基于风险系数的海底隧道纵断面确定方法
基于组合赋权与优劣解距离法(TOPSIS)的水下隧道施工方案决策研究＊
基于组合赋权与优劣解距离法（TOPSIS）的水下隧道施工方案决策研究＊摘要：本文在综合考虑了水下隧道施工方案优选时，其可行性与可操作性、安全性与经济性，以及环保性与适用性等诸多影响因素的情况下，建立了以水文地质条件、几何形状性质、施工技术要求等6项因素为Ⅰ级指标，以地层岩性、工法适应性、隧道埋深等17项因素为Ⅱ级指标的水下隧道施工方案评价指标体系；并利用层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）-熵权法计算了各指标的综合权重，建立了基于组合赋权-优劣解距离法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）的水下隧道施工方案决策模型。
以某水下隧道为例，验证了该决策模型的适用性。
关键词：水下隧道施工方案决策组合赋权法优劣解距离法熵权法0 引言随着交通强国战略的提出和“一带一路”政策的全面实施，我国交通工程的基础设施建设进入了一个快速发展的新时代。
而水下隧道工程以其引线短、易于路网衔接、不拆迁或少拆迁，以及对环境负面影响小等优点，已逐渐成为我国跨江越海的主要交通连接方式。
据统计，我国目前已建成厦门翔安海底隧道、汕头苏埃隧道、港珠澳海底隧道等上百座水下隧道。
与一般的隧道工程相比，水下隧道具有施工难度大、影响因素多、工程造价高等特点，而诸如盾构法、沉管法、钻爆法等隧道施工方案对于水下隧道的安全、经济、效率、环保等方面的影响存在着较大差异。
基于此，在水下隧道的建设过程中，施工方案的优选与决策起着至关重要的作用。
国内外对于隧道施工方案优选的研究也是目前交通工程热点问题之一。
在国外，2011年，Golestanifar[1]等结合伊朗Ghomroud 隧道工程，采用模糊层次分析法（Analytic Hierarchy Process，AHP）和优劣解距离法（Technique for Order Preference by Similarity to an Ideal Solution，TOPSIS）进行了施工方案的优选。
海底隧道综合勘察方法探讨
引言
随着 国家综合 国力 的提高 ， 工程 建设 由地 面 向地下 、 内陆 向
为满足上述要求 ， 采用北京水 电物探研究所生产 的 Ｓ ￣ 型 ＷＳ ２ 浅震仪 ， 加装快速采集软 件 ， 其具有 瞬时采集功 能 ， Ｏ７ｓ 使 能 ． 采
的地质构造及岩面埋深情况 。
风化岩体 的 Ｃ， 值 ， 剪强度 。采 用水 压致裂 法测 取岩体地 应 抗
测试结果排除 了隧道施工 中的岩爆可能 。岩体 水上地震反射勘探 技术 是从海 洋石 油地震 反射勘 探技 术发 力 的大小和方向 ， 展过来 的， 但应用于工程 的水上地震反射勘探 与海洋石油 地震反 放射性测试方法采用钻孔放射性原位测试工作和岩石样本的放 射勘探有很 大差 别 ： ～是勘探 深度浅 ， 数米到百余米 ； 二是勘察精 射性元 素的测试工作 。 度要求高 ， 要求 能够分辨 出软 弱夹层 和沟槽 ， 这就要求 采 用小道 ２ ５ 钻孔 抽 （ ） ． 压 水试验
岩石地层单元的基本分 类 ， 岩石 组合 规律 和岩石 中断裂带 分 布 、 进行 了大量 的标 准 贯入 试验 划分 花 岗岩 的残 积层 、 风化 全 构造裂隙密度 、 方向的研究 。厦 门区域地质 资料和勘察成果 对 比 层 、 强风化 层的分层 界面 。利用钻 孔数码成像技 术对隧道 围岩 的 研究表 明， 隧道“ 海域地 区 的断层分 布与地 质构 造特征 极有 可能 完整性、 节理发育程度、 岩层产状等进行直观 的观测、 分析和研
维普资讯
第３ ２卷 第 １ Ｏ期 ２ ００ ６年 ５月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＲＥ
Ｖｏ． ２ Ｎｏ． ０ １３ １
青岛胶州湾海底隧道突涌水风险控制措施
青岛胶州湾海底隧道突涌水风险控制措施摘要青岛胶州湾海底隧道是继厦门翔安海底隧道之后的第二条在建的海底隧道。
海底隧道一旦发生大的突涌水，可能带来灾难性的后果。
因此，需要通过一系列的措施，把发生突涌水的可能性降到最低。
做好超前地质预报、加强探孔、加强监控量测、优化施工方法都是预防突涌水的有效措施。
一旦发生突涌水，要有序快速的展开救援并采取措施进行掌子面的相关处理。
关键词海底隧道；突涌水；风险0 引言从20世纪开始，日本、挪威、丹麦等国家修建了许多跨越海峡的海底隧道。
海底断层、风化槽、裂隙等地质构造可能与海水联通，隧道一旦开挖使其形成通道，海水就成为突水的水源，容易引发突涌水事故。
假若海底隧道发生突水施工，其施救环境和施救难度大，一旦发生，可能就是灾难性的后果。
在海底隧道的施工工程中，对突水风险的预测以及防治显得尤为重要。
预防突水，规避风险，安全施工，使得隧道早日贯通，早日服务于青岛人民。
1 工程概况青岛胶州湾海底隧道工程是连接青岛主城与辅城的重要通道，是中国大陆在建的第二条海底隧道。
隧道全长7 800m，青岛接线隧道长1 630m，胶州湾隧道长6 170m，其中海域段长3 950m。
胶州湾海底隧道所处胶州湾湾口最大水深42m，据地质报告提供，海底大部分无覆盖层，地形起伏较大，隧址无大断裂构造，以压扭性为主，其宽度在数米到数十米不等，部分断裂具有张性，断层两侧有数米宽的影响带。
胶州湾海底隧道采用钻爆法进行施工。
2 胶州湾海底隧道突涌水分析隧道突涌水是由于隧道的掘进破坏了含水层结构，使水动力条件和围岩力学平衡状态发生急剧改变，以致地下水体所储存的能量以流体（有时有固体物质伴随）高速运移形式瞬间释放而产生的一种动力破坏现象。
对于穿越风化深槽和破碎带等不良地质地段的海底隧道而言，其上是高水压和无限的海水。
隧道在海域穿越软弱破碎带、断层/断裂带地段、富水层等不良地质时，由于地下水具有一定的承压性，开挖扰动后，极易发生突水、涌泥的现象，威胁施工的安全。
