大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管控策略探析

大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管控策略探析一、引言1.1研究背景与意义随着我国交通基础设施建设的持续推进，隧道工程在公路、铁路等交通领域中的应用越来越广泛。在城市地区或复杂地形条件下，大断面小净距隧道由于其能够有效利用空间、减少工程占地面积等优势，成为了一种常见的隧道结构形式。大断面小净距隧道通常指断面面积较大且两隧道间净距相对较小的隧道，这种隧道在施工和运营过程中，由于其特殊的结构形式和周边环境，面临着诸多安全风险。当大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群时，安全风险问题更加突出。复杂建（构）筑物群的存在使得隧道施工环境变得极为复杂，施工过程中可能对周边建（构）筑物的稳定性、安全性产生影响，同时周边建（构）筑物也会对隧道施工产生约束和干扰。例如，在城市地铁建设中，隧道可能需要穿越密集的居民区、商业区或历史文化建筑区，这些建（构）筑物的基础形式多样，结构状况各异，隧道施工稍有不慎就可能导致建（构）筑物出现开裂、倾斜甚至倒塌等严重后果，不仅会造成巨大的经济损失，还可能引发社会问题。从施工技术角度来看，大断面小净距隧道的开挖和支护难度较大，施工过程中围岩的变形和应力分布复杂，容易出现坍塌等事故。同时，由于隧道净距较小，后行洞施工对先行洞的影响也不容忽视，如何有效控制施工过程中的相互影响，确保两隧道的安全施工和稳定运营是一个亟待解决的问题。对大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管理分析及其控制进行研究具有重要的现实意义。这有助于保障隧道工程本身的施工安全和质量。通过对施工过程中的风险进行全面识别、评估和有效控制，可以提前采取针对性的措施，降低事故发生的概率，避免因施工事故导致的工期延误、成本增加等问题。例如，通过对隧道施工过程中的围岩变形、应力变化等进行实时监测和分析，及时调整施工参数和支护方案，能够有效预防隧道坍塌等事故的发生。这对于保护周边建（构）筑物的安全至关重要。在隧道穿越复杂建（构）筑物群时，合理的安全风险管理措施可以减少施工对周边建（构）筑物的不利影响，确保其正常使用和结构安全。如采用先进的施工工艺和防护措施，能够有效控制隧道施工引起的地面沉降和振动，避免对周边建（构）筑物造成损坏。研究大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管理分析及其控制，还可以为类似工程提供经验借鉴和技术支持，推动我国隧道工程建设技术的不断发展和进步。1.2国内外研究现状在大断面小净距隧道施工安全风险研究方面，国外起步相对较早。早在20世纪中后期，随着隧道工程建设规模和难度的不断增加，一些发达国家如日本、美国、德国等就开始关注隧道施工中的安全风险问题。日本在隧道施工安全管理方面制定了完善的法规和标准体系，对隧道施工过程中的各个环节进行严格规范和监管，通过长期的实践积累了丰富的经验。例如，在小净距隧道施工中，日本学者通过大量的工程实例和现场监测，深入研究了隧道施工对周边土体的扰动规律以及中夹岩柱的稳定性问题，提出了一系列针对性的施工技术和控制措施，如采用预加固技术增强中夹岩柱的强度，优化施工顺序减少施工过程中的相互影响等。美国则侧重于利用先进的数值模拟技术对隧道施工过程进行模拟分析，通过建立精确的数值模型，预测隧道施工过程中围岩的应力应变状态和变形情况，为施工方案的优化和风险控制提供科学依据。