孫鈞,中國長大隧道工程及其風險防范技術與管理的若干進.doc

孫鈞，中國長大隧道工程及其風險防范技術與管理的若干進展隧道網 (2007-11-12)新聞來源：隧道網如不能正常播放，請安裝RealPlayer播放軟件后再試！ “隧道網” 11月9日13:00上海千禧海鷗大酒店二樓天和廳報道：“第三屆上海國際隧道工程研討會”正在進行“地下工程施工與風險防范”主題報告，大會主持：楊國祥總工程師。 報告主題：中國長大隧道工程及其風險防范技術與管理的若干進展 (Chinas Large and Long Distance Tunnel Project and Some of its Successful Advance in Risk Prevention Technology and Management) 報告人：孫 鈞院士 報告人介紹 孫 鈞院士，巖土力學與地下建筑工程專家，同濟大學資深榮譽教授。在隧道與地下結構學術領域開拓并建立了新的學科分支（1962）地下結構工程力學。對地下結構粘彈塑性理論、巖土材料流變學和地下防護結構抗爆動力學等學科前沿進行了系統(tǒng)深入的研究。近20年來，在城市環(huán)境土工學和軟科學理論與方法（側重于智能科學）在巖土工程中的應用方面又有相當的創(chuàng)新與進取。 20世紀80年代前后起，承擔并完成國家各個五年計劃科技攻關、自然科學基金以及各種重大工程研究項目約60余項，發(fā)表論文340余篇，并出版專著8部。先后獲國家和省部（市）級獎勵共20余項。結合科學研究，培養(yǎng)了碩士、博士研究畢業(yè)生80余名，出站博士后24名。曾于1960年初在同濟大學主持興辦了國內第一所“隧道與地下建筑工程學”專業(yè)。 Self-introduction of the Presenter Academician Sun Jun, an expert on rock mechanics and underground construction, is now a professor honoraris at Tongji University (1979), Academician of Technical Science Division at China Academy of Sciences (1991). Set up a new branch (1962), Mechanics of Underground Structure Engineering in the field of Tunnel and Underground Structure. Having systematically studied in-depth, those leading edge sciences as Viscos-elastic-plastic theory for underground structure, Geotechnical Material Rheology and Explosion Resistant Dynamics for Underground Defence Structure. For the recent 20 years or so, quite significant creative advancement has been made for theory and method (with emphasis on intelligent science) geotechniques, and soft science under urban environment in the application of geotechnical engineering. From the years 80ties, he took in charge of many scientific research amounting to more than 60 items for various categories of entry, and issued more than 340 articles of presentations and 8 monographs. 報告內容介紹 報告較全面完整地闡述了隧道與地下鐵道工程建設的風險防范、整治和風險管理等各個方面的工作及其在中國的實踐與若干進展，討論了屬于軟科學范疇的多種主要風險因素，分別對長大越嶺鐵/公路交通隧道、越江和跨海隧道以及城市軌道交通與地鐵在施工和運營階段的各類風險進行了分析和評價。 Outline of the Presentation This presentation gives a fairly comprehensive description on progress and some of its advance in China about risk prevention, rectification and management. By first, it discusses various key risky factors of soft science in nature, then analyses and evaluates every category of risk arising in construction and operation stages for highway and railway tunnels ranging from long and large cross-hill, cross-river and cross-sea as well as commuter rail services. Attached to this article, there will be main referential literature concerning relevant content providing readers for retrieval and reference. 報告內容節(jié)選隧道和地鐵工程建設風險防范與管理在中國的若干進展 隧道及地鐵工程建設的特點 * 工程具有隱蔽性、復雜性和不確定性，施工過程中會遇到很多困難和障礙，施工工期不容易控制； * 隧道及地鐵工程的建設工期延誤是項目潛在的風險。