满洲里铁路国际货场正式开通
箱 、快 运 、特 运 、散 货 等 几 大 功 能 区及 连 接 满 洲
里 站 和 边 检 场 方 向的 宽 、准轨 联 络 线 。
【］任 莉 ． ５ 试论跨 国采购的风险及防范［ ． Ｊ 经济 师，２０ （） ］ ０ ４８：
究 ，２ ０ （） ５ ０ ４５ ：３ ．
３ 结 束语
通 过 综 述 相 关 文 献 研 究 成 果 ，提 出 在 企 业 采 购 风 险 的认 识 方 面 ，仍 缺 少基 于 综 合 考 虑 各 种 风 险
［４ 蒋 １】
敏 ，孟志青 ，周根贵 ．供应链 中多产 品组 合采 购与库
存 问 题 的 条 件 风 险 决 策 模 型 【］ Ｊ ．系 统 工 程 理 论 与 实 践 ，
Ｏｍｅ ａ ０ ４ ３ １ ：９ ５． ｇ ，２ ０ ， ２（ ） １
供应商 ２ 供应商 ３
０７ ６２ ｌ ．７ ６ ０６ ６９ ３ ．５ ７
０３ ９０ ４ ．１ ２ ０２ ００ ０ ．７ ０
００ ９７ ６ ．７ ５ ００ ７５ ０ ．６ ０
结 果 表 明 ：在 采 购 供 应 过 程 中 ，选 择 供 应 商 １ 面 所 临 的 风 险 因 素 更 多 或风 险程 度 更 高 。
综 合分 析 与采 购 风 险相 关 、 反 ｉ—ｏｒｓ ａｚｄＭａｍｏ ｄ． ｈ ｐｉ ｌ ｕ ｅ １］ ｅ Ｊ ｕｚＴ ｒ ，Ｆｒａ ｈ ｏ ｉ Ｔ ｅｏ ｔ ｍｂｒ ｘ ｅ ｍａ ｎ
ｏ ｕ ｐｌｅ ｓ ｃ ｎ ｉ ｅ ｉ ｇ ｔ ｅ ｃ ｓ ｓ ｏ ｎ ｉ ｉ ｕ ｌｓ ｐ ｌｅ ｆｓ ｐ ｉ ｒ ｏ ｓｄ ｒ ｎ ｈ ｏ ｔ ｆｉ ｄ ｖ ｄ ａ ｕ ｐ ｉ ｒ
水底隧道施工风险辨识
4.3.2.1 地质勘查风险（1）不良地质体勘察遗漏水底隧道的地质勘察难度要远大于山岭隧道，而且费用较高。
因而，要做到详尽勘察全面了解工程地质情况是不太现实的，有时即使同时采用多种勘测手段，所取得的地质情况也未必完全可靠，如挪威的奥斯陆海底隧道，尽管采用了折射地震波和定向岩芯钻孔技术，并发现了一条明显的软弱带，但是一个充填有第四纪土的大劈裂仍未能探测出。
（2）勘察结果失真，地层特性变异地层特性的不确定性主要来自于三个方面：地层性质的天然可变性、实验数量不足引起的统计误差、试验方法与现场情况差异引起的不确定性等。
因而，不可避免地会出现地质情况勘察结果失真、地层特性变异，在此基础上进行的水底隧道设计及施工必然存在较大的安全风险。
（3）超前地质预报不精确在隧道施工中为了进一步查明前期没有探明的、隐伏的重大地质问题，降低隧道地质灾害发生的可能性，采用超前地址预报指导隧道施工顺利进行。
但是超前地质预报也存在预报不准的风险。
例如圆梁山隧道开挖勘测中用 TSP 和红外探测仪未发现掌子面前方有岩溶危险，隧道开挖过程中突遇岩溶，出现大涌水导致伤亡事故。
4.3.2.2 不良地质风险通常，水底隧道不良地质体的位置、性质等确定对于水底隧道工程建设至关重要，水底隧道的不良地质体通常是与海水有着直接的水力联系，一旦在不良地质体未知的情况下开挖，极易导致瞬间的大突水，对工程造成毁灭性的灾害。
穿黄隧洞要穿越全砂层、上砂下土层、单一黏土层及局部卵石层、泥砾层等多种地层。
底层分布长度不均匀，变化频繁，有时间隔几十米就会连续发生几次地层变化，给盾构掘进期间的参数控制带来困难。
4.3.2.3 路线规划风险（1）隧道平面线位的选取隧道平面线位的确定基本上采取公路隧道的选线原则，但考虑到水底隧道的工程特点，尤其是当所穿越地层存在不良地质体时，由于规划决策者和设计者素质存在不确定性，导致隧道平面线位选取存在以下安全风险因素：隧道选址不当、洞距选取过小及隧道线路曲率过大等。
某海底隧道典型施工风险分析
・
３４ ・ ３
２０ １０年 ４月
山 西 建 筑
Ｓ ＨＡＮＸＩ ＡＲＣＨＩ ＴＥＣＴＵＩ ￣
Ｖ０ ． ６ Ｎｏ １ １３ ． １ Ａｐ ． ２ ０ ｒ ０１
文 章 编号 ：０９６ ２ （０ ０ １－３ ４０ １０ —８ ５２ １ ）１０ ３ —２
１ 事故树 法原理
事故树分析方法…既可 以进行定性分 析 ， 又可 以进行定 量分
析 。定性分析主要参考指标是结构重要度 系数 ， 定量分析 主要 参
考指标是概率重要度系数和 临界重要度系数。 结构重要度分 析 ， 是不 考虑基 本事件发 生 的概 率 ， 仅从 事故
树结 构 分 析 各 基本 事 件 的 发 生 对 顶 上 事 件 的 影 响 程 度 。 事 故 树
某 海 底 隧 道 典 型 施 工 风 险 分 析
洪 选 华
摘 要： 简要介绍 了事 故树 法原理 ， 在此基础上 ， 以胶州湾隧道 工程 为例 ， 使用 事故树法对该工程突水涌泥事故进行风 险
分 析 ， 根 据 胶 州 湾 海底 隧道 现 状 ， 对 分 析 结 果提 出 了相 应 的风 险 对 策 。 并 针 关键 词 ： 底 隧道 ， 故 树 法 ， 险分 析 ， 险 对 策 海 事 风 风 中 图分 类 号 ： ５ ． Ｕ４ ９ ５ 由 于海 底 隧 道 施 工 条 件 的 复 杂 性 ， 工 必 须 以 安 全 为 前 提 ， 施 防 止 隧 道施 工 过 程 中 出 现 突 水 涌 泥 事 故 。海 底 隧 道 一 旦 出现 突 文献标识码 ： Ａ Ｐ１ ｛ Ｘ３ Ｘ５ Ｘ９ ； ＝ ｛ Ｘ４ Ｘ Ｘ７ Ｘ９ 。 ＝ Ｘ１ Ｘ２ Ｘ４ Ｘ８ ｝Ｐ２ Ｘ３ Ｘ５ ６ Ｘ８ ｝
隧道施工风险分析及具体预案措施
隧道施工风险分析及具体预案措施隧道施工中安全风险的规避对策与方案，其实质就是安全风险管理中的风险规划与控制，即确定了隧道施工中的风险项目与风险评估后，对隧道施工中的风险进行规避和控制，以尽可能地避免安全事故的发生，运用科技手段、成熟技术、先进设备及可靠经验，有效降低隧道施工的工程成本。
在工程施工中，坚持“以人为本、安全第一”的思想。
充分考虑对付各种突发性灾害的处置预案。