如美国的一些研究机构利用有限元软件对大断面小净距隧道施工过程进行模拟，分析不同施工方法和支护参数对隧道稳定性的影响，取得了较好的研究成果。国内对大断面小净距隧道施工安全风险的研究虽然起步较晚，但发展迅速。近年来，随着我国交通基础设施建设的大规模开展，大断面小净距隧道在公路、铁路等工程中得到广泛应用，相关研究也日益深入。许多学者和工程技术人员通过理论分析、数值模拟和现场监测等手段，对大断面小净距隧道施工安全风险进行了全面研究。在理论分析方面，国内学者对隧道施工过程中的力学原理进行了深入研究，建立了多种力学模型来描述隧道围岩的受力和变形特性，为风险评估和控制提供了理论基础。例如，通过建立隧道围岩-支护结构相互作用的力学模型，分析了不同支护方式下围岩的稳定性和支护结构的受力情况，为合理选择支护参数提供了依据。在数值模拟方面，我国自主研发了一些适合隧道工程分析的数值模拟软件，如MIDAS/GTS、FLAC3D等，这些软件在大断面小净距隧道施工安全风险研究中得到广泛应用。通过数值模拟，可以直观地展示隧道施工过程中围岩的变形和应力分布情况，预测可能出现的风险，并对不同施工方案进行对比分析，优化施工方案。在现场监测方面，我国建立了完善的隧道施工监测体系，通过对隧道施工过程中的围岩变形、应力变化、支护结构内力等参数进行实时监测，及时掌握隧道施工的安全状态，为风险控制提供了可靠的数据支持。例如，在一些大型隧道工程中，采用了自动化监测系统，实现了对隧道施工过程的24小时实时监测，一旦发现异常情况，能够及时采取措施进行处理，有效保障了隧道施工的安全。在大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的研究方面，国外主要侧重于从城市可持续发展和环境保护的角度出发，研究隧道施工对周边环境和建（构）筑物的影响。例如，欧洲一些国家在城市隧道建设中，非常注重对历史文化建筑和生态环境的保护，通过采用先进的施工技术和防护措施，减少隧道施工对周边环境的影响。如在隧道穿越历史文化建筑区时，采用微振动爆破技术和隔离防护措施，有效控制了施工振动和噪音对建筑的影响，同时通过对周边环境的实时监测，及时调整施工参数，确保了历史文化建筑的安全。国内在这方面的研究主要围绕如何保障隧道施工安全和周边建（构）筑物的稳定展开。一方面，通过对隧道穿越复杂建（构）筑物群时的施工力学行为进行研究，分析隧道施工与周边建（构）筑物之间的相互作用机制，提出相应的控制措施。例如，研究隧道施工引起的地面沉降对周边建筑物基础的影响，通过建立沉降预测模型，预测地面沉降量，并采取相应的加固措施，如对建筑物基础进行托换加固等，确保建筑物的安全。另一方面，结合工程实际，开展了大量的工程案例研究，总结了不同地质条件和建（构）筑物类型下的隧道施工经验和风险控制措施。如在城市地铁隧道穿越密集居民区时，通过优化施工方案，采用盾构法施工，减少了对周边居民生活的影响，同时加强了对周边建筑物的监测和保护，确保了施工过程的安全顺利进行。现有研究在大断面小净距隧道施工安全风险及穿越复杂建（构）筑物群方面取得了丰硕的成果，但仍存在一些不足之处。在风险评估方面，现有的评估方法大多侧重于单一风险因素的分析，缺乏对多种风险因素相互作用的综合考虑，导致评估结果不够全面准确。在施工技术方面，虽然已经提出了一些有效的施工技术和控制措施，但在实际应用中，由于工程地质条件和周边环境的复杂性，这些技术和措施的适应性还有待进一步提高。在监测技术方面，目前的监测手段主要集中在对隧道本身和周边建（构）筑物的表面变形监测，对于深部岩体的变形和应力变化监测还存在一定的困难，难以全面掌握隧道施工过程中的安全状态。