某海底隧道典型施工风险分析
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第３ ６卷 第 １ 期 １
・
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 ｝
由上述 四项基本原则得出各基本事件 的结构重要度顺序为 ：
Ｊ（ ） （ ） ≠５ ＝Ｊ （ ） （ ） Ｊ（ ） （ ） ３ ＝ ４ ＝Ｊ（ ） ８ ＝ ９ ＞ １＝ ２ ＝ （ ） 厶（ ） ６＝ ７。
顺序。第二种是用最 小割集 和最小径 集近似 判断各基 本事件 的 结构重要度系数 ， 并排列次序。本文选用第二种方法 ｌ 。 ２ Ｊ
水涌泥事故 ， 将会造成海水直 接灌 人隧道 ， 直接危害到人员 、 机械 设备以及隧道本身 ， 延误隧道施工工期 ， 并带来 巨大 的经济损失 。 海底隧道施工时主要风险来源于水 ， 海底 隧道不具备排水条
件 ， 工过 程 中 要 采 用 多 种 措 施 ， 立 施 工 作 业 安 全 保 证 体 系 。 施 建 本 文 将 利 用 事 故树 法 对 海 底 隧 道 突水 涌 泥 风 险 进 行 风 险分 析 ， 并 提 出一 些 风 险 对策 。
是由众多基本事件 构成 的 ， 些基 本 事件对 顶上 事件 均产 生影 这 响， 但影响程度是不同的 ， 在确定 工程安全 时必须 要考虑基 本事 件 的重要程度 。结构重要度 分析虽然 是一种定性分析方法 ， 但在 缺乏定量分析数据 的条件下 ， 这种分析显得很重要 。 结构重要度分析方法归纳起来有两种 ： 第一种是计算各基本
表 １ 各 基 本 事件 及 其 概 率 表
代 号
ＸＩ
所发 现 断 裂 大 部 分 为 高 角 度 、 新 代 脆 性 断 裂 构 造 ， 压 扭 性 为 中 以
基本事件名称
有 地 层 空 洞
概率 ｑ
Ｏ ｏ ７１ ．０
代号
Ｘ６
基本事件名称
超 挖
概率
００ １６ ．１
主， 其宽度在数米至数十米 不等。断层内以压碎岩 、 碎裂岩 、 糜棱 岩为主。部分断裂具有张性 ， 断层两侧有数米 宽的影响带 。通过
对 地 震危 险性 分 析 ， 地 的地 震 基 本 烈 度 均 为 ６度 ， 程 场 地 不 场 工
Ｘ ２
Ｘ３ Ｘｄ
有承压水
开 挖 进 尺 过 大 爆 破震 动
胶州湾隧道工程所处胶州 湾 ， 均水深 ７ｍ左 右 ， 大水深 控制这几个风险因素 ， 平 最 减少它们的发生概率 。 对基本事件 的发生概 率 ， 由于缺乏足 够数据 ， 只能利用专 家 分无覆盖层 ， 地形起伏 较大 ， 基岩 为 中风化 和微风化 花 岗岩 与火 调查法作初步研究 。基本事件及其概率如表 １ 所示。
因此 ， 从事故树结构看 ， 基本事件 ｘ３ｘ４ｘ５ｘ８ｘ９ ， ， ， ， 对突水 涌泥事件的发生影响最 大。为避免突水 涌泥事件的发生 ， 首先要
２ 突水 涌泥事 故树法风 险分析
６ 其 中湾 口最 大水深 ４ ５ｍ， ０ｍ。据地质报告提供 资料 ， 海底 大部
山岩 ， 且 中风化 层 很 薄 ， 石 完 整 性好 。 隧 址 处 无 大 断 裂 构 造 ， 而 岩
ｘ１ ｘ２ ｘ３ ｘ４ ｘ ５ ｘ６ Ｘ１ Ｘ３ ｘ４ Ｘ５ Ｘｓ Ｘ ９
注 ：［ 与门 ， 二 ］ 表示仅当所有输入事件发生时 ， 出事件才发生 ； 输
或 门， 表示 只要 有 一 个 输 入 事件 发 生 时 ， 出事 件 就 发 生 ； 输
事 件 的 结构 重 要 度 ห้องสมุดไป่ตู้ 数 ， 系 数 由大 到 小 排 列 各 基 本 事 件 的 重 要 将
口 顶上事件或中间事件 ， 需要进一步往下分析的事件 。 Ａ为顶事件 ， ｃ分别为二 、 Ｂ， 三级 中间事件 ；
Ｕ 基本事件 ， 不能再往下分析 的事件 。 表示基本事件 ｘ
图 １ 突 水 涌 泥事 故 树 图
０ ０ ０２ ．１
０．１ ０ ４３ ０．２ ０ ３７
Ｘ ７
Ｘ８ Ｘ９
支护结构不当
海 潮 暴 雨
０ ０ ８４ ．０
０ Ｏ ２２ ．０ ００１ ．０
存在砂土液化及软土震陷与地震滑坡崩塌等地震 地质灾 害＿ ３。 ３ ＿ 根据地 质情况 ， 胶州湾海底隧道的典型风险存 在于断层 破碎 带处 ， 故本文只对断层 破碎 带处 的 突水 涌泥风 险加 以评 估与研 究， 其他地层 的风险不在本文讨论范 围。结合 国内外海底隧道施 工经验 ， 通过专家调查分析 ， 可能引起 突水 涌泥的基 本事件得 对
