上海长江隧道工程风险评估研究

摘 要: 论文利用研制的软件 ( T RM1. 0) , 针对目前世界第一大直径的上海长江盾构隧道 工程开展风险评估研究 , 采用专家调查法和 CIM 模型, 将工程风险指标作为评价标准 , 对长兴 岛工作井施工 、 盾构进出洞、 盾构推进三个单位工程施工可能产生的风险事故进行了定量计算 与评估, 研究取得的结论可为长江盾构隧道工程施工提供较好的技术指导和参考。 关键词: 盾构隧道 ; 风险评估; 风险管理; 上海长江隧道 中图分类号: U 455. 4 文献标识码: A 文章编号: 1673 - 0836( 2009) 01 - 0182 - 06
工程层次划分 Lev els of the project
F ig . 2
工程定义包括两个部分: 新建工程和工程定义。 新建工程为输入拟建工程基本参数, 包括参建 各方、 基坑深度、 盾构直径、 盾构长度、 土层参数等
软件主要功能包括 :
184 数据 , 用于对辅助风险评估。
地下空间与工程学报
第5卷
家, 以及科研单位从事盾构隧道施工研究和风险领 域研究的教授。总共发出调研表 25 份 , 其中工程 管理部门 7 份 , 施工单位 9 份 , 科研单位 9 份。回 收调研表 21 份, 其中工程管理部门 6 份, 施工单位 7 份, 科研单位 8 份。其中调研的内容有 : 专家基 本信息、 风险接受准则和风险事故信息, 其中主体 部分的风险事故信息包括 3 个单位工程、 15 个分 部工程、 85 个风险事故、 212 个风险的致险因子。 为了能较为准确地把握各位专家的基本信息 , 我们在调研表封面设计了一张专家基本信息选项 表, 如表 2 所示 , 以确定专家权重, 权重确定标准 如表 3 所示。
3. 3. 1
风险辨识模块介绍
工程定义即为建立工程所属单位工程, 并输入 相关单位工程信息数据, 包括概况、 工法、 单位工程 为工程之下的一个层次 , 在备选库中包括三类型 : 进行开挖、 盾构进出洞、 盾构推进, 在软件设计时是 以单位工程为计算单元的。在此次风险评估中建 立了三个单位工程 , 即长兴岛工作井施工、 长江隧 道盾构进出洞、 长江隧道盾构推进, 并分别在工程 定义中记录各单位工程的简要工况。 3. 3 风险辨识
*
收稿日期 : 2008 - 09 - 17( 修改稿 ) 作者简介 : 黄宏伟 ( 1966 - ) , 男 , 博士 , 教授 , 同济大学研究生院副院长 , 主要研究方向为隧道及地下工程的风险评估与 管理 , 动态信息化反馈施工、 以及长期 沉降。 E - mail: huanghw @ mail. tong ji- edu. cn 863 项目 : 超大特长越江盾构隧道关键技术研究 , 课题编号 : 2006A A 11Z118
2009 年第 1 期
黄宏伟 , 等 : 上海长江隧道工程风险评估研究
183
软件在上海长江隧道施工过程中的应用。本软件 由同济大学地下建筑与工程系独自开发 , 并申请了 软件著作权登记。
( 1) 工程全过程风险分析与计算; ( 2) 工程动态风险管理与控制 , 包括风险辨识、 风险估计、 风险评价和决策及风险跟踪 ; ( 3) 工程风险事故的统计与分析; ( 4) 其他附属功能 , 包括数据报表生成、 查询、 修改、 打印等。 2. 2 软件模块介绍 软件按照风险管理流程编写 , 包括五个主体模 块和两个附属模块。五个主体模块分别是 : 风险辨 识模块、 风险估计模块、 风险评价模块、 风险决策模 块和风险跟踪模块; 两个附属模块为 : 用户管理模 块和报表自动生成模块 , 如图 2 [ 8] 所示。
[ 3~ 7]
3
3. 1
上海长江隧道工程施工风险评估
工程概况 上海长江隧道工程为典型的大直径、 长距离、