以减少灾害发生的可能性以及限制灾害不利结果为出发点，确保灾害发生时各类防灾措施能及时起作用。
10.1 施工风险分析(1)突水突泥是海底隧道施工中的最大风险项目。
与传统隧道相比，海底隧道有着极大的特殊性。
工程的大部分区域是在水下。
因此，需采用特殊的技术并进行大量的探测工作，对探测结果的解释比其它隧道具有更大的不确定性。
潜在的涌水是不确定的。
峡湾和峡谷极易形成断层，断层、软弱围岩地段，在这些部位有突水的可能。
海底隧道的持续坍塌和严重进水是灾难性的，因为整个隧道会很快进满水。
施工的各种风险客观存在。
张开性节理是不可忽视的地质问题。
它是突水的危险部位，在山岭隧道，闭合与张开节理的发育虽然对施工可能有影响，但影响不会太大，而在海底隧道中，这种影响可能是灾难性的。
峡湾的最深部分往往是隧道施工中最难的部分。
所有涌水都应沿隧道机械排出。
在海底隧道设计与施工中，由于纵坡的限制，隧道施工与运营阶段都存在排水问题。
地下水对结构的耐久性存在较大影响。
由于海底隧道地下水较多含有腐蚀性化学成分，围岩中含有可能与地下水反应的化学矿物质及其组合。
其对隧道结构的影响等需要作更深的技术工作。
地下水对隧道施工与运营设施存在影响。
施工设备、支护材料、衬砌以及技术性装备的影响。
影响运营成本。
海底隧道由于其施工条件的复杂性，决定着施工必须以安全为前提，防止隧道施工过程中出现突水突泥事故，厦门东通道海底隧道覆盖层浅，隧道涌水后将会造成海水直接灌入隧道，一旦出现突水涌泥事故，将会造成人员和机械设备的危害，加长了隧道施工的周期，给国家带来巨大的经济损失。
海底隧道建设全过程风险评估分析
目录
01 引言
03 风险评估分析
02 研究现状 04 技术经济分析
引言
海底隧道是一种重要的交通基础设施，其在海洋运输、能源输送、通讯等方 面具有重要作用。由于海底隧道建设周期长、投资大、技术复杂，因此在进行海 底隧道建设前需要进行全面的风险评估分析，以便有效规避和降低项目风险。本 次演示将围绕“海底隧道建设全过程风险评估分析”展开讨论，旨在为海底隧道 建设提供更全面的风险评估方法和参考。
围的环境产生影响，如地质环境、水文 环境、生态环境等。因此，需要进行详细的环境影响评估，制定相应的环境保护 措施和应急预案，以降低对环境的损害和风险。
4、社会方面：海底隧道建设会对当地社会产生影响，如居民生活质量、交 通状况、地方经济发展等。因此，需要进行社会影响评估，制定相应的社会风险 管理措施和公共关系策略，以获得当地社会的支持和认可。
4、运营管理阶段
在运营管理阶段，海底隧道需要面对的风险因素主要包括交通安全、设施维 护、应急管理等。运营单位需要建立健全的管理制度和应急预案，保证隧道的正 常运营和安全。
对于以上各个阶段的风险评估分析，可以采取定性和定量相结合的方法进行 评估。同时，针对不同的风险因素，可以采取相应的风险应对措施，如采取严格 的工程监管措施、加强技术研发等。
在工程设计阶段，需要将规划的方案具体化，设计出符合实际施工条件的方 案。这一阶段的风险因素主要包括设计方案的不合理、施工技术的难度等。设计 师需要对这些风险因素进行充分的考虑，以避免在施工过程中出现重大失误。
3、施工阶段
施工阶段是海底隧道建设过程中最为关键的阶段。这一阶段的风险因素主要 包括施工安全、工程质量、工程进度等。施工单位需要严格遵守施工规范，加强 质量监管，确保施工安全和工程质量。
海底隧道结构计算及安全评估研究
海底隧道结构计算及安全评估研究第一章介绍隧道是目前城市发展中必不可少的交通设施之一，其优点是可以缓解交通拥堵，便于商贸活动等。
海底隧道是一种特殊的隧道形式，具有自身的特点和优势。
本篇文章将对海底隧道结构计算及安全评估进行研究。
第二章海底隧道结构计算2.1 隧道结构的构成海底隧道的结构主要由隧道管道、隧道支架、隧道防护设施、隧道墙体等部分组成。
在设计时需要综合考虑这些部分的力学特性，以保证整个隧道的稳定性和安全性。
2.2 海底隧道结构计算的重点海底隧道结构计算的重点在于保证隧道的稳定性和安全性。
这方面主要需要考虑以下几个方面：（1）地基基础承载力：由于海底隧道建设需要在海底底层进行基础工程，因此需要对地基基础承载力进行充分考虑和计算，以确保基础稳定可靠。
（2）隧道管道强度：隧道管道作为整个隧道结构的主体部分，其强度必须满足设计要求，同时还要考虑隧道管道与水流、波浪等环境产生的冲刷力和压力。
（3）隧道支撑系统：隧道支架作为隧道结构的支撑系统，需要根据地质条件和水文条件进行充分的考虑和计算，以保证其支撑稳定的同时对隧道管道起到合适的支撑和保护作用。
（4）隧道墙体防护：海底隧道的墙体需要经过特殊的防护处理以防止水流、波浪等自然环境的侵蚀和冲刷。
2.3 海底隧道结构计算的方法海底隧道结构计算的方法主要可分为以下两种：（1）传统的有限元法有限元法是一种广泛应用于工程结构计算的分析方法，其核心思想是将复杂的结构划分为许多小的单元，利用已知的数学模型建立其整体方程，再求出各个小单元之间的力学关系和相互作用，最终得到所求结构的各项指标。
（2）计算流体力学方法计算流体力学是一种计算机模拟方法，用于解决液体或气体在不同条件下的流动问题。
它对海底隧道周围水流、波浪等环境条件进行数值模拟，得到海底隧道结构所承受的力学情况，利于设计人员进行结构计算和分析。
第三章海底隧道安全评估3.1 海底隧道安全评估的主要内容海底隧道安全评估的主要内容包括以下方面：（1）基础承载力评估：根据基础工程的设计情况，对海底隧道的地基承载力进行评估，以确定基础稳定性是否满足要求。
基于IFQFD的海底隧道施工风险因素排序
第37卷第6期2020年12月土木工程与管理学报J o u rn a l o f Civil E ngin eerin g an d M a n agem en tVol.37No.6Dec. 2020基于IFQFD的海底隧道施工风险因素排序荀晓霖，袁永博(大连理工大学建设管理系，辽宁大连116024)摘要：海底隧道项目由于建设持续时间长、地质条件复杂、施工方法特殊等原因导致施工风险因素众多。
