（管理科学与工程专业论文）隧道工程风险评估方法及其在齐岳山隧道工程中应用研究.pdf

西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 摘要 本文以齐岳山隧遭工程项目为例，对大型的隧道工程项目风险评估和控 制问题进行研究。论文根据齐岳山隧道工程项目自身特点，采用智暴专家组 的头脑风暴法和德尔菲法对项目的风险进行识别，发现齐岳山隧道工程中共 有1 2 项基本风险，其中有9 项属于安全风险，有3 项属于环境风险。采用一 j 睁介于主观估计和客观估计之间的“中间估计”方法对齐岳山隧道工程风险 进行估计，得到结果：齐岳山隧道工程总体风险总损失值为1 4 2 9 3 8 万元； 风险估计值( 期望损失值) 为1 1 9 6 0 。8 万元。并且认为，涌突水、突泥为第 一重点风险；岩溶洞穴及充填物对隧道的危害、围岩失稳和衬砌结构破损等 为次重点风险。本项目风险评价主要应用以下几种评价方法：主观判定法、 风险位能图分析法和层次分析法。通过计算风险控制效果系数来对风险进行 控制。发现齐岳山隧道工程风险控制方案，预计运用成本2 3 0 0 万元，可减少 损失达9 6 7 7 7 万元，效果系数达8 0 ：若从齐岳山隧道工程全部基本风险总 损失来看，控制方案的效果系数可达6 7 7 。因此，作者认为 ( 1 ) 对于隧道工程的风险评估研究，这仅是风险管理与控制的开始。希 望风险管理活动能纳入到工程管理的范畴，使之逐步改进、完善和推广应用。 ( 2 ) 为控制风险而运用的成本费2 3 0 0 万元，不列入工程预算内，由业 主直接掌管，作为实施风险对策的专项基( 资) 金。 ( 3 ) 可采用风险转移策略适当转移风险。如通过向保险公司交纳一定数 额保险费，当风险发生时以获得保险公司补偿，即将风险转移给保险公司。 我国铁路隧道工程界在大型工程项目研究领域的成果缺乏，本文的研究 为解决这一领域研究不足的现象期望有所贡献。同时也为实际工程项目投资 过程中风险的分析提供了理论指导。 关键词：工程风险；头脑风暴；评估：应用； 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 l 页 k b s t r a c t 1 k sp a p e s t u d yr i s ke v a l u a t i o na n dc o n t r o lo fl a r g et u n n e le n g i n e e rp r o j e c t u s i n gq i v t y e m o u n t a i nt u n n e le n g i n e e r a s c a s e a c c o r d i n g t h ec h a r a c t e ro f q i y u e - m o u n t a i nt u n n e le n g i n e e ri t s e l f , t h ep a p e rd i s t i n g u i s hr i s k so fe n g i n e e r t h r o n g hb r a i n s s t o r m i n ga n dd e l p h im e t h o d i tf o u n dt h e r ea r e1 2r i s k si n q i y u e - m o u n t a i nt u n n e le n g i n e e r ，w h i c hi n c l u d e s9s a f er i s k sa n d3c i r c u m s t a n c e r i s k s b yai n t e r m e d i a ne s t i m a t em e t h o db e t w e e ns u b j e c t i v ee s t i m a t ea n do b j e c t i v e e s t i m a t e i td r a wac o n c l u s i o nt h a tt h et o t a lr i s kl o s to fq y u e m o u n t a i nt t t r m e l e n g i n e e ri s ￥1 4 2 ，9 3 8 ，0 0 0a n dt h er i s ke s t i m a t ei s ￥1 1 9 ，6 0 8 ，0 0 0 i ta l s os u g g e s t t h a tw e l lw a t e ra n dw e l lm u da r em o s ti m p o r t a n tr i s k sa n dm a g ac a v ea n ds t u f f , s u r r o u n d i n gr o c ka n di n t e rb u i d i n ga r e t h es e c o n di m p o r t a n tr i s k s t h er i s k e v a l u a t i o no fe n g i n e e ri n c l u d e ：s u b j e c t i v ej u d g em