因此，有必要进一步深入研究大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管理分析及其控制，完善风险评估方法，优化施工技术和监测手段，为隧道工程的安全建设提供更加可靠的保障。1.3研究内容与方法1.3.1研究内容本研究主要聚焦于大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群时的安全风险管理分析及其控制措施，具体研究内容包括以下几个方面：大断面小净距隧道施工风险识别：全面梳理大断面小净距隧道施工过程中可能面临的各类风险因素，包括地质条件、施工工艺、周边环境等方面。针对隧道穿越复杂建（构）筑物群这一特殊情况，重点分析施工对周边建（构）筑物稳定性的影响，如地面沉降、振动、土体位移等因素可能导致建（构）筑物开裂、倾斜甚至倒塌的风险；同时考虑周边建（构）筑物对隧道施工的约束和干扰，如地下管线的分布影响隧道的开挖，建筑物基础的存在限制了施工方法的选择等。通过对工程资料的收集、现场勘查以及专家经验，建立详细的风险因素清单，为后续的风险评估和控制提供基础。风险评估方法研究：对现有的风险评估方法进行深入研究和对比分析，结合大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的特点，选择或改进适合的风险评估方法。例如，运用层次分析法（AHP）确定不同风险因素的权重，量化各风险因素对隧道施工安全的影响程度；采用模糊综合评价法处理风险评估中的不确定性和模糊性问题，将定性和定量分析相结合，更加准确地评估隧道施工的安全风险等级。同时，考虑多种风险因素之间的相互作用和耦合效应，建立综合风险评估模型，全面评估隧道施工过程中的安全风险状况。施工过程数值模拟分析：利用数值模拟软件，如FLAC3D、MIDAS/GTS等，建立大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的三维数值模型。通过模拟不同施工方法和施工顺序下隧道围岩的应力应变状态、变形情况以及周边建（构）筑物的响应，分析施工过程中的潜在风险点。例如，模拟隧道开挖过程中围岩的塑性区分布，预测可能出现的坍塌区域；研究不同支护参数对隧道稳定性的影响，优化支护方案；分析施工引起的地面沉降对周边建筑物基础的影响，为制定合理的保护措施提供依据。通过数值模拟，直观地展示隧道施工过程中的力学行为，为风险评估和控制提供科学的数据支持。风险控制措施研究：根据风险识别和评估的结果，针对性地提出大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的风险控制措施。在施工工艺方面，优化施工方法和施工顺序，如采用CD法、CRD法等分部开挖方法，减少对围岩的扰动，控制隧道变形；加强支护措施，采用超前支护、初期支护和二次衬砌相结合的方式，提高隧道围岩的稳定性。在对周边建（构）筑物的保护方面，采取隔离防护、加固等措施，如设置隔离桩、对建筑物基础进行托换加固等，减少施工对周边建（构）筑物的影响。同时，建立完善的监测体系，对隧道施工过程中的围岩变形、应力变化、周边建（构）筑物的位移和沉降等参数进行实时监测，及时发现并处理异常情况，确保施工安全。工程案例分析：选取实际的大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的工程案例，对上述研究内容进行应用和验证。详细分析工程案例中的风险识别、评估和控制过程，总结成功经验和不足之处，进一步完善风险识别、评估和控制方法。通过工程案例分析，将理论研究成果与实际工程相结合，提高研究成果的实用性和可操作性，为类似工程提供有益的参考和借鉴。