为加强海底隧道施工风险因素管理，本文提出直觉模糊集和质量功能展开（IFQFD)相结合，考虑交互影响的海底 隧道施工风险因素排序方法。
在对施工阶段进行分解的基础上，采用直觉模糊层次分析法确定施工各阶段事 故风险权重。
运用建立的IFQFD模型将施工各阶段事故风险权重、施工各阶段和风险因素关系矩阵以及风险 因素间关联矩阵进行集成，获得海底隧道施工风险因素直觉模糊权重。
利用直觉模糊得分函数将直觉模糊权 重转化为确定数，对风险因素进行排序。
将提出的方法应用于大连地铁5号线海底隧道施工风险因素排序，证明了该方法的可行性。
关键词：海底隧道；施工阶段；风险因素排序；QFD;IF S中图分类号：U455.1 文献标识码：A文章编号：2095-0985(2020)06-0101-07Risk Factors Ranking of Subsea Tunnel Construction Based on IFQFDXU N Xiao-lin，YUANYong-bo(D epartm ent of C o nstructio n m anagem ent,D a lia n U n ive rs ity of T e ch n o lo g y,D a lia n 116024, C h in a)A b s t r a c t:Subsea tu n n e l projects have always faced problem s such as lo ng co n stru ctio n p e rio d s，complex geological con ditions and special co n stru ction m e th o d s，le a d in g to m any ris k factors d u rin g the co n stru ction stage.In o rd er to strengthen the ris k factors m anagem ent of subsea tu n n e l c o n s tru c tio n，th is paper proposes a m ethod of ra n k in g ris k factors of subsea tu n n e l c o n s tru c tio n，w h ic h com bines in-tu itio n is tic fuzzy set and q u a lity fu n c tio n deploym ent (IF Q F D)and considers the in te ra c tio n.Based on the decom position of the co n stru ction stag e，the in tu itio n is tic fuzzy a n a lytic h ie ra rch y process is used to determ ine the accide nt ris k w eight of each co n stru ction stage.T he IF Q F D m odel is used to integrate the a ccide nt ris k w e igh t of each co n stru ction stage，the re la tio n sh ip m a trix of each con stru ction stage and ris k factors and the co rre la tio n m a trix between ris k factors to ob ta in in tu itio n is tic fuzzy w eight of ris k factors in subsea tu n n e l c o n stru ctio n.The in tu itio n is tic fuzzy score fu n c tio n is used to transform the in tu itio n is tic fuzzy w eight in to a ce rta in n u m b e r，and the ris k factors are ra n k e d.The proposed m ethod is a p p lie d to the ra n k in g of ris k factors in the co n stru ction of the D a lia n M etro L ine 5 subsea tu n n e l，the results prove the fe a s ib ility of th is m ethod.K e y w o r d s：subsea tu n n e l;co n stru ction stage;ra n k in g of ris k fa c to rs；Q F D；IFS随着人们对交通便捷性要求越来越高，各国 日益重视海底隧道的建设。
基于中智理论的大断面隧道工程安全风险评估
理论的风险评估方法，Zhiqiang Wu、C.J.Lin 等 [5-6] 将正态云 模型与熵权法相结合，提出一种新的隧道风险评估模型。
在实际工程中，由于勘测技术有限，无法全面了解整个 工程的地质条件、水文因素等，隧道的风险因素就会存在部 分确定、部分不确定信息。现有的这些风险评估方法难以表 达这些不确定信息，这就会影响隧道风险评估的准确性。基 于中智理论，采用中智数正切相似度量法对杨家山大断面隧 道进行风险评估，综合考虑隧道风险因素中的不确定信息，
生产与安全技术
2023 NO.3（上） 中国新技术新产品
基于中智理论的大断面隧道工程安全风险评估