e t h o d ，r i s kl o c a t i o nd i a g r a m a n a l y s i sa n do r d e ra n a l y s i s i tc o n t r o l sr i s kb yc a c u l a t i n gt h e r i s kc o n t r o l c o e f f i c i e n t a n di tf o u n du s i n gq i y u e m o u n t a i nt u n n e le n g i n e e rp l a n ，e x p e c tc o s t i s ￥2 3 ，0 0 0 ，0 0 0 ，d e c r e a s el o s si s ￥9 6 ，7 7 7 ，0 0 0 ，e f f e c t i v ee o e f f i c i e n ti s8 0 ； c o n t r o l p l a n c o e f f i c i e n ti s6 7 7 b a s e do nt o t a lm a i nr i s k s l o s eo f q i v u e m o u n t a i nt u n n e le n g i n e e r a sc o n c l u s i o n ，i ts u g g e s t s ( 1 ) r i s k e v a l u a t i o n s t u d yo ft u n n e le n g i n e e ri st h ei n i t i a ls t a g eo fr i s km a n a g e m e n ta n dc o n t r a l i tw a s e x p e c t e dt h a r i s k m a n a g e m e u ga c t i v i t y c a nb e e n a b s o r b e di n t o e n g i n e e r m a n a g e m e n gt e r r i t o r ya n dc o n t i n u l ye n h a n c e ，i m p r o v ea n dp o r p u l a r i z e ；( 2 ) t h ec o s t ， y 2 3 ，0 0 0 ，0 0 0 ，o fc o n t r o lr i s ku s ea st h es p e c i a lf u n dt oc o n t r o lr i s kb yo w i l e r h a n d l e ，w h i c hn o ti n c l u d ei ne n g i n e e rb u d g e t ；( 3 ) i tc a l lu s er i s kt r a n s f e rs t r a t e g i e s t ot r a n s f e rr i s k s ， t h er e s e a r c ha c h i e v e m e n to f l a r g e re n g i n e e ri sl a c ki no u rr a i lt u n n e le n g i n e e r t e r r i t o r y ，s o0 1 1 $ s t u d i e sc o n t r i b u ti t a st h es a l t l et i m e ，i ts u p p l i e st h et h e o r yb a s e o f r i s ka n a l y s i st or e a le n g i n e e rp r o j e c ti n v e s t m e n t k e y w o r d s ：e n g i n e e rr i s k ，b r a i n - s t o r m i n g ，e v a l u a t i o n , a p p l y 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 页 第1 章绪论 1 1 齐岳山隧道风险评估及控制研究的必要性 早在二十世纪七十年代，风险评估就开始应用于美国核电厂的安全性分 析，随后在化学工业、环境保护、航天工程、医疗卫生、工程建设等领域得 到广泛推广和应用。近年来，国外在隧道工程的风险管理和分担方面进行了 较多研究，如国际隧道协会开展了对隧道工程风险分担的研究，并对隧道工 程合同风险的分担提出了建议；英国隧道学会和英国保险公司协会近期联合 出版了英国隧道工程风险管理实施联合规定，其目的是减轻或管理好与 隧道设计和施工有关的风险；新加坡深埋污水隧洞系统工程( 2 5 0 k m 隧洞) 从 初步设计到施工都进行了风险管理；瑞典将风险分析方法应用到斯德哥尔摩 环行公路隧道的决策中等。在隧道工程风险管理方面，虽然国外进行了较多 的研究，但并不系统和完整。我国对重大工程项目建设的经济、环境和社会 评价均有相关规定，但对工程风险的评估尚未纳入工程管理体系中，同国外 相比，在工程的风险分析和评估方面的研究相对比较滞后。 