高水头推进隧道。路线全长约 25. 5 km, 以隧道方 式穿越南港水域, 其中 , 东线隧道长度为 7471. 65 m, 江中 段 长 度为 6872. 37 m; 西 线隧 道 长 度 为 7469. 36 m , 其中江中段长度为 6854. 91 m , 隧道最 大坡度为 2. 9% , 最小平面曲率半径为 4000 m 。隧 道内径为 13. 7 m, 外径为 15. 0 m , 厚度 0. 65 m, 环 宽 2 m, 采用通用环管片 ( 双楔形 ) 错缝拼装 , 高强 度混凝土 C60 级 , 抗渗等级为 S12。隧道采用二台 德国海瑞克公司制造的直径为 15430 m m 的大型 泥水平衡盾构机进行施工。 3. 2 工程定义 软件对上海长江隧道工程中的长兴岛工作井 施工、 盾构进出洞和盾构推进三个单位工程进行了 风险评估 , 并针对工程进行了工程层次划分, 即拟 建工程分为单位工程, 每个单位工程分为多个分部 工程 , 再下是风险事故, 风险事故中包括致险因子、 风险规避措施和风险事故预案, 如图 3 所示。
wk.baidu.com
风险调研表 ( 表头 ) Risk inv estigation form 经济损失 人员伤亡 伤亡等级 信心指数 工期损失 损失等级 信心指数
损失等级
信心指数
3. 3. 2 风险辨识应用界面 软件中的风险辨识为根据拟建工程具体情况 , 参考数据库中的风险点和相应致险因子 , 进行工程 风险识别。 选择单位工程、 分部工程, 即在界面电子表格 中自动导出数据库中的备选风险事故, 然后根据工 况进行删除、 修改或添加风险 , 并导入数据库。完 成风险辨识后, 即可进入风险调研表生成界面以单 位工程为单元自动生成初步调研表。 3. 3. 3 上海长江隧道风险调研 在风险调研操作过程中, 我们的调研对象主要 为上海长江隧道一线工作的管理部门、 施工部门的 权威专家 , 有过多年盾构隧道施工经验的元老级专
1
引言
随着风险管理理论研究的日趋规范 , 风险管理
拟技术的评估软件开发有一定的历史 , 比较有代表 性的是 @ r isk 和 Crystal ball, 此类软件在数 据统 计量比较大的领域 ( 如金融、 软件开发等) 有广泛应 用, 但是对于统计信息非常贫乏 , 样本数量相对稀 少的工程领域尤其是盾构隧道施工领域, 此类软件 的功能受到限制, 具有很大局限性。模糊数学理论 在项目风险管理中的运用尚处于初级阶段 , 网络技 术和 Mo nt e- Car lo 方法一样 , 需要一些风险基础 数据 , 这在现阶段尚不具备。 因此 , 本文着重介绍相对适合盾构隧道工程风 险管理的 , 采用概率统计手段综合专家经验的 盾 构隧道施工风险管理软件 ( T RM 1. 0) [ 2] , 以及该
软件开发领域有了一定进展。风险管理软件开发 的核心是风险评估理论的研究 , 即风险定量计算模 型的建立。按照 Berrog gi[ 1] 等人的总结 , 风险定量 分析有三类基础 : 概率论、 多属性偏好理论和模糊 逻辑。目前 , 风 险评 估软 件可 分为 四大 类: 基于 Mo nt e- Carlo 数值模拟 技术的评估软件、 基于模 糊数学的风险评估软件、 与网络技术相结合的风险 评估软件、 采用概率统计手段综合经验的风险评估 软件。相比上述类型, 基于 M ont e- Carlo 数值模
Risk Assessment on Shanghai Yangtze River Tunnel
H UAN G H ong - Wei , P ENG M ing , H U Q un - f ang
( Dep ar tment of Geotechnical E ngineer ing , T o ngj i Univ ers ity , Shanghai 200092, China) Abstract: T he r isk manag ement softw ar e ( T RM 1. 0) fo r shield tunnel is used as the calculat ing to ol, and the expert inv est igat ion method and CIM model ar e used as the main methods, and Risk Index is used as a key pa rameter to assess the r isks of const ruct ion of Shanghai Y ang tze River shield t unnel wit h the big gest diameter