高建科1 刘少华2 高鹏飞3 何梁华4 李宗恒1 李 林2 （1. 绍兴柯桥杭金衢联络线高速公路有限公司，浙江 绍兴 312000 ；2. 绍兴文理学院土木工程学院，浙江 绍兴 312000 ；
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（3）
式中 ：Tk（A，B）为向量 A 与向量 B 相似度量值 ；sAj、sBj 为
中智数中的确定部分 ；tAj、tBj 为中智数中的不确定部分 ；Y 为
不确定系数 ；kj 为影响因素的权重值 ；inf 为集合的最小值 ；
sup 为集合的最大值。
2 评估方法
可以接受的。
首先计算偏离一致性指标，如公式（8）所示。
CI = λmax − n n −1
（8）
式中 ：CI 为偏离一致性指标值 ；λmax 为最大特征值。
同时，需要满足随机一致性比例要求，如公式（9）
所示。
下穿既有桥梁隧道施工风险定量评估方法
下穿既有桥梁隧道施工风险定量评估方法
1.风险定义和范围确定：确定评估的风险范围和目标，明确所关注的风险和可能受到影响的因素，例如地质条件、施工方法、桥梁和隧道结构等。
3.风险评估：对识别出的风险进行定量评估。
可以使用数学模型和统计分析方法，评估不同风险的可能性和影响程度。
常用的评估方法包括风险矩阵法和风险指数法。
-风险矩阵法：将可能性和影响程度分为几个等级，通过对特定事件的可能性和影响进行评估，得出风险等级。
通常用颜色或数字表示。
-风险指数法：将可能性和影响程度转化为0-1之间的数值，通过相乘计算得出风险指数。
可以将风险指数分为几个等级，用于评估和比较不同风险的严重程度。
5.风险应对计划制定：针对不同的风险等级，制定相应的风险应对措施和计划。
例如，对于高风险等级的风险，需要采取更加细致和全面的措施，如加强监测和预警、优化施工方案等。
6.风险跟踪与控制：在施工过程中，及时跟踪风险的发展和变化，根据实际情况对风险进行调整和控制。
可以通过定期的风险评估和监测，确保风险的控制和减少。
7.风险回顾和总结：在工程结束后，对施工过程中的风险进行回顾和总结。
评估风险评估方法的有效性和准确性，总结经验教训，为将来的类似项目提供参考。
综上所述，下穿既有桥梁隧道施工风险定量评估方法是一个逐步细化和系统化的过程，通过风险识别、风险评估、风险排序、风险应对计划制定、风险跟踪与控制以及风险回顾和总结等步骤，全面评估施工风险，保证工程的安全和成功。
不同的风险评估方法可以根据具体情况进行选择和调整，以满足实际工程需求。
基于风险系数的海底隧道纵断面确定方法
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岩石力学与工程学报
2009 年
低技术标准，从而大大增加隧道的修建费用或给运 营留下安全隐患；但如果基岩条件比较差，而岩石 覆盖层厚度又过小时，那么海底隧道则将面临严重 的隧道围岩失稳和海水涌入的危险[1]。国内学者对 海底隧道的顶板厚度进行了大量研究，主要采用挪 威经验法、最小涌水量法、顶水采煤法、数值模拟 计算法以及权值分析法来讨论最小岩石覆盖层厚度 问题。其中，根据挪威经验法确定的岩石覆盖层厚 度被证明过于保守；顶水采煤法和最小涌水量法更 多考虑防突水和涌水问题；数值模拟法和权值分析 法能综合考虑分析位置地质构造和地层变化情况， 具有一定的参考价值[1～4]。然而，上述研究方法大 多基于常规施工措施条件下对顶板厚度的确定，这 与实际工程中需要经常采用特殊施工措施穿越不良 地质体不符。而且，合理顶板厚度是一个综合的、 动态的指标，尤其是随着地层加固技术水平的不断 进步，不良地质带海底隧道合理顶板厚度已经不仅 仅局限于传统意义上的某一个定值，而应成为海底 隧道纵断面确定的一个参考指标。因而，在特殊施 工措施条件下典型控制性断面的最小顶板厚度研究 对海底隧道纵断面的确定就显得尤为重要。此外， 基于典型断面最小顶板厚度选取的纵断面更多的是 从安全方面考虑，而没有从纵断面角度综合考虑技 术、经济和环境影响的作用。因此，建立一套纵断 面评估体系从安全、经济、技术和环境影响方面对 于海底隧道纵断面的确定具有重要意义。
(Engineering Research Center of Tunnel and Underground Engineering，Ministry of Education， Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China)
Abstract：Limited rock cover for subsea tunnel is put forward and explained in detail. Besides，the differences and relations among limited rock cover，minimum rock cover and rational rock cover are discussed. What′s more，the
基于IFQFD的海底隧道施工风险因素排序
基于IFQFD的海底隧道施工风险因素排序随着人们对交通便捷性要求越来越高，各国日益重视海底隧道的建设。
世界已建成的著名海底隧道有日本青函隧道、英吉利海峡隧道、连接欧亚大陆的马尔马拉海底隧道、挪威海底隧道等。
我国虽然在海底隧道建设起步较晚，但发展迅速，从2010年建成内陆第一条海底隧道——厦门翔安海底隧道后，青岛胶州湾海底隧道、港珠澳大桥海底隧道等陆续建成通车，汕头海湾隧道、大连湾海底隧道等多条海底隧道正在施工中，琼州海底隧道、渤海隧道等正在规划。
建设经验表明，海底隧道建设项目复杂的地质条件、特有的施工方法等，导致施工阶段风险尤为突出。
这需要对风险因素进行排序，以提高海底隧道风险管理水平。
传统的风险排序多采用专家打分法、层次分析法、熵权法、模糊数学法、灰色理论等。