在二十世纪八十年代，我国开始由计划经济转入市场经济，绝大多数工 程项目开始推行招投标制度，施工企业越来越注重经济效益和社会效益。然 而，在实际工程施工中，由于风险意识不强，安全投入不足，安全措施不到 位，致使灾难性的事故时有发生。如2 0 0 3 年7 月1 日，上海地铁四号线，黄 浦江隧道口发生地面沉陷，使中山南路一栋八层楼房严重倾斜，董家渡路口 一段长三十米的防汛墙崩溃，造成了较大的经济损失和社会影响。虽然该工 地对松软地层采用冻结法是一种比较成熟的施工技术，但是在实际作业时， 由于缺乏足够的风险意识，对可能产生的危害没有准确的分析和评估，没有 采取科学、有效的预防措施，终于酿成了事故的发生；2 0 0 3 年8 月黑龙江哈 尔滨市“人和世纪广场”地下工程和哈尔滨工业大学房建工程，几乎同时发 生坍塌，造成至少9 死1 3 伤：2 0 0 3 年l o 月，深圳市深南大道“世界之窗” 附近地铁工地发生塌方，大量沙土及钢筋跌落到十米深的地下，侥幸未造成 人员伤亡；2 0 0 2 年9 月1 0 日，渝怀铁路圆梁山隧道进口正洞超前下导坑突遇 西南交通大学硕士研究生学位论文第2 页 高压突水突泥，瞬时涌泥量达4 2 0 0 0 立方米，造成了9 人死亡和洞内施工机 械全部冲毁；2 0 0 6 年1 月2 1 日，宜万铁路马鹿箐隧道出口超前平导反坡施工 时，突遇高压突水突泥，瞬时涌水量达3 0 0 0 0 0 立方米，造成了1 1 人死亡和 洞内施工机械全部冲毁。因此，在隧道施工中，必须高度重视安全风险管理， 强化各级人员的风险意识，加大安全生产投入，加强对隧道各类危险源的科 学分析、预测和评估，提高抵御各类高风险的能力。 宜万铁路齐岳山隧道是宜万线八座i 级高风险隧道之一，地处岩溶及岩 溶水强烈发育区，工程地质和水文地质情况极为复杂，存在暗河、断层、煤 层、瓦斯、高地应力等多种不良地质，隧道掘进中随时都有可能遭遇到突水 突泥等各种高风险，因此，开展对齐岳山隧道的风险评估及控制研究十分必 要。 隧道工程风险评估是一个庞大的系统工程，涉及面广，难以在短期内对 隧道工程进行全面系统的风险分析和评估。鉴于此，本次研究着重对齐岳山 隧道施工中的安全和环境风险进行分析评估及施工控制。这两种风险也是齐 岳山隧道施工中将遇到的最主要的风险。 1 2 项目研究背景 新建宜昌至万州铁路( 简称宜万铁路) 东起鸦宜铁路花艳站，西止达万 铁路万州站，途经湖北省宜昌市、恩施州和重庆市万州区，全长3 7 6 9 9 k m ， 其中正线桥隧2 7 8 8 2 k m ，占线路总长7 4 。于2 0 0 4 年1 月开工建设，计划2 0 0 9 年底完成，总投资近2 3 0 亿元。 宜万铁路地处云贵高原区与长江中下游平原区的接合部，岩溶、顺层、 滑坡、断层破碎带和崩塌等主要不良地质现象分布广泛。全线山高壁陡、河 谷深切，地形极其复杂，不仅地质条件差，而且控制项目多、科技含量高、 建设标准新、工程风险大。修建宜万铁路，对形成沪汉蓉快速客运通道，完 善路网布局，提高川渝地区东出外运能力，促进沿线国土开发和社会进步， 加快沿江区域的经济发展及少数民族地区脱贫步伐，增强民族团结，具有重 要意义。 齐岳山隧道是新建宣万铁路长大隧道之一，也是宜万铁路的重点控制工 程之一，全长1 0 5 2 8 m 。隧道位于湖北省利川市城西偏北2 3 k m 处，东起野茶乡 西南交通大学硕士研究生学位论文第3 页 乐园沟，向北西垂直穿越齐岳山及荆竹园等台地，在百丈沟下真咀出口。隧 道穿越中山区、中山谷地。低中山区，分别对应了东部齐岳山( 海拔高度 1 1 0 0 1 8 3 0 m ) 构造溶蚀地貌、中部得胜场溶蚀槽谷地貌、西部碎屑岩剥蚀地 貌。隧道进口里程d k 3 6 1 + 2 5 5 ，出口里程d k 3 7 1 + 7 8 3 ，自进口至出口设置单面下 坡，坡度为一1 3 ，一1 5 3 ，一6 ，其坡长分别为3 4 5 m ，9 3 0 0 m ，8 8 3 m 。 进口路肩标高为1 1 2 6 1 3 m ，出口路肩标高9 7 4 。0 5 m ，漏身最大埋深6 7 0 m 。 在隧道左侧3 0 m 处设置一贯通平导，平导全长i 0 5 8 1 m ，采用与隧道一致 的坡度。为保证工期的需要，在隧道右侧设置荆竹园斜井，斜井平面与隧道 相交里程d k 3 6 7 + 5 2 1 ，与线路平面夹角2 8 。，倾角为2 3 。2 7 ，斜长7 5 2 2 m 。 隧道区广泛发育碳酸盐岩地层，岩溶强烈发育，有多条断层和暗河管道 流，岩溶水极为丰富。由于地表河流的冲刷，以及岩性和相对隔水层的阻隔， 岩溶、岩溶水的发育呈多层状、多系统，加上断裂带构造发育，致使各层碳 酸盐岩的空间形态、连续性及分布高程等均随地而异，使得该隧道的岩溶水 文地质情况变得极为复杂，且还有煤层、瓦斯、高地应力等，因此，该隧道 是全线工程地质、水文地质情况最为复杂的隧道之一。 齐岳山隧道处于东西向构造体系和新华夏系构造体系交接带，构造形迹 相互干扰、迁联，近东西向的构造偏转成弧形，归并于新华夏构造体系。