地铁区间隧道施工风险管理研究——以LZ地铁1号线为例

本文是一篇土木工程论文研究，本文的结论有：（1）结合地铁区间隧道的特点，对地铁区间隧道的施工风险进行总结；概述地铁区间隧道施工风险管理的作用和意义，总结地铁区间施工风险。

笔者结合 LZ 地铁 1 号线省政府站———东方红广场站区间隧道施工现场实际情况，通过进行文献查阅、隧道事故调研、深入施工现场进行调查，以及询问相关施工专家等方法，对隧道施工风险因素进行分级识别与确定。从行业施工规范、隧道事故统计、事故致因理论、工程实际 4 方面出发，结合隧道施工风险识别流程，对地铁区间隧道施工风险指标进行明确，构建了地铁区间隧道施工风险指标体系。

1 绪论

1.1 研究背景

随着城镇化建设的发展水平越来越高，“巨型城市”的数量也越来越多。随着人口的不断涌入，城市内空间接近饱和，城市范围内可谓“寸土寸金”。这种情况下，拥堵开始成为城市发展和居民生活的绊脚石。为了有效缓解城市拥堵，加快人流、物流运转，地铁建设开始成为未来地下空间利用的主要形式。地铁作为一种高效、便捷的城市公共交通工具，其优越性不言而喻。但是，地铁建设项目作为地下工程，也具有建设规模大、投资大、风险系数高的特点。地铁施工包括地车车站施工、区间隧道施工、相连结构物施工以及基础设施施工等。
地铁区间隧道作为连接各站点的“桥梁”，是地铁施工中的重要一环。地铁区间隧道一般要穿过城市主要干道，地面周围楼宇林立，且线路周边水利管道、电力管道、暖通管道、通讯管道纵横交错，情况十分复杂。因此，地铁区间隧道施工风险极高。地铁施工风险事件包括，由于地面荷载过大，所引起的隧道支护坍塌；由于支护强度不足或处理措施不到位而造成地面塌陷以及周边建筑物倾斜等，这些事件轻则造成经济损失，产生工程延误，重则就会对人民群众的生命财产造成重大损害，地铁施工风险不容忽视[1]。
地铁区间隧道作为典型的地下工程，在施工的全过程中均会面临各种各样的施工风险因素，这些施工风险因素具有复杂性、系统性、关联性的特点，需要采取科学的方法对地铁区间隧道的施工风险进行有效识别与评估，并采取针对性的措施，这对于提高地铁区间隧道施工安全度，保证地铁区间隧道施工安全进行，最后顺利完成施工建设目标，意义重大[2]。
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1.2 研究意义

不同于道路、桥梁以及一般类的基础设施建设，地铁区间隧道风险系数极高，其所造成的潜在损失也相对较大，需要进行重点防控。地铁区间隧道施工风险已经成为工程领域和学术界研究的热点和难点，地铁区间隧道施工风险具有复杂性、关联性、阶段性、系统性等特点，对地铁施工风险进行研究具有一定的难度。因此，需要采取科学、合理的方法，对地铁区间隧道的施工风险进行识别、评估、分析，确定地铁区间隧道的施工风险等级以及关联影响度较高的风险因素，从而采取针对性的防控措施。

本文通过方法比选，以 LZ 地铁一号线省政府站——东方广场站地铁区间隧道为实例研究对象，通过进行文献查阅、隧道事故调研、深入施工现场进行调查，以及询问相关施工专家等方法对该区间隧道的施工风险要素进行识别，建立施工风险要素评价体系表。选择模糊综合评价法作为区间隧道施工风险整体风险等级评估的方法；选择灰色关联度法对该区间隧道各施工风险细化要素进行关联度分析，意在提高地铁区间隧道施工方提高施工风险管理水平，降低施工风险发生概率，保证地铁区间隧道按时、安全、保质保量的完成。
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2 地铁区间隧道施工风险理论

2.1 隧道施工风险管理定义

隧道施工属于常见的地下工程，在地下环境中，隧道工程所面临的风险因素具有多样性和复杂性，因此，施工过程也通常具有不可控性。广义的隧道施工风险管理针对的是隧道开挖生命周期的全过程，从施工前的选址、设备就位、人员选配到施工中的开挖、运渣、通风、照明直至最后竣工、维护、铺装等各个阶段，进行全方位的风险识别、评估，并根据评估结果采取针对性的措施。狭义的隧道施工风险管理则是针对隧道洞内施工所面临的各类风险要素，主要是开挖与支护过程中所面临的施工风险因素，施工技术以及不良地质是常见的施工风险要素[36]。