柳皎等[6]基于安全系统工程理论对大跨度浅埋深隧道施工风险进行了分析；张永刚等[7]运用信心指数法和层次分析法，对渤海湾海底隧道施工期间的风险进行了估计与评价，给出了该海底隧道施工期的风险等级；赵金先等[8]运用AHP-SPA(Analytic Hierarchy Process,Set Pair Analysis)法对地铁建设项目风险进行了评价。
由于这些方法没有考虑风险因素之间的交互影响，易导致排序结果出现偏差。
近年来，越来越多的学者将风险间的交互影响纳入风险排序过程中[9]，杜修力等[10]考虑风险因素之间的影响提出基于网络分析法的地下工程风险识别和排序方法，汪涛等[11]采用贝叶斯网络建立风险因素之间的交互影响模型，评估了建筑施工安全风险概率水平。
综上所述，相关专家学者在对大型工程项目施工风险管理研究时考虑了风险因素信息的模糊性，也开始考虑风险因素之间存在的交互影响。
但是，没有同时考虑风险的模糊性、风险因素交互影响度。
因此，本研究将改进的QFD(QualityFunction Deployment)方法应用在海底隧道施工风险因素排序中，建立海底隧道施工风险质量屋，提出基于直觉模糊质量功能展开(Intuitionstic Fuzzy Quality Function Deployment，IFQFD)的风险排序模型。
渤海海峡隧道TBM施工风险评估及关键风险对策探讨
手。根据表 4 中的风险接受准则，基本风险中的主
轴承制造风险，突水、突泥风险，施工通风风险为不
期望风险，需采用风险处理措施。其他基本风险都
为可接受风险，但需加强管理和监测。
表 4 风险接受准则[11]
Table 4 Risk acceptance criteria[11]
风险 等级
接受准则
处理措施
一 可忽略 此类风险较小，不需采取风险处理措施和监测
施工通风风险 W31=0.455 交通运输风险 W32=0.091 抽排水风险 W33=0.455
3.2 风险估计与评价
利用模糊数学法处理非数字化、模糊难含义的
变量有独到之处，该方法能提供合理的数学规则去
解决模糊变量问题，相应得出的结果又能通过一定
的方法转为语言描述。这一特性适合解决海底施
工存在的潜在风险问题。
υ =50.7
TBM 适应性风险 υ =45.8 TBM 可靠性风险 υ =44.7 刀盘、刀具制造风险 υ =45.7
主轴承制造风险 υ =67.6
液压系统制造风险 υ =47.2
TBM 掘进风险 υ =49.4
掌子面失稳风险 υ =49.6 突水、突泥风险 υ =50.1
TBM 卡机风险 υ =47.5
主轴承作为 TBM 的关键部件尚需从国外引 进。当前从国内的 TBM 使用情况来看，主轴承的平 均使用寿命在 15 000 h 左右，按照每天工作 16 h、维 护时间为 8 h、掘进速率为 1.5 cm/min 计算，每个主 轴承在使用寿命内能够掘进 13.5 km。而渤海海峡 隧道设想施工方案的单台掘进机掘进长度均在25 km 左右，因此主轴承制造风险较高。为了应对此种风 险主要采用以下对策。
大断面海底隧道建设的安全风险评估与控制对策
大断面海底隧道建设的安全风险评估与控制对策海底隧道上方为无限的海水,围岩环境复杂,且地质勘察困难,很难在施工前详细掌握隧道工程地质与水文地质条件,施工中存在较多的不确定性,风险事故一旦发生将带来非常严重的损失,小则延误工期、增加投资,大则可能出现灭顶之灾。
如何通过深入研究和系统总结,从理论和技术两个方面建立海底隧道风险评估与控制的科学体系显得尤为重要。
本文的研究正是以此为契机,依托大连湾跨海通道工程,综合采用文献与专家调研、理论解析、数值模拟和现场资料调研等多种研究手段,对大断面海底隧道建设的安全风险评估与控制对策进行了系统深入的研究,取得了以下研究成果：(1)系统总结了工程风险的基本概念和特点,提出海底隧道建设风险的定义。
根据风险管理理论阐述海底隧道工程施工风险的产生机理和作用过程,对孕险环境、致险因子、风险事故、承险体等概念作出明确界定,指出海底隧道建设期全过程安全风险的特点,提出海底隧道核心风险基本特征、影响因素、控制原则,以及风险分析评价的具体程序和方法,建立海底隧道建设风险分析评价模型和风险接受准则。
(2)将海底隧道突水风险后果分为生命损失、社会损失、环境影响损失和经济损失(包括直接经济损失和间接经济损失),将可拓工程方法应用于厦门海底隧道左线F1风化槽施工突水后果严重性分析,有效地解决了突水后果严重性损失难以统一衡量的问题。
(3)基于国内外常见的风险辨识方法,根据大连湾海底隧道的相关资料和类似工程资料,结合本工程特点和难点对钻爆法、沉管法、盾构法进行安全风险辨识,采用专家调查法并结合数值计算、相关工程资料调研对钻爆法、沉管法、盾构法进行风险分析、评估,分析其影响因素与潜在后果,给出初步的风险等级评定,对可能的重要风险进行罗列,并且提出了相应的控制措施。
(4)依托大连湾海底隧道,对工程可行的两个方案分别对应的两种施工方法下的安全风险进行了综合评估,并提出了相应的控制措施。
同时对核心安全风险的概念和特点进行阐述,对三种工法海底隧道的核心风险进行分析,在对相关工程资料广泛调研的基础上,对各风险影响因素进行了等级划分,根据隶属度函数得到各因素的等级评价矩阵。
厦门海沧海底隧道最大纵坡比选
厦门海沧海底隧道最大纵坡比选
李锋
【期刊名称】《隧道建设》
【年(卷),期】2015(035)007
【摘要】依托拟建的厦门第2条海底隧道工程——厦门海沧海底隧道,针对处于复杂海域地质条件与下穿城市敏感建筑物群的特长海底隧道最大纵坡问题,展开研究和比选,确定厦门海沧海底隧道的最大设计纵坡.采用国内外调研、工程类比及理论分析等手段,结合国内外有关规范要求,在满足隧道通行能力、行车安全性及最小围岩覆盖厚度的前提下,利用全寿命周期设计理念,通过对不同最大纵坡取值方案的施工风险、施工工期、建设成本、运营成本及车辆运行成本等进行综合论证比较,得到采用3.5％的最大纵坡施工风险小、经济效应佳的结论.研究重点在于通过全寿命周期成本指标对比选进行量化,研究结果将为海沧海底隧道纵坡的选择提供支持,并为今后类似海底隧道总体设计提供参考.