在 区内表现为宽缓的齐岳山背斜褶皱和箭竹溪向斜，有1 5 条规模不等的断层， 分别为乐园沟逆冲断层( f 1 ) ，大鱼泉逆断层( f 2 ) ，二台正断层( f 3 ) ， 石朝门正断层( f 4 ) ，齐岳山断裂( f 5 ，即马落池逆断层) ，大花尖逆冲断层( f 6 ) ， 潭家槽逆冲断层( f 7 ) ，漏斗正断层( f 8 ) ，f 9 正断层，小型斜向逆断层( 李 家大院子f i o ) ，得胜场逆断层( f 1 1 ) ，f 1 2 断层，枫竹小学逆断层( f 1 3 ) ，枫 竹小学逆断层( f 1 4 ) ，逆断层( f 1 5 ) 。隧道穿越灰岩地区，岩溶及岩溶地下 水发育，岩溶洼地、槽谷、漏斗等岩溶地貌发育，隧道区以岩溶地下水为主， 水量丰富，并发育有得胜场暗河。主要的工程地质问题为岩溶及岩溶水、高 地应力、煤层及瓦斯、天然气、沥青、地下水的侵蚀性等。其中：1 、岩溶及 岩溶水：隧道穿越可溶岩地层约占该段的9 0 以上，受岩溶及岩溶水的影响， 突水突泥和大量涌水是该隧道施工和运营面临的主要地质问题；d k 3 6 1 + 2 5 7 d k 3 6 2 + 4 5 0 段发育有f l 、f 3 、f 4 断层及多层页岩，在断层附近和页岩层附近 及明一4 低阻体附近有可能发生涌水和突水突泥，d k 3 6 2 + 4 5 0 d k 3 6 3 + 5 0 0 段 西南交通大学硕士研究生学位论文第4 页 为齐岳山背斜核部，发育f 5 、f 6 断层及吴家坪组的隔水层，岩体破碎，可能 有大的涌水或突水突泥，并有可能形成高压水头；d k 3 6 3 + 5 0 0 d k 3 6 5 + 2 3 0 段 发育f 8 、p 9 、f i o 、f l1 断层并在得胜场槽谷区形成得胜场暗河，隧道有可能 遭遇大规模的涌水和突水突泥；2 、煤系地层及瓦斯：隧道穿越吴家坪组煤系 地层，无瓦斯突出性危害，但废气含量较高，放散初速度较快，压力较大；3 、 高地应力：d k 3 6 2 + 0 5 0 “d k 3 6 4 + 3 0 0 段隧道埋深大于5 0 0 m 地段可能存在高地应 力，存在岩爆和软岩变形的可能；4 、二叠系下统茅口组地层夹有沥青，温度 较高时易引发火灾；5 、地下水的侵蚀性：嘉陵江组地层含有石膏，地下水中 的硫酸根离子具有一定的侵蚀性：6 、天然气：隧道靠近建南气田，有运移储 气的可能性。另外，隧道大量突水突泥还有可能造成岩溶地面塌陷，地表水 源枯竭等环境风险。 1 3 国内外工程项目风险研究现状 风险管理作为系统的科学方法，产生于本世纪初第一次世界大战之后的 德国。1 9 3 1 年，美国管理协会保险部首先提出风险管理概念。次年，一部分 纽约大公司成立了纽约保险经纪人协会来定期的讨论风险管理的理论与实践 问题，该协会的成立标志着风险管理学科的兴起。但是，在1 9 6 3 年美国出 版的保险手册刊载了企业的风险管理一文，弓i 起欧洲各国的普遍重 视，以后对风险管理的研究逐步趋向系统化、专门化。 1 3 1 国外研究现状 国外关于工程项耳风险管理的研究起步较早，英国学者j r t u r n e r 所 著t h eh a n d b o o ko fp r o j e c t b a s e dm a n a g e m e n t 有一章专门讨论了工程 项目风险管理的问题，最具有代表性的期刊是由英国 b u t t e r w o r t h h e i n e m a n nl t d 主办的i n t e r n a t i o n a lj o u r n a lo fp r o j e c t m a n a g e m e n t ，其中经常刊登有关工程项目风险管理的文章。论文的主要内 容集中在技术方法的开发和理论体系的完善上，也有一定数量的应用报告和 体会的文章。从开发的软件和应用方面来看，己经开发的软件如美国的 p a l i s a d ec o r p o r a t i o n 的“a n a l y t i c a lp o w e rt o o l s ”系列软件、英国的 西南交通大学硕士研究生学位论文第5 页 “r i s kn e t ”软件、挪威的“d y n r i s k ”软件、芬兰的“r i s kl l l a n ”软件等。 在西方工业发达国家，工程项目风险管理的应用范围很广，己经从最初的国 防、航天和建设部门广泛应用到医药、化工、矿山、石油等部门。值得注意 的是，英美等国的许多部门在应用工程项目风险管理技术的同时，还编著并 且不断修订针对本部门特点的工程项目风险管理手册，从而保证了采用工程 项目风险管理的科学化、规范化和制度化，如美国防务系统管理学院编著的 r i s km a n a g e m e n t ： c o n c e p t sa n dg u i d a n c e 就是美国国防部关于在武器 装备研制中如何减少和控制风险的规范化著作。 1 3 2 我国研究的现状 我国对于风险问题的研究是从风险决策开始的，起步很晚。“风险”一 词是在1 9 8 0 年首次由周士富提出的。1 9 9 1 年，颈昌耀和邱苑华在航空学 报上首次将嫡扩展到复数并且用于风险决策研究。十多年来，我国有关风 险分析、风险决策的论著已经有一些，但是讨论工程项目风险的著作并不多， 讨论工程项目风险管理的则更少。从出版的著作和发表的论文方面看，我国 的工程项目风险管理着重于工程项目进度、费用的控制，这主要是从引进国 外的网络计划技术开始的。