论fahp方法的评估方法，才方法综合了ahp方法和模糊方法。

最后，以千岛湖sft原型环境环境风险为例，基于matlab7.5编写了系统分析程序。

也给出了风险控制策略与建议。

本为可以让读者更好的理解sft 风险。

参考文献：
[1] 张少夏,黄宏伟.影响隧道施工工期的风险分析[j].地下空间与工程学报,2005,1(6):936-939.
[2] 毛儒.积极开展隧道风险评估,认真加强风险管理[j].隧道建设,2007,27(4):6,11.
[3] 张涛,杨新安,王瑶等.包神铁路转龙湾隧道施工风险评估[j].铁道建筑,2008,(8):71-72.
[4] 苏燕,周健.隧道抗震风险评估初探[j].福州大学学报(自然科学版),2004,32(1):65-68.
[5] 许增荣.铁路隧道工程地下水风险评估探析[j].铁道工程学报,2011,(6):39-43.
[6] 陈绍华.关角隧道风险评估[j].现代隧道技
术,2009,46(6):17-27.
作者简介：虞锋 1982年08月25日出生，籍贯：浙江瑞安建筑工程专业助理工程师侧重工作范围：建筑工程管理。