【总页数】6页(P686-691)
【作者】李锋
【作者单位】厦门路桥工程投资发展有限公司,福建厦门361026
【正文语种】中文
【中图分类】U45
【相关文献】
1.厦门海沧海底隧道工程海沧端接线部分开工 [J],
2.厦门海沧海底隧道建造技术与管理 [J], 张建斌
3.厦门海沧海底隧道上跨地铁1号线施工技术 [J], 刘巍
4.整体自行式钢外模台车技术在厦门海沧海底隧道特大断面、长明洞衬砌施工中的应用 [J], 房建华
5.厦门海沧海底隧道穿越风化槽施工技术 [J], 董建松
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中图分类号：U 45
文献标识码：A
文章编号：1000–6915(2009)01–0009–11
METHOD FOR DETERMINING LONGITUDINAL SECTION OF SUBSEA TUNNEL BASED ON NG Dingli，LI Bing，FANG Qian，WU Jiepu
analytic hierarchy process(AHP)
1引言
海底隧道纵断面的选取是海底隧道规划和设计
的关键环节，而顶板厚度的确定又是选线工作的核 心内容之一。这是由于隧道顶板厚度直接关系着整 个隧道工程建设的规模、标准以及经济和安全性等， 如果顶板厚度过于保守，就会增加隧道的长度或降
收稿日期：2008–06–26；修回日期：2008–09–27 基金项目：国家自然科学基金资助项目(50778011)；国家高技术研究发展计划(863 计划)(2006AA11Z119) 作者简介：张顶立(1963–)，男，1995 年于中国矿业大学采矿工程系获博士学位，现任教授、博士生导师，主要从事隧道及地下工程方面的教学与研 究工作。E-mail：zhang-dingli@
图 2 给出了顶板厚度示意图。极限顶板厚度是 相对于最小顶板厚度和合理顶板厚度而提出的，故 有必要对这 3 个概念进行比较说明。
(1) 最小顶板厚度 近些年来，国内外学者关于海底隧道最小顶板 厚度的研究越来越多，确定最小顶板厚度的方法也 各式各样，最主要的为工程类比法、数值模拟法以 及将这二者结合的方法[5～8]。通常认为海底隧道最 小顶板厚度是指隧道施工过程中，在不采取任何辅 助工法的前提下，从安全角度出发，能接受的最薄 顶板厚度。 (2) 合理顶板厚度 相对于最小顶板厚度，合理顶板厚度更多的是 从整个纵断面的选取上来考虑某个典型截面的厚度 选择，同时注重从安全、经济、技术及环境影响等 诸方面进行综合比选。因此，合理顶板厚度应为满 足某一集安全、经济、技术及环境影响等因素的综 合目标函数最优值。 (3) 极限顶板厚度 极限顶板厚度主要是针对国内海底隧道设计 埋深普遍较浅且大多存在不良地质体的现状提出 的[9]。尽管有学者[4]认为，穿越海底隧道时，顶板 厚度已不是问题，只是经济上加大投资而已，但对 于任何一种辅助工法而言，其能达到的地层加固改 良效果也是有限的，顶板无限制地变薄也是不合实 际的。因此，本文将极限顶板厚度定义为在海底隧 道施工中，基于目前的技术水平，为穿越不良地质 体而采用辅助施工措施的前提下，能满足安全施工 的最小顶板厚度。
合层次分析法，建立一套完整的海底隧道纵断面评估体系，为海底隧道纵断面的选线提供了有效的方法。最后，
将这套评估方法应用于厦门翔安海底隧道，对拟取的 3 条纵断面进行综合评估，确定出最优纵断面，该方法可为
今后国内海底隧道工程的规划选线提供一定的参考。
关键词：隧道工程；海底隧道；极限顶板厚度；纵断面；风险系数；层次分析法
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岩石力学与工程学报
2009 年
低技术标准，从而大大增加隧道的修建费用或给运 营留下安全隐患；但如果基岩条件比较差，而岩石 覆盖层厚度又过小时，那么海底隧道则将面临严重 的隧道围岩失稳和海水涌入的危险[1]。国内学者对 海底隧道的顶板厚度进行了大量研究，主要采用挪 威经验法、最小涌水量法、顶水采煤法、数值模拟 计算法以及权值分析法来讨论最小岩石覆盖层厚度 问题。其中，根据挪威经验法确定的岩石覆盖层厚 度被证明过于保守；顶水采煤法和最小涌水量法更 多考虑防突水和涌水问题；数值模拟法和权值分析 法能综合考虑分析位置地质构造和地层变化情况， 具有一定的参考价值[1～4]。然而，上述研究方法大 多基于常规施工措施条件下对顶板厚度的确定，这 与实际工程中需要经常采用特殊施工措施穿越不良 地质体不符。而且，合理顶板厚度是一个综合的、 动态的指标，尤其是随着地层加固技术水平的不断 进步，不良地质带海底隧道合理顶板厚度已经不仅 仅局限于传统意义上的某一个定值，而应成为海底 隧道纵断面确定的一个参考指标。因而，在特殊施 工措施条件下典型控制性断面的最小顶板厚度研究 对海底隧道纵断面的确定就显得尤为重要。此外， 基于典型断面最小顶板厚度选取的纵断面更多的是 从安全方面考虑，而没有从纵断面角度综合考虑技 术、经济和环境影响的作用。因此，建立一套纵断 面评估体系从安全、经济、技术和环境影响方面对 于海底隧道纵断面的确定具有重要意义。
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h1—极限顶板厚度 h2—最小顶板厚度 h3—合理顶板厚度
图 2 顶板厚度示意图 Fig.2 Sketch map of subsea tunnel rock cover
由此可见，合理顶板厚度为一相对指标，在一 定条件下，极限顶板厚度和最小顶板厚度均可作为 合理顶板厚度，但相比于这二者，合理顶板厚度的 范围更广，当建设者所期望的目标函数不同时，典 型断面的合理顶板厚度值也会发生相应的变化。 2.2 极限顶板厚度的确定方法