in the wo rld. . T here will be a quantitative ca lculatio n and assessment of the risks of three unit pr ojects in Shang hai Yangt ze River tunnel project , namely ex cavation of Chang x ing island pit, shield machine s into and out of the pit, and shield machine tunneling . T he r esult o f the risk assessment ma y be a g ood g uidance and r efer ence fo r Shang hai Yang tze R iver shield tunnel. Keywords: shield tunnel; risk assessment ; r isk manag ement; Shanghai Y angtze Riv er tunnel
第5卷 第1期 2009 年 2 月
地下空间与工程学报 Chinese Jo urnal o f U nderg ro und Space and Eng ineering
V ol. 5 F eb. 2009
上海长江隧道工程风险评估研究
黄宏伟 , 彭 铭 , 胡群芳
200092)
*
( 同济大学地下建筑与工程系, 上海
图1
隧道施工风险管理与控制软件
Fig. 1 Risk M anag ement Softw ar e ( T RM 1. 0)
图3 图2 风险管理软件系统基本模块层次关系图 T he hierar chy modules o f the risk management softw are F ig . 3
[ 9]
表 2 专家基本信息表 Table 2 专家信息 职称 工作部门性质 年龄区段 从事隧道专业时间 对工 程 风 险 分 析 理 论 及 方法的熟悉程度 对长 江 隧 道 具 体 工 程 情 况了解程度 A 教授或教授级高工 管理部门 20~ 30 三年以下 听说过 , 不太了解 不太了解 The basic inf ormation of the experts B 副教授或高工 设计单位 30~ 40 3~ 5 年 了解一点 C 中 级职称 施 工单位 40~ 50 5~ 8 年 比 较了解 D 初级职称 高校或科研单位 50~ 60 8~ 10 年 非常了解 E 其他 其他 60 以上 10 年以上 从事过工程风 险研究或应用 亲自参与 工程建设
2
2. 1
软件简要介绍
软件基本流程和功能介绍 盾构隧道施工风险管理软件 ( T RM 1. 0) 采用
的风险管理流程为 : 风险辨识、 风险估计、 风险评 价、 风险决策和风险跟 踪, 该流 程是在总结 J. H . M. T ah 和 V. Carr 等人在 2001 提出的动态风 险管理理念而提出的。软件开发采用 V isual Basic6. 0, 后台开 发了风 险管理 数据库 为数据 支持。 该数据库由风险管理备选信息库和拟建工程风险 数据库两个分库组成 , 前者储存通过整理以往工程 案例、 专家经验以及相关参考文献资料而得到的工 程风险事故信息 , 包括工程层次划分、 风险点和风 险因素以及风险事故规避措施等等 ; 后者用于存储 拟建工程参数信息、 风险事故调研数据和工程风险 事故相关参数( 包括风险概率、 损失、 风险指标等) 。
表1 T able 1 盾构隧道施工风险 风险事故 致险因子 发生概率 概 率等级 信心指数
风险辨识为根据以往工程经验结合拟建工程 具体情况 , 对工程施工过程中可能产生的风险事故 进行识别 , 并且以表格的形式存储于风险管理数据 库中。为了帮助用户对拟建工程进行全面、 快捷的 风险辨识 , 软件设计了风险备选信息数据库, 里面 存储了大量根据以往工程资料整理得到的风险信 息可供参考, 同时设计界面读取该数据库, 并提供 修改和增加风险界面。风险辨识完毕可以自动生 成 excel 的风险调研表单, 表单格式见表 1。