由著名的数学家华罗庚教授倡导，于2 0 世纪6 0 年代初我国开始对网络计划技术方面进行研究，并在一些部门进行了试点应 用，华罗庚教授将网络计划技术概括为统筹法，后来也有人称之为统筹学。 同时，我国杰出的科学家钱学森也从系统工程的角度积极倡导科学管理，并 把计划协调技术应用于我国国防建设的重要工程项目中，取得了令人满意的 结果。从开发的软件和应用方面来看，各高校的管理学院、计算技术所、北 京梦龙科技开发公司、大连同洲电脑有限公司( 中日合资) 等单位都对工程 项目管理的进度开发过一些软件，但是主要是采用计划协调技术而没有针对 工程项目风险。工程项目风险分析在我国也曾经应用于实践，如三峡工程工 程项目、上海地铁建设工程项目、大亚湾核电站工程项目等。 西南交通大学硕士研究生学位论文第6 页 1 。4 风险评估的程序和基本方法 1 4 1 风险评估的程序 现代工程风险管理理论认为：任何工程项目都会有风险，工程风险管理 是决定项目成功的关键。由于隧道工程风险的客观存在性及不确定性，因此， 对隧道工程风险的预测及控制就显得格外重要。工程项目风险管理就是要通 过对风险的辨识、估计、风险评价方式的选择，以及对风险控制计划、具体 实施等环节的科学管理，以实现项目管理的各项目标。 工程项目风险管理是一个具有一定管理逻辑的连续过程，其主要环节包 括风险管理目标确定、风险辨识、估计、评价、控制方案、计划实施、检查 和反馈等，如图l l 所示。 风 风风风风计意 险 险划 见 管 险险险 控实 理 辨估 评制 施 反 目 方检 馈 标 识计价 案查 图卜1 风险管理程序 工程项目的风险评估是风险管理的重要环节，是风险管理的前期工作。 其程序包括： ( 1 ) 确定项目的风险管理目标 项目的风险管理目标通常表现为实现项目的安全、质量、工期、成本、 环境目标等方面。 ( 2 ) 收集资料 收集与项目有关的工程地质，水文地质及建设、监理、设计、施工等资 料。 ( 3 ) 风险辨识 综合各种资科，辨识出项目在实施过程中可能发生的基本风险，并找出 产生这些基本风险的影响因素。 西南交通大学硕士研究生学位论文第7 页 ( 4 ) 风险估计 对基本风险发生的后果( 损失) 及出现的可能性( 概率) 进行估计。 ( 5 ) 风险评价 对项目的基本风险和风险系统进行定量的评价，以确定项目在实篪过程 中风险的相对大小。 1 4 2 风险评估的基本方法 工程项目的风险评估( 估计和评价) 的方法，在具体应用中按其性质、 用途和使用性不同，可包括如下几种类型： ( 1 ) 按性质分为定性定量相结合的方法；如在风险评价中的层次分析法 ( a h p ) 、权重确定中的专家咨询法等； ( 2 ) 按用途分：用于风险因素分析辨识、风险发生后果预测、风险后果 发生的概率预测、风险估计等的德尔菲法和故障树分析技术、概率预测技术、 期望值分析等方法： ( 3 ) 按使用评估对象分：针对安全事故、质量损失、工期延误、投资增 加等评估的时间价值分析法、技术经济分析法、当量折算分板法等。 1 5 研究方法及论文的结构 1 5 1 研究方法 本项目的研究，在较多方面采用“专家调查方法”中的“头脑风暴法” 和“德尔菲( o e l p h i ) 法”。“头脑风暴法”是从外文b r a i n ss t o r m i n g 一 词翻译过来，指专家们畅所欲言，各述己见；德尔菲法是一种专家( 背靠背) 的函询方式。这两种方法用于风险辨识、估计、控制等方面，均不失为种 简单易行、效率高、效果好的方法。 头脑风暴法和德尔菲法均应有一批咨询专家，我们命其名为“智暴专家 组”。本项目研究中，我们成立了隧道风险评估智暴专家小组，咨询活动均 由专家小组讨论会研究确定或由专家独自完成。小组成员的构成如下： 1 、方法论学者( 1 人) 风险分析和预测学领域的专家，担任会议的 组织者： 西南交通大学硕士研究生学位论文第8 页 2 、思想产生者( 5 人) 有关隧道专业领域的专家： 3 、分析者( 2 人) 有关隧道专业领域内知识比较渊博的专家。 1 5 2 论文的结构 本文共分为六个部分。第l 章为绪论部分，主要介绍本文的研究的意义、 现实背景、理论综述和研究方法。然后按照项目风险管理的构成顺序，即风 险识别风险估计、风险评价和风险控制的顺序，逐步展开研究。第2 章介绍 了隧道工程风险的辨识的特点、内容、方法、步骤和齐岳山隧道施工基本风 险的构成。第3 章介绍了隧道风险的估计的方法，并对齐岳山隧道的风险进 行估计。第4 章对隧道风险评价目的、准则、内容、方法和指标体系进行说 明，同时对齐岳山隧道项目的风险进行了评价。第5 章在介绍了隧道风险控 制理论和技术的基础上，对齐岳山隧道工程的风险控制方法和控制效果进行 了研究。第6 章总结了齐岳山隧道施工中安全风险和环境风险的评估和控制 研究，并提出相应的建议。 西南交通大学硕士研究生学位论文第9 页 第2 章齐岳山隧道工程风险的辨识 2 1 隧道工程风险辨识的特点和内容 2 1 1 风险的概念 当一个工程项目立项之时，风险也就随之产生。从项目建议、可行性研 究到工程设计、施工及竣工验收都潜伏着风险，毕竟建设项目中包含了成千 上万项相互联系的活动，而每一项活动都与项目实施的安全、质量、工期、 成本、环境等问题密切相关。 风险是一个具有含义深刻而又范围广泛的观念。然而至今，对风险还没 有公认的标准化的定义。比较常见的几个定义有： 风险是损失发生的可能性。 