影響盾構法地鐵隧道工期技術風險因素與分析，目前采用的分析方法： 定性與定量分析相結合,專家打分法、事故樹法；根據工程項目自身特點，建立具有針對性的工期風險評估模型，進一步提出一套完整而可行的施工工期風險評估模型及其風險防范體系，全方位指導工程建設。地鐵盾構和暗埋段施工風險分析結果示意施工段風險序號 風險項目P C R定義和說明盾構段施工 盾構進出洞施工風險 盾構開挖面失穩(wěn)風險1 3 23 1 2輕度風險：通過設計上的注意及施工時的日常管理可以消除 盾尾密封失效風險3 3 3中度風險：設計上必須充分考慮，施工時需要制定周詳的管理計劃 盾構開挖面前方有障礙物風險 盾構隧道結構上浮風險3 1 22 2 2輕度風險：通過設計上的注意及施工時的日常管理可以消除 盾構穿越防洪大堤風險 明挖深基坑失穩(wěn)風險3 4 43 4 4重度風險：明確設計時的條件，施工時進行限制，同時施工時必須進行集中管理暗埋段施工 破壞已建高壓電纜溝風險3 3 3中度風險：設計上必須充分考慮，施工時需要制定周詳的管理計劃 表中，P風險發(fā)生的概率等級；C風險造成災害損失等級；R風險水平等級 環(huán)境維護與評價 涉及生態(tài)環(huán)境的破壞、水土資源流失、地質環(huán)境變化，空氣污染、噪聲及環(huán)境振動等；環(huán)境、工程地質、聲學等多個學科多層面交叉和多種因素相互作用；目前研究工作滯后于實際需要，亟待實用有效的評價方法并加以實踐。 山嶺隧道與越江/跨海隧道的工程風險 隧道不良地質區(qū)段，施工水患的風險管理、防治與控制；隧道陸、海域場址常見的不良水文地質條件與地質缺陷；地圖地理信息系統(tǒng)（MapGIS）程序軟件的采用；隧道施工治水/防塌風險評估與風險管理基本原則；工程水文地質評價；難以預見的施工中的水患風險；水患整治處理要點。隧道施工風險項目分析表序號風險項目PCR備注1施工中圍巖滲水，開挖面涌水514風險大，需采取措施2隧道大范圍塌方2323注漿材料選擇不當時，導致材料離析，喪失流動性，體積減少，強度不足，防水性和止水性的降低以及在管道內的硬化2324隧道突發(fā)涌水事件淹沒隧道1535不良地質構造和地層含水情況導致隧道施工難度加大3336勘測錯誤導致工程繼續(xù)開挖困難1327藥量過多，爆破震動過大，致使圍巖失穩(wěn)2328地面設備直接進行注漿時，注漿量的管理以及泵站能力出現問題2229施工人員操作不當導致異常23210爆破震動對周邊建筑物的影響344風險大，需采取措施11隧道爆破震動將可能加速節(jié)理裂隙及巖層結合的惡化，導致滲水量增加，對圍巖穩(wěn)定和施工安全構成威脅344風險大，需采取措施12排水能力小于涌水量，導致隧道施工不能正常進行，導致工程失敗344風險大，需采取措施 在全斷面帷幕灌漿、防堵高壓突涌水的工程風險整治方面 全斷面帷幕灌漿技術的選用；全斷面帷幕灌漿的技術要點；在注漿設計研究方面的主要工作內容。 隧道圍巖防塌險情預警、施工變形預測與控制方面圍巖施工失穩(wěn)風險評價?；菊J，隧道開挖施工時，圍巖穩(wěn)定性的“變形速率比值判別法”。隧道塌方冒頂段K7+210斷面“收斂時間”變化曲線 施工期對隧道襯護原設計參數的調整與修正 * BMP軟件可用于隧道圍巖變形、破壞特性與支護效果的快速分析及超前預報，BMP軟件組成如下圖4所示。復合襯砌中“二襯”設計安全與經濟的優(yōu)化問題。BMP軟件的基本組成 跨海隧道施工風險評估與風險管理 長大海峽隧道工程主要特性：項目確定的一些海峽隧道的主體尺寸及其長度決定了它是一項特別巨型的重大工程，有可能將是一個創(chuàng)世界水平的新記錄；除了隧道主體工程之外，它還需要配置一系列極大量的輔助設施；項目所處的特殊地理位置和地質環(huán)境。 項目所需的投資規(guī)模 隧道的功能和用途許多將是我國交通工程建設 方面的一條沿海主干線。以上各種工程建設上的特性和問題，意味著這一挑戰(zhàn)性工程項目的規(guī)劃到設計、項目采購、項目施工以及最終的運營與維護，每一階段都帶有這些風險因素。 長大海峽隧道的勘測、設計和施工技術風險 * 由于地質、水文和地震等方面漏勘、誤勘或因勘探工作數量不足和質量缺陷等帶來的技術風險； * 由于跨海隧道選位或因其平、縱線型設計不周，對施工技術難點及其風險的影響； * 因隧道掘進機（TBM）選型、或主體結構與附配件方面有失誤，帶來的技術、安全與經濟上的風險； * 隧洞開挖、圍巖穩(wěn)定、防塌，以及施工中突涌水預測與注漿、支護工程整治與處理方面的技術風險； * 隧道襯砌結構及其防排水設計與施工風險； * 結構選材與施工工藝和施工質量方面的技術風險； * 隧道陸域兩岸接線施工對周邊城市環(huán)境維護的影響與控制方面的技術風險； * 施工總工期與關鍵節(jié)點工期掌握與保證方面的風險等。 軌道交通和地鐵建設的工程風險與防范 1不良工程地質等自然條件風險 （1）液化土；（2）流砂、管涌等（泥水盾構施工）；（3）軟粘土的觸變和流變；（4）承壓水地層；（5）地下障礙物。 2施工對周邊環(huán)境破壞引起的風險 3基坑工程風險 4盾構工程施工風險 （1）盾構進出洞施工；（2）施工階段隧道上??；（3）盾構穿越水系；（4）更換盾尾刷施工；（5）盾構對接施工；（6）連接通道施工。（圖上右側數字，代表對該分項風險出現可能性大小的評價）采用故障樹法對盾構掘進引起地面沉降過大的風險識別示例表 5高架工程施工風險 6軌道工程施工風險 7裝修施工風險 8機電安裝施工風險 軌道交通和地鐵建設風險管理研究的進展 1. 國內風險管理存在的問題 對風險管理定義與概念的認識存在誤區(qū) * “風險”與“危險”定義混淆； * “風險分析”與“可靠度”概念及研究目標混淆。 對風險決策與風險處理的認識存在誤區(qū) * 風險決策標準的認可和使用存在片面性和盲目性； * 風險處理對策及方式缺乏理性和科學性。隧道工程安全風險管理中有關各方的作用參與方 作用說明業(yè)主方負責取得建造和設計權；籌措工程資金；制定工程健康和安全整體策略設計方最大限度考慮對工程健康和安全的影響；確定隧道直徑、線位、工作井直徑和位置等；制定