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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 ｝
由上述 四项基本原则得出各基本事件 的结构重要度顺序为 ：
Ｊ（ ） （ ） ≠５ ＝Ｊ （ ） （ ） Ｊ（ ） （ ） ３ ＝ ４ ＝Ｊ（ ） ８ ＝ ９ ＞ １＝ ２ ＝ （ ） 厶（ ） ６＝ ７。
顺序。第二种是用最 小割集 和最小径 集近似 判断各基 本事件 的 结构重要度系数 ， 并排列次序。本文选用第二种方法 ｌ 。 ２ Ｊ
水涌泥事故 ， 将会造成海水直 接灌 人隧道 ， 直接危害到人员 、 机械 设备以及隧道本身 ， 延误隧道施工工期 ， 并带来 巨大 的经济损失 。 海底隧道施工时主要风险来源于水 ， 海底 隧道不具备排水条
件 ， 工过 程 中 要 采 用 多 种 措 施 ， 立 施 工 作 业 安 全 保 证 体 系 。 施 建 本 文 将 利 用 事 故树 法 对 海 底 隧 道 突水 涌 泥 风 险 进 行 风 险分 析 ， 并 提 出一 些 风 险 对策 。
是由众多基本事件 构成 的 ， 些基 本 事件对 顶上 事件 均产 生影 这 响， 但影响程度是不同的 ， 在确定 工程安全 时必须 要考虑基 本事 件 的重要程度 。结构重要度 分析虽然 是一种定性分析方法 ， 但在 缺乏定量分析数据 的条件下 ， 这种分析显得很重要 。 结构重要度分析方法归纳起来有两种 ： 第一种是计算各基本
表 １ 各 基 本 事件 及 其 概 率 表
代 号
ＸＩ
所发 现 断 裂 大 部 分 为 高 角 度 、 新 代 脆 性 断 裂 构 造 ， 压 扭 性 为 中 以
基本事件名称
有 地 层 空 洞
概率 ｑ
Ｏ ｏ ７１ ．０
代号
Ｘ６
基本事件名称
超 挖
概率
００ １６ ．１
主， 其宽度在数米至数十米 不等。断层内以压碎岩 、 碎裂岩 、 糜棱 岩为主。部分断裂具有张性 ， 断层两侧有数米 宽的影响带 。通过
对 地 震危 险性 分 析 ， 地 的地 震 基 本 烈 度 均 为 ６度 ， 程 场 地 不 场 工
Ｘ ２
Ｘ３ Ｘｄ
有承压水
开 挖 进 尺 过 大 爆 破震 动
胶州湾隧道工程所处胶州 湾 ， 均水深 ７ｍ左 右 ， 大水深 控制这几个风险因素 ， 平 最 减少它们的发生概率 。 对基本事件 的发生概 率 ， 由于缺乏足 够数据 ， 只能利用专 家 分无覆盖层 ， 地形起伏 较大 ， 基岩 为 中风化 和微风化 花 岗岩 与火 调查法作初步研究 。基本事件及其概率如表 １ 所示。
因此 ， 从事故树结构看 ， 基本事件 ｘ３ｘ４ｘ５ｘ８ｘ９ ， ， ， ， 对突水 涌泥事件的发生影响最 大。为避免突水 涌泥事件的发生 ， 首先要
２ 突水 涌泥事 故树法风 险分析
６ 其 中湾 口最 大水深 ４ ５ｍ， ０ｍ。据地质报告提供 资料 ， 海底 大部
山岩 ， 且 中风化 层 很 薄 ， 石 完 整 性好 。 隧 址 处 无 大 断 裂 构 造 ， 而 岩
ｘ１ ｘ２ ｘ３ ｘ４ ｘ ５ ｘ６ Ｘ１ Ｘ３ ｘ４ Ｘ５ Ｘｓ Ｘ ９
注 ：［ 与门 ， 二 ］ 表示仅当所有输入事件发生时 ， 出事件才发生 ； 输
或 门， 表示 只要 有 一 个 输 入 事件 发 生 时 ， 出事 件 就 发 生 ； 输
事 件 的 结构 重 要 度 ห้องสมุดไป่ตู้ 数 ， 系 数 由大 到 小 排 列 各 基 本 事 件 的 重 要 将
口 顶上事件或中间事件 ， 需要进一步往下分析的事件 。 Ａ为顶事件 ， ｃ分别为二 、 Ｂ， 三级 中间事件 ；
Ｕ 基本事件 ， 不能再往下分析 的事件 。 表示基本事件 ｘ
图 １ 突 水 涌 泥事 故 树 图
０ ０ ０２ ．１
０．１ ０ ４３ ０．２ ０ ３７
Ｘ ７
Ｘ８ Ｘ９
支护结构不当
海 潮 暴 雨
０ ０ ８４ ．０
０ Ｏ ２２ ．０ ００１ ．０
存在砂土液化及软土震陷与地震滑坡崩塌等地震 地质灾 害＿ ３。 ３ ＿ 根据地 质情况 ， 胶州湾海底隧道的典型风险存 在于断层 破碎 带处 ， 故本文只对断层 破碎 带处 的 突水 涌泥风 险加 以评 估与研 究， 其他地层 的风险不在本文讨论范 围。结合 国内外海底隧道施 工经验 ， 通过专家调查分析 ， 可能引起 突水 涌泥的基 本事件得 对