1.3.2研究方法本研究综合运用多种研究方法，以确保研究的全面性、科学性和实用性，具体研究方法如下：文献研究法：广泛查阅国内外关于大断面小净距隧道施工安全风险、穿越复杂建（构）筑物群的相关文献资料，包括学术论文、研究报告、工程案例等。通过对文献的梳理和分析，了解该领域的研究现状、发展趋势以及已取得的研究成果和存在的不足，为本研究提供理论基础和研究思路。同时，借鉴其他学者和工程技术人员在风险识别、评估和控制方面的研究方法和实践经验，为本文的研究提供参考。案例分析法：选取多个具有代表性的大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的工程案例，深入分析其施工过程中的风险状况、采取的风险控制措施以及实施效果。通过对实际案例的研究，总结不同地质条件、建（构）筑物类型和施工方法下的风险特点和应对策略，验证本文提出的风险识别、评估和控制方法的有效性和可行性。案例分析还可以帮助发现实际工程中存在的问题和挑战，为进一步改进研究方法和完善风险控制措施提供依据。数值模拟法：利用数值模拟软件建立大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的数值模型，模拟隧道施工过程中的力学行为和周边环境的响应。通过数值模拟，可以在虚拟环境中对不同施工方案和参数进行分析和比较，预测施工过程中可能出现的风险，为风险评估和控制提供定量的数据支持。数值模拟法具有成本低、周期短、可重复性强等优点，可以弥补现场试验和实际工程监测的不足，为隧道工程的设计和施工提供科学依据。专家咨询法：邀请隧道工程领域的专家、学者和经验丰富的工程技术人员，就大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管理问题进行咨询和讨论。通过专家的经验和专业知识，对风险识别清单进行补充和完善，确定风险评估指标的权重，对风险控制措施提出意见和建议。专家咨询法可以充分发挥专家的智慧和经验，提高研究结果的可靠性和科学性。现场监测法：在实际工程中，对大断面小净距隧道施工过程中的围岩变形、应力变化、周边建（构）筑物的位移和沉降等参数进行现场监测。通过实时监测数据，及时掌握隧道施工的安全状态，验证数值模拟结果的准确性，为风险评估和控制措施的调整提供依据。现场监测法可以直接获取实际工程中的数据，反映隧道施工的真实情况，是确保隧道施工安全的重要手段之一。二、大断面小净距隧道及复杂建（构）筑物群概述2.1大断面小净距隧道特点大断面小净距隧道，作为一种在现代交通工程中应用广泛的隧道结构形式，有着独特的概念和显著的特点。一般而言，大断面隧道通常指开挖断面面积较大的隧道，具体的面积标准会因工程类型和设计要求有所差异，在公路隧道中，单洞开挖断面面积超过100平方米、铁路隧道单洞开挖断面面积超过120平方米常被视为大断面隧道。小净距隧道则是指两隧道间净距相对较小的隧道，其净距一般小于1.5倍隧道开挖断面的宽度。这种隧道结构形式在城市地铁、山区高速公路等交通建设项目中频繁出现，其目的在于有效利用有限的空间资源，减少工程占地面积，降低建设成本。大断面小净距隧道最为突出的特点之一便是开挖断面大。较大的开挖断面能够满足日益增长的交通流量需求，例如在城市地铁建设中，大断面隧道可以容纳更多的行车轨道和设备空间，提高地铁的运输能力；在公路隧道中，大断面设计可以设置更多的车道，提升公路的通行效率。大断面隧道在施工过程中对围岩的扰动范围和程度都相对较大。当隧道开挖时，围岩原有的应力平衡状态被打破，由于开挖断面大，围岩应力重分布的范围更广，导致围岩变形的可能性和变形量都显著增加。根据相关工程实践和研究数据，大断面隧道开挖后，围岩的变形量往往比普通断面隧道高出30%-50%，这对隧道的支护结构提出了更高的要求。