(1) 研究范围的确定 ① 辅助工法的选取界定 目前，不良地质段隧道辅助施工措施很多，但 以地层加固为核心的辅助施工技术则较为成熟，应 用也较为广泛，显然以此为基础研究隧道顶板厚度 是可行的。 ② 注浆水平的界定 为了更好地突出极限顶板厚度，可将注浆水平 限定在目前国内外通过使用最先进的注浆设备和注 浆材料改良地层所能达到的效果。当然地层注浆加 固的实际效果还会受到地层条件、施工技术水平的 影响，并且以施工质量的控制最为关键，应严格执 行注浆效果的检测评价标准。 ③ 支护参数的界定 通常，海底隧道在穿越不良地质带时多采用初 支和二衬相结合的复合式衬砌方式，这对维持隧道 尤其是在开挖和运营过程中的稳定性是十分重要 的，而采用不同的衬砌支护参数，其效果也是不同 的。本文在研究极限顶板厚度时，考虑工程造价和 施工连贯性，不采用特殊的加强支护方式，而是重 点在辅助措施上加强，必要时配合管棚加固。 (2) 影响因素的确定 在注浆辅助措施条件下，决定极限顶板厚度的 主要影响因素包括：不良地质体情况(风化槽、风化 囊、断层破碎带等)及其与海水的连通状况、注浆效 果、海水深度、隧道开挖尺寸、支护参数选取及开 挖方法等。 (3) 极限顶板厚度的计算方法
摘要：提出海底隧道“极限顶板厚度”的概念，阐述其与“最小顶板厚度”和“合理顶板厚度”的区别与联系，
并给出采取辅助施工措施条件下极限顶板厚度的确定方法。由于海底隧道纵断面的选取直接影响到隧道修建的安
全性、经济性、技术适用性和环境影响等，因此在“极限顶板厚度”的基础上，从风险系数角度入手，考虑安全
风险、技术风险、经济风险和环境影响风险在海底隧道纵断面评估过程中的影响作用，找出相应的致险因素；结
为此，本文从隧道围岩稳定性以及由此带来的 风险性出发，在前人研究的基础上，结合国内海底 隧道埋深较浅的特点，提出了“极限顶板厚度”的概 念，并选取关键断面进行安全性分析，建立风险系 数评价体系，从安全风险、技术风险、经济风险和 环境影响风险方面对海底隧道纵断面的确定进行综 合评估，更具科学性。具体的评估思路如图 1 所示。
对于某一断面而言，在注浆条件下极限顶板的
确定更多的是从技术层面出发，寻找一个临界的顶
第 28 卷 第 1 期 2009 年 1 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
Vol.28 No.1 Jan.，2009
基于风险系数的海底隧道纵断面确定方法
张顶立，李 兵，房 倩，吴介普
(北京交通大学 隧道及地下工程教育部工程研究中心，北京 100044)
2 极限顶板厚度及其确定方法
海底隧道极限顶板厚度主要是针对存在特殊不
良地质体的海底隧道而言，在穿越不良地质体时， 为了满足纵向选线平顺度的要求和保证隧道顺利通 过，采取相关的辅助措施施工通常是必需的。目前， 国内外普遍采用的有效辅助工法为注浆法，在地质 条件很差的地段采用冻结法[2]，极限顶板厚度正是 基于这种情况提出的一种概念，旨在为海底隧道纵 断面选线提供更多的余地。 2.1 极限顶板厚度
(Engineering Research Center of Tunnel and Underground Engineering，Ministry of Education， Beijing Jiaotong University，Beijing 100044，China)
Abstract：Limited rock cover for subsea tunnel is put forward and explained in detail. Besides，the differences and relations among limited rock cover，minimum rock cover and rational rock cover are discussed. What′s more，the
图 1 海底隧道最优纵断面确定及评估思路 Fig.1 Determination method and assessment process for optimized longitudinal section of subsea tunnel
第 28 卷 第 1 期
张顶立，等. 基于风险系数的海底隧道纵断面确定方法
way of determining limited rock cover under assistant construction methods is given. Because the longitudinal section selection of subsea tunnel is directly related to four aspects such as safety，cost，technique application and environment influence，based on the principle of limited rock cover，the selection of longitudinal section is discussed further. In view of risk coefficient，safety risk，cost risk，technique application risk and environment influence risk are considered during the assessment process of cross-section selection. Furthermore，corresponding risk factors are found. Combined with analytic hierarchy process(AHP) method，a set of assessment system for subsea tunnel longitudinal section is established. Finally，this assessment system is successfully applied to Xiamen Xiang′an subsea tunnel；three supposed longitudinal sections are evaluated. Afterwards，the advantages and disadvantages of every cross-section are given，which can provide reference to other subsea tunnels in planning. Key words：tunnelling engineering；subsea tunnel；limited rock cover；longitudinal section；risk coefficient；