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2.2 隧道施工风险管理的作用

地铁区间隧道施工风险项目管理目标是以最低的成本，安全、快速的实现既定工程目标，获取最大的经济效益。地铁区间隧道一般要穿过城市主要干道，地面周围楼宇林立，且线路周边水利管道、电力管道、暖通管道、通讯管道纵横交错，情况十分复杂。因此，地铁区间隧道施工风险极高。一旦出现地铁区间隧道风险事故，就会造成严重的经济损失甚至人员伤亡，不同于山岭隧道和一般的公路、铁路隧道，地铁区间隧道施工风险事故所影响的范围更为广泛，且主要影响地上构筑物、人员与车辆。通过施工风险管理，可以确定出地铁区间隧道施工风险的风险等级，帮助业主方、施工方确定区间隧道施工风险把控程度。与此同时，通过对细化施工风险的评判，筛选出影响度较高的地铁区间隧道施工风险要素，各方需要对此类影响因素采取针对性的措施。在隧道施工初期，结合现场资料以及工程实际情况，科学合理的展开地铁区间隧道施工风险评估，能够有效的防范于未然；在施工中，进行施工风险管理，可以对各个施工阶段进行有效控制，保证施工安全进行，实现最终的工程建设目的[37]。
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3 LZ 地铁 1 号线区间隧道施工风险因素识别..................... 11

3.1 项目概况............................. 11

3.2 明确地铁区间隧道施工风险因素清单...................12

3.3 区间隧道施工风险因素识别..........................13

4 LZ 地铁 1 号线区间隧道施工风险模糊综合评价.......................18

4.1 模糊综合评价流程....................................18

4.2 隧道施工阶段风险评估模型的建立.....................18

4.3 施工风险模糊综合评价...............................22

5 LZ 地铁 1 号线区间隧道施工风险因素影响关联度分析..............32

5.1 构建灰色关联模型......................................32

5.2 指标熵权法计算..............................34

6 LZ 地铁 1 号线区间隧道施工风险对策分析

6.1 支护施作施工风险因素控制措施

LZ 地铁 1 号线省政府站——东方红广场站区间隧道自西向东横穿秦安路、静宁北路、庆阳路。全隧为 III、Ⅳ级围岩，埋深小、浅埋偏压及构筑物分布地段多，从保证构筑物和本工程安全出发，各级围岩采取加强支护和加强衬砌结构，浅埋偏压或影响构筑物地段，采取钢架支护和钢筋混凝土衬砌，重点地段采取特设加强支护和特设衬砌。

进口 CK11+766-+815 及洞身 CK11+940-CK12+185 段Ⅳ级围岩段，浅埋、构造偏压，下穿规划道路或厚层人工填土，设置Ⅴ[ts]型衬砌，并采取全环型钢钢架及拱部#108 大管棚或 42 超前小导管加强支护；洞身 CK12+450-+685、CK12+930-CK12+970 段Ⅳ级围岩段，下穿规划蒋家山立交或规划道路，设置Ⅴ[ts]型衬砌，并采取全环型钢钢架及拱部设置直径42mm 超前小导管加强支护；洞身 CK13+360-+620、CK13+820-+880Ⅳ级围岩段，，设置Ⅳ[ts]型衬砌，并采取全环型钢钢架及拱部设置直径 108mm 超前大管棚加强支护；洞身 CK14+149-CK14+329Ⅳ级围岩段，下穿规划道路，设置Ⅳ[ts]型衬砌，并采取全环型钢钢架及拱部直径 42mm 超前小导管加强支护；该段区间隧道穿过多条道路与建筑物基础，因而需要进行重点支护，支护手段需要与周边围岩力学状态以及周边建筑物地基进行结合论证，保证早支护、强支护，最大程度减少对于地面以及周边建筑的扰动，保证施工安全。

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7 结论及展望

7.1 结论

（1）结合地铁区间隧道的特点，对地铁区间隧道的施工风险进行总结；概述地铁区间隧道施工风险管理的作用和意义，总结地铁区间施工风险特征，并梳理地铁区间隧道施工风险管理的流程。并结合地铁区间隧道工程，对模糊综合评价法与灰色关联度法的相关概念和实际应用进行阐述。

（2）结合 LZ 地铁 1 号线省政府站———东方红广场站区间隧道施工现场实际情况，通过进行文献查阅、隧道事故调研、深入施工现场进行调查，以及询问相关施工专家等方法，对隧道施工风险因素进行分级识别与确定。从行业施工规范、隧道事故统计、事故致因理论、工程实际 4 方面出发，结合隧道施工风险识别流程，对地铁区间隧道施工风险指标进行明确，构建了地铁区间隧道施工风险指标体系。

（3）运用模糊综合评判法，进行风险评估建模，引入专家评价法，作为各风险评估指标的计分依据，用数理计算的方法建立公路隧道施工风险模糊综合评价法的模型，进行模糊综合评价，定量预测施工风险，通过计算，LZ 地铁 1号线地铁区间隧道施工风险系数为 Rf =0.8625。通过比较风险等级系数表可知，LZ 地铁 1 号线地铁区间隧道施工风险属于高风险类型，需要从施工技术、施工组织等多方面进行风险把控，有效控制施工风险。

（4）通过灰色关联度法对该区间隧道施工风险细化指标进行关联度分析，使用专家评分法对各三级因素关于地铁隧道施工风险的关联度进行打分，然后使用熵权法进行运算，对各三级风险要素关联度进行排序。可知支护施作、监控量测与信息反馈、隧道开挖作业、地上构筑物与周边环境为四种与隧道施工风险关联度较高的施工风险细化指标因素。

参考文献（略）