净距小也是大断面小净距隧道的关键特征。由于两隧道间净距较小，施工过程中相互影响明显。后行洞施工时产生的爆破震动、开挖扰动等会对先行洞的围岩稳定性和支护结构产生较大影响，容易导致先行洞衬砌结构开裂、变形，甚至引发坍塌事故。先行洞的存在也会改变后行洞施工时围岩的应力分布，增加后行洞施工的难度和风险。在某城市地铁大断面小净距隧道施工中，后行洞施工导致先行洞衬砌出现多处裂缝，最大裂缝宽度达到0.5毫米，严重影响了隧道的结构安全和后续运营。大断面小净距隧道的施工难度较大。在开挖过程中，需要采用合理的施工方法和施工顺序来控制围岩变形和减少两隧道之间的相互影响。常见的施工方法有CD法（中隔壁法）、CRD法（交叉中隔壁法）、双侧壁导坑法等，这些方法通过将大断面隧道分成多个小断面进行分部开挖，逐步施作支护结构，以减小开挖过程中对围岩的扰动。但这些方法施工工序复杂，施工进度相对较慢，且施工过程中需要频繁进行施工转换和临时支撑的拆除与安装，增加了施工管理的难度和施工风险。大断面小净距隧道的支护体系设计也更为复杂。由于开挖断面大、净距小，围岩的稳定性较差，需要采用更强有力的支护措施来确保隧道的安全。这不仅包括初期支护中增加锚杆、锚索的长度和密度，加大喷射混凝土的厚度和强度，采用更大型号的钢支撑等，还包括合理设计二次衬砌的结构形式和厚度，以提高支护结构的承载能力和抵抗变形的能力。在一些地质条件复杂的大断面小净距隧道工程中，还需要采用超前支护措施，如超前管棚、超前小导管注浆等，对开挖前方的围岩进行预加固，以保障开挖施工的安全。大断面小净距隧道在施工过程中面临着诸多风险。除了上述提到的围岩变形、坍塌风险外，还存在着涌水、瓦斯突出等风险。由于隧道开挖断面大，穿越的地层范围更广，遇到不良地质体（如断层破碎带、岩溶发育区、含瓦斯地层等）的概率增加。当隧道穿越这些不良地质区域时，可能会引发涌水事故，导致隧道内积水，影响施工安全和进度；在含瓦斯地层中，若施工过程中通风不畅或瓦斯监测不到位，一旦瓦斯积聚达到爆炸浓度，遇到火源就可能引发瓦斯爆炸事故，造成严重的人员伤亡和财产损失。施工过程中的爆破振动也可能对周边环境和建（构）筑物产生较大影响，特别是在城市地区，需要严格控制爆破参数，采取有效的减振措施，以避免对周边居民生活和建（构）筑物安全造成不利影响。2.2复杂建（构）筑物群特征复杂建（构）筑物群通常涵盖多种类型，包括但不限于建筑物、构筑物以及地下设施等。在建筑物方面，有住宅、商业建筑、工业厂房、公共建筑等。住宅建筑又可细分为普通多层住宅、高层住宅、别墅等。普通多层住宅一般为4-6层，结构形式多采用砖混结构或钢筋混凝土框架结构，其基础形式常见的有条形基础、筏板基础等。高层住宅层数较多，通常在10层以上，多采用钢筋混凝土框架-剪力墙结构或剪力墙结构，基础多采用桩基础或箱形基础，以满足高层建筑物对稳定性和承载能力的要求。别墅建筑一般为独栋或联排形式，结构形式多样，有木结构、钢结构、钢筋混凝土结构等，基础形式根据地质条件和建筑设计要求而定，可能采用独立基础、桩基础等。商业建筑包括商场、写字楼、酒店等，商场通常具有大空间、大跨度的特点，结构形式常采用钢筋混凝土框架结构或钢结构，以满足内部空间布局的灵活性；写字楼多为高层或超高层建筑，结构形式以框架-剪力墙结构为主，注重建筑的竖向承载能力和抗风、抗震性能；酒店建筑除了考虑结构的稳定性外，还需满足不同功能区域的特殊要求，如客房区的隔音要求、大堂的空间效果等，结构形式也较为多样。工业厂房根据生产工艺和生产设备的要求，结构形式有排架结构、框架结构、钢结构等。