风险是损失发生的不确定性。 风险是预期和后果之问的差异。 在大多涉及风险问题的研究中，风险的定义大致又可分为两类：第一类 定义强调风险的不确定性，称为广义风险；第二类定义强调风险损失的不确 定性，称为狭义风险。即 广义风险是指在特定的客观情况下、特定时期内某结果可能发生的 差异程度。该差异可正可负，差异为正，说明结果好过预期；差异为负，说 明结果差于预期，差异越大则风险越大。广义的风险定义暗示着伴随风险而 来的既可能是某种机会( o p p o r t u n i t y ) ，也可能是威胁( t h r e a t e n ) 。 狭义风险是指纯粹风险。即由于从事某项活动过程中存在的不确定性 而产生的经济财产损失的可能后果。该定义表明风险可能带来不利后果。 美国项目管理协会( p r i ) 将风险定义为项目实施过程中不确定事件的 机会对项目目标所产生的累计不利影响结果。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 0 页 2 1 2 工程风险的特征 不论对风险如何定义，都应当突出一下特征，尤其是对于工程风险，其特 征如下： ( 1 ) 风险发生的时空特征。工程项目风险是在一定时空条件下发生的， 正是时空条件促成了一切风险的产生、发展以及产生不利的后果。 ( 2 ) 风险的随机特征。由于对工程项目建设活动及其后果的预测和估计 都是建立在有限的技术手段和过去经验基础上，对未来的预测必然带有某种 程度的不确定性，现实表现即为风险的随机性或后果的不确定性。 因此，讨论项目风险，必须要考虑风险要素： ( 1 ) 事件( 如隧道工程项目断裂带、涌水突泥等) ； ( 2 ) 事件产生的不利影响( 后果) ； ( 3 ) 事件发生的概率； ( 4 ) 产生该( 风险) 事件的原因( 风险因素) 。 风险要素之间的关系如图2 - 1 所示。 风风可期 实 险 产生 险引起能 导致 堕际 定义 风 因事 损 耋 结 - 素 l 件 l 失并 果 与 险 预 图2 - 1 风险概念 隧道工程风险，就是指隧道工程项目在建设期发生的、对项目目标( 工 期、成本、质量、安全、环境等方面) 的实现可能产生干扰的不利影响，或 可能导致工程项目受到损失或损害的事件。 在本项目的研究中，风险是指后果( 损失) 发生的不确定性( 或可能性) ， 它是不利事件发生的概率及其后果的函数。即 r = f ( p ，c )( 2 一1 ) 式中，r 为风险；p 为不利事件发生的概率；c 为不利事件的后果( 损失) 。 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 1 页 2 1 3 隧道工程风险辨识分析的主要内容 风险辨识是工程项目的风险评估与控制的开始，也是风险评估的基础。 风险因素辨识是否清楚全面、辨识的结果是否准确将直接影响对风险的评估 和控制过程。 由于隧道项目本身是一个复杂的系统工程，因而影响它的因素很多，影 响关系错综复杂，有直接的、间接的，有明显的、隐含的，在实际施做当中 又难以预料，而且各风险因素所产生的风险和引起后果的严重程度也不尽相 同。在对隧道整体风险评价时，不考虑这些风险因素或是忽略了主要风险因 素，都将带来决策的错误，并失去对这些风险控制或规避的机会。 风险辨识就是从系统观点出发，纵观隧道项目所涉及的各个方面，将引 起风险的极为复杂的因素分解为比较简单的、容易被认识的基本单元，从错 综复杂的关系中找出本质联系，在众多的影响因素中抓住主要因素。从而辨 识出可能影响隧道工程项目的工期、费用、质量、安全、环境等目标的因素 ( 风险因素) 。 归纳起来，隧道工程风险辨识主要分析内容有： ( 1 ) 在隧道施工过程中有哪些风险应当考虑? ( 2 ) 引起这些风险的主要因素有哪些? ( 3 ) 这些风险的后果及其严重程度如何? 2 2 隧道工程风险辨识方法和步骤 2 2 1 工程风险辨识方法的选择 风险辨识( 即风险识别) 从某种角度来说是一种风险分类过程。目前对工 程项目风险的辨识有两种操作程序：种是先辨识后分类；另一种是先分类 后辨识。两种操作程序各有优缺点。先辨识后分类，是“自下而上”的思路， 即先辨识出所有可能产生的风险因素( 基本风险因素和下级风险因素) 后 再分类，这种程序不受人为事先设定固有风险的限制，可由专家按头脑风暴 法提出所有可能产生的风险因素，但它缺乏系统性；而先分类再辨识是对一 特定项目，就大家所关心的风险方面由“自上而下”的思路提出基本风险， 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 2 页 进行风险辨识，找出影响基本风险的风险因素，该操作程序系统性强，能抓 住主要风险方面，但缺点是风险辨识可能不完整。 常用的风险辨识方法有头脑风暴法( b r a i n s t o r m i n g 法) 、德尔菲法 ( d e l p h i 法) 、故障树分析法( f t a 法) 、幕景分析法等。 头脑风暴法是通过专家之间的相互交流，运用创造性思维或发散性思维 的模式，以产生新的智力火花，使专家的论点不断集中和强化。 