排架结构适用于单层工业厂房，其柱和屋架构成排架体系，能够承受较大的竖向荷载和水平荷载；框架结构和钢结构常用于多层工业厂房或对空间要求较高的工业厂房，钢结构具有轻质高强、施工速度快等优点，在一些现代化的工业厂房建设中得到广泛应用。构筑物类型多样，常见的有桥梁、水塔、烟囱、挡土墙等。桥梁根据其结构形式可分为梁桥、拱桥、斜拉桥、悬索桥等。梁桥结构简单，施工方便，是最常见的桥梁类型之一，其主要承重结构为梁，通过桥墩将梁的荷载传递到地基；拱桥利用拱的曲线形状将竖向荷载转化为轴向压力，能够跨越较大的跨度，具有较高的美学价值；斜拉桥和悬索桥则适用于大跨度桥梁建设，斜拉桥通过斜拉索将主梁的荷载传递到索塔，悬索桥则通过主缆将荷载传递到锚碇和索塔，这两种桥梁结构形式能够充分发挥材料的力学性能，实现更大跨度的跨越。水塔主要用于储存和调节水的压力，其结构形式一般为钢筋混凝土筒体结构，下部设置支撑结构将水塔的重量传递到地基；烟囱用于排放工业废气，多采用钢筋混凝土结构或钢结构，高度较高，对结构的稳定性和抗风性能要求较高；挡土墙则用于防止土体坍塌，常见的有重力式挡土墙、悬臂式挡土墙、扶壁式挡土墙等，重力式挡土墙依靠自身重力维持稳定，悬臂式挡土墙和扶壁式挡土墙则通过结构的悬臂或扶壁部分增加稳定性。地下设施也是复杂建（构）筑物群的重要组成部分，包括地下停车场、地下商场、地下管道、地下人防工程等。地下停车场和地下商场通常采用钢筋混凝土框架结构，为了保证地下空间的使用功能和安全性，需要合理设计结构的柱网布局、层高以及防水、通风、照明等设施。地下管道种类繁多，有给排水管道、燃气管道、电力电缆管道、通信光缆管道等，这些管道的材质、管径和埋深各不相同，在隧道施工过程中，若对地下管道保护不当，可能导致管道破裂、泄漏等事故，影响城市的正常运行。地下人防工程是为保障战时人员与物资掩蔽、人民防空指挥、医疗救护而单独修建的地下防护建筑，以及结合地面建筑修建的战时可用于防空的地下室，其结构形式根据防护要求和地质条件而定，一般具有较高的防护标准和密闭性能。复杂建（构）筑物群的结构特点因类型而异。从基础形式来看，不同的建（构）筑物根据其自身重量、使用功能和地质条件选择不同的基础形式。除了上述提到的条形基础、筏板基础、桩基础、箱形基础、独立基础等常见基础形式外，还有一些特殊的基础形式，如沉井基础、地下连续墙基础等。沉井基础是一种在地面制作，然后通过人工或机械方式下沉到设计深度的基础形式，适用于软土地基或对基础稳定性要求较高的建（构）筑物；地下连续墙基础则是通过在地下浇筑连续的钢筋混凝土墙体形成基础，具有较好的挡土、止水性能，常用于深基坑工程和地下建筑物的基础。在主体结构方面，除了砖混结构、钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构、剪力墙结构、钢结构、排架结构等常见结构形式外，还有一些新型的结构形式不断涌现，如钢-混凝土组合结构、装配式建筑结构等。钢-混凝土组合结构充分发挥了钢材和混凝土的优点，具有强度高、刚度大、抗震性能好等特点，在一些大型建筑和桥梁工程中得到应用；装配式建筑结构则是将建筑构件在工厂预制，然后运输到施工现场进行组装，具有施工速度快、质量可控、环保节能等优点，符合现代建筑工业化的发展趋势。复杂建（构）筑物群的分布情况较为复杂，在城市地区，建（构）筑物往往呈现高密度、高集中度的分布特点。例如在城市中心商业区，高楼大厦林立，商业建筑、写字楼、酒店等相互交织，地下空间也被充分开发利用，地下商场、地下停车场、地铁线路等纵横交错。在居民区，住宅建筑密集分布，配套的学校、医院、超市等公共建筑也分布其中。在一些老城区，由于历史原因，建（构）筑物的布局可能较为杂乱，建筑年代跨度大，结构形式多样，既有老旧的砖木结构房屋，也有新建的现代化高层建筑，而且地下管线分布复杂，给隧道施工带来了极大的挑战。