德尔菲法是组织者通过对某一具体问题( 如就隧道工程的风险辨识问题) 以匿名方式通过几轮函询征求专家意见，然后对每一轮意见都汇总整理，作 为参考资料再发给各专家，供他们分析判断，提出新的论证，如此反复多次， 专家的意见渐趋一致，使最终的可靠性越来越大。 故障树分析法是利用图解的形式，将大的故障分解成小的故障，或对各 种引起故障的原因进彳亍分析。故障树分析法实际上是借用可靠性工程中的失 效树形式对引起风险的各种因素进行分层次的识别。 幕景分析法是一种分析引起风险的关键因素及其影响程度的方法。一个 幕景就是对某一事件未来某种状态的描述，即描述当影响工程项目的某种因 素作各种变化时，整个项目情况的变化及其产生的后果，以供人们进行比较 研究。 由于宜万铁路齐岳山隧道的工程地质、水文地质条件十分复杂，类似工 程的历史经验及统计资料不多，故在对其风险辨识时，主要采用智暴专家组 的头脑风暴法和德尔菲法。 2 2 2 齐岳山隧道风险辨识的步骤 风险辨识主要方法是通过调查、分解、讨论等程序，提出所有可能存在的 风险因素，分析和筛选那些影响明显、作用大的影响因素，劳研究这些主要 风险因素之间的关系。 齐岳山隧道工程风险辨识研究的主要步骤如下： 1 收集和研究资料 智暴专家组只有获得足够的资料，并对资料作全面、系统的分析研究，才 能够较好的把握项目特征和项目环境，从而保证风险识别的有效性。本项目研 究所依据的资料主要有：齐岳山隧道设计文件和实施性施工组织设计、工程地 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 3 页 质及水文地质勘察报告，隧址区的居民分布情况以及类似岩溶隧道工程的有 关参考资料等。 2 确定主要风险类型 由智暴专家组采用头脑风暴法，对风险类型进行分析，根据隧道工程目 标，最终确定项目主要研究的风险类型，为施工阶段的安全风险和环境风险。 3 分析基本风险的构成 由智暴专家组的各位隧道专家，采用各自的风险识别方法的专业技术知 识，分析引起基本风险的各种因素及其相互关系，确定基本风险的构成。 4 建立基本风险系统 采用德尔菲法和层次分析法，确定齐岳山隧道工程基本风险的递阶层次 结构，并确定各个层次的相互关系( 权重) ，最终建立起齐岳山隧道工程的基 本风险系统。 2 3 齐岳山隧道的风险类型分析 由于在风险辨识阶段的主要目的是找出各种潜在的危险，并对其后果作 出定性估量；又由于隧道的有些危险很难在短时间内用统计的方法或其它分 析方法得到证实，因此，我们采用专家调查、论证的方法，其中，主要采用智 暴( 即头脑风暴法) 或集思广益的方法，研究隧道工程的风险类型构成。根据 齐岳山隧道的特点和目前的进展情况，这次风险评估和控制主要针对施工阶 段的“安全风险”和“环境风险”进行。 在确定齐岳山隧道工程的风险类型后，采用德尔菲专家咨询法，对这两 项风险类型的重要性( 后果影响严重性) 打分，统计归纳结果如图2 - 2 所示。 2 4 齐岳山隧道施工基本风险的构成分析 2 4 1 确定基本风险的原则 齐岳山隧道施工基本风险划分所遵循的原则如下： ( 1 ) 基本风险应是齐岳山隧道风险中后果较为严重的风险； ( 2 ) 在分析水文、地质、设计、施工等资料的基础上，研究每项环境因 素形成基本风险的可能性大小； 西南交通大学硕士研究生学位论文第14 页 ( 3 ) 基本风险基本上属于安全性风险和影响环境因素。 本项目研究中，基本风险的构成分析是采用德尔菲专家咨询法对专家进 行函询。各个专家在背靠背的情况下，按自己的阅历、经验，采用幕景分析 法和故障树法的思想，在齐岳山隧道的安全性和影响环境的可能存在的风险 中，我出主要的、后果影响严重的作为基本风险，分析引起这些基本风险的 因素，并研究各个因素产生风险的可能性。 图卜2 齐岳山隧道施工风险类型构成示意图 2 4 2 齐岳山隧道基本风险成因分析 在采用德尔菲法咨询基础上，经专家组多轮讨论和分析研究，归纳出突 水突泥、围岩失稳、洞口坍塌、瓦斯突出、岩爆、高温地热、衬砌破损、地 表水源枯竭、地面塌陷和房屋裂损等1 2 项齐岳山隧道工程的基本风险。各项 基本风险和引起风险的因素及其权重归纳如下： i 、基本风险f 1 ：隧道突水突泥 基本风险f l 是一项对安全性影响较为严重的风险。它有两种风险形式： ( i ) 岩溶暗河系统突水突泥( 玎1 ) 。其引起风险因素及其权重如下： 乐园沟逆冲断层f 1 ：位于齐岳山隧道进口东侧，断层走向n e 3 0 。4 0 。隧 道洞口断层产状1 2 5 。7 0 。，破碎带宽度6 0 l o o m ，发育于t i j 4 和t 2 b l 的角砾状灰岩、页岩中，形成断层角砾岩、碎裂岩、断层泥等，对隧道突水 突泥无直接影响，因此权重为o ，f 2 大鱼泉逆断层：距d k 3 6 1 + 2 7 0 右侧约 西南交通大学硕士研究生学位论文第1 5 页 2 0 0 m ，断层带发育角砾石，角砾具固化现象，为一逆冲断层，是导致大鱼泉 地下暗河出露的构造因素，断层不与隧道相交，对隧道无影响，因此权重为o ； 二台正断层f 3 ：地表出露在d k 3 6 1 + 7 0 0 于隧道垂直相交，断层破碎带发育于 t l j 3 的灰岩中，断层呈舒缓波状，实测走向为n e 3 0 。4 0 4 ，产状为1 3 0 。 z 7 6 。，破碎带宽2 1 m ，形成明显的负地形，以断层角砾岩、碎裂岩等，角砾 岩呈棱角状，为一正断层。沿断层岩溶洼地和漏斗发育，消水快速，成为大、 小鱼泉地下暗河承接地表水的入渗通道，当遇降雨时，尤其是暴雨时将影响 隧道峰值突水，权重为0 ，4 ：漏斗正断层f 8 ：在d k 3 6 4 + 1 5 3 出露，与线路近 直交，发育于齐岳山背斜西冀t l j 3 的灰岩中，断层倾向为2 9 0 。z 6 0 。，沿 倾向发育有线状排列的漏斗、洼地和泉水。断层破碎带宽度3 5 m ，由断层角 砾岩构成，角砾成分为灰岩，大小混杂，呈棱角状，胶结程度中等，为一正 断层，东盘发育三条小型纵向正断层，对隧道突水产生较大影响，权重为0 2 ； 得胜场逆断层f 1 1 ：垂直切割线路，断裂带出露在d k 3 6 5 + 0 3 0 + 1 4 5 ，走向 n e 3 5 。4 5 。倾角5 0 。7 0 。，物探确定倾角6 7 。，该断层破碎带宽6 0 l o o m ，局部可达1 5 0 m 左右，发育在t l j 4 灰岩、角砾状灰岩与t 2 b l 页岩、泥 灰岩分界面附近。断层带由断层角砾岩、碎裂岩、断层泥等构成，局部可见 角砾的园化现象，并在角砾状灰岩的角砾上可见擦痕，胶结物以钙泥质为主， 易被溶蚀。该断层有多期活动性，规模较大，发育多条次级分支断层。沿断 层岩溶洼地、漏斗、泉水等十分发育。断层破碎带及其附近张裂隙是控制岩 溶水管道发育，甚至导致隧道施工中与管道水贯通的关键因素，对隧道突水 产生较大影响，权重为0 4 。 ( 2 ) 断裂带涌突水突泥( f i 2 ) 。其引起风险因素及其权重如下：石 槽门正断层f 4 ：与线路近垂直相交在d k 3 6 2 + 1 2 0 ，发育在t l d 4 的灰岩与t l j l 白云质灰岩分界面附近，实测断层走向n e 3 0 。，断层产状为1 2 5 。么7 5 。， 破碎带宽7 米，发育有碎裂岩，为一近于顺层滑动的正断层。权重0 0 1 ； 潭家槽逆冲断层f 7 ：出露在d k 3 6 3 + 0 0 0 ，发育于齐岳山背斜核部西侧，主要特 征为：断层走向n e 4 0 4 倾向南东，倾角5 0 。6 5 。，破碎带宽约2 0 m ，造成 其附近的岩层破碎、错移和产状紊乱。该断层产状较缓，推测向下延伸与大 花尖断层相交，属分支断层，切割深度有限，不会对隧道造成直接影响，权 重0 ，o l ；f 9 正断层：在d k 3 6 4 + 3 6 0 出露，与线路近直交，发育于齐岳山背 西南交通大学硕士研究生学位论文第16 页 斜西翼t 1 j 3 的灰岩中，现场局部见断层角砾，沿线有小型洼地，推测为正断 层，产状2 9 0 。么4 0 。，权重0 0 2 ；f 1 2 断层：垂直切割线路，出露位置 d k 3 6 6 + 3 2 0 ，物探显示电阻率等值线错断，并体现出逆断层性质，发育于j l z 页岩地层，产状3 1 0 。z 7 8 。，权重0 0 2 ；枫竹小学逆断层f 1 3 ：破碎带较 窄，也可能引起二叠系含水层的地下水入隧道造成突水突泥，估计突水突泥 规模不大，权重0 0 2 ； 齐岳山断裂f 5 大花尖逆冲断层f 6 逆断层f 1 5 ( 0 2 4 ) ( 0 2 2 ) ( o 0 1 ) 李家大院子断裂f i ol( q ：圣垒2 图2 3 基本风险f 妁构成 枫竹小学逆断层f 1 4 ：垂直切割线路，出露在d k 3 6 8 + 8 5 0 ，发育于j 2 s 3 粉砂 西南交通大学硕士研究生学位论文第17 页 岩地层，物探显示低阻异常，实测该断层出露在台地边缘一陡坎上，宽度约 2 0 m ，由断层角砾及岩粉胶结而成，角砾成分基本为岩屑长石砂岩，综合判定 为逆断层，透水性好，易形成岩溶通道，将二叠系含水层的地下水引入隧道， 造成较大规模突水突泥，权重0 2 1 ；齐岳山断裂f 5 ：是区域主断裂，与隧 道近垂直相交，出露在d k 3 6 2 + 7 0 0 ，长7 0 k m ，断裂带宽2 0 8 0 m ，其展布方向 与背斜轴基本一致，断层倾向s e ，倾角7 5 。8 8 。，局部近直立，为高倾角 压性断裂。断层上盘为下二叠统茅口组、下盘为下三叠统大冶组，断层断距 大于2 0 0 m ，断层的两侧同向的压性结构面及与其垂直的张性裂隙面均十分发 育，权重0 2 4 ；大花尖逆冲断层f 6 ：与线路近垂直相交，出露在d k 3 6 2 + 7 7 0 ， 发育于齐岳山背斜核部东侧，与齐岳山断层平行，相距不足l o o m ，为同期次 一级构造，为一逆冲断层。该断层走向n e 4 5 。，倾向北西，倾角7 0 。8 5 。， 横切线路中心后在背斜倾伏段被后期断层错断后，尖灭于t l d 地层中，断层 破碎带宽l o 1 5 m ，发育碎裂岩、断层角砾岩等，断层s e 盘地层为t l d 地层， n e 盘地层为p 2 c 地层。对隧道会有较大影响，权重0 2 2 ：逆断层f 1 5 ：该断 层由e h 一4 揭露，呈逆断层特征，地貌上沿沟发育，被谷地残坡积层所覆盖， 断层发育在j 2 s 地层，推测产状为1 8 0 。么7 5 。，有可能形成岩溶裂隙渗透水， 权重0 0 1 ：李家大院子断裂f i o ：位于李家大院子附近，在d k 3 6 4 + 8 8 8 斜切 过线路，发育于t l j 4 中，破碎带宽2 3 m ，可见碎裂岩及构造角砾岩、构造 片理化带，揉皱发育，断层倾向3