在工业区域，工业厂房根据生产类型和工艺流程进行布局，可能存在一些大型的重工业厂房，其结构复杂、荷载较大，周边还可能配套有仓库、变电站等建（构）筑物，地下可能铺设了大量的工业管道。在山区或地形复杂的区域，建（构）筑物的分布则受到地形条件的限制。可能会出现依山而建、错落有致的分布情况，一些建筑物可能需要采用特殊的基础形式和结构设计来适应地形的变化。例如在山坡上建造的房屋，可能需要采用挡土墙来防止山体滑坡对建筑物的影响，基础可能需要进行特殊的处理，如采用抗滑桩等措施来保证建筑物的稳定性。在一些河谷地带，可能会有桥梁、堤坝等构筑物，这些构筑物与周边的建筑物共同构成了复杂的建（构）筑物群。复杂建（构）筑物群对隧道施工存在多方面的影响因素。从基础稳定性角度来看，隧道施工过程中产生的土体变形、地面沉降等可能会影响周边建（构）筑物基础的稳定性。当隧道开挖引起的地面沉降超过建（构）筑物基础的允许沉降值时，可能导致基础不均匀沉降，进而使建（构）筑物出现开裂、倾斜等问题。对于一些浅基础的建（构）筑物，如采用条形基础的多层住宅，对地面沉降更为敏感，隧道施工的影响可能更为显著。在某城市地铁隧道施工过程中，由于隧道开挖导致周边一栋5层砖混结构住宅的基础出现不均匀沉降，墙体出现多处裂缝，最大裂缝宽度达到10毫米，严重影响了居民的居住安全。从结构受力角度分析，隧道施工引起的围岩应力变化和振动可能会改变周边建（构）筑物的结构受力状态。爆破施工产生的振动波可能会对建（构）筑物的结构造成损伤，尤其是对于一些老旧建筑，其结构的抗震性能和抗振动性能较差，更容易受到影响。隧道施工过程中，围岩的变形可能会对周边建（构）筑物的基础产生侧向压力，改变建（构）筑物基础的受力情况，进而影响整个结构的稳定性。在某工程中，隧道施工导致周边一座老旧工业厂房的基础受到侧向挤压，厂房的柱出现裂缝，吊车梁也出现变形，影响了厂房的正常生产。地下管线的分布也是一个重要的影响因素。隧道施工过程中，如果对地下管线的位置和走向不了解，可能会导致管线被破坏。一旦给排水管道破裂，会造成施工区域积水，影响施工进度和安全；燃气管道破裂则可能引发爆炸等严重事故；电力电缆和通信光缆被破坏会导致停电和通信中断，给居民生活和社会生产带来不便。在某城市道路隧道施工中，由于施工前对地下管线探测不准确，施工过程中不慎挖断了一条供水主管道，导致周边区域大面积停水，给居民生活造成了极大的困扰，同时也延误了工程进度。复杂建（构）筑物群的存在还会对隧道施工的场地布置、施工方法选择等产生限制。在城市地区，由于建（构）筑物密集，施工场地狭窄，施工材料的堆放、机械设备的停放等都受到很大的限制。施工方法的选择也需要考虑周边建（构）筑物的情况，如在靠近重要历史建筑或对振动敏感的建（构）筑物附近，不能采用爆破施工，而需要采用机械开挖或静态破碎等低振动的施工方法，这可能会增加施工成本和施工难度。在某城市隧道穿越历史文化街区时，为了保护历史建筑，施工单位采用了机械铣挖的施工方法，虽然避免了爆破振动对历史建筑的影响，但施工效率较低，施工成本大幅增加。2.3工程案例介绍以某城市地铁线路中的大断面小净距隧道工程为例，该隧道位于城市核心区域，周边建（构）筑物群复杂多样。此隧道为城市地铁线路的关键组成部分，承担着重要的交通疏解功能，对缓解城市交通压力、提升城市公共交通服务水平具有重要意义。其设计为双线隧道，单洞开挖断面面积达120平方米，属于大断面隧道范畴。两隧道间的最小净距仅为6米，小于1.5倍隧道开挖断面的宽度，是典型的小净距隧道结构形式。从地质条件来看，该隧道穿越的地层主要为第四系全新统人工填土层、第四系上更新统冲积层和白垩系泥质粉砂岩。人工填土层厚度不一，结构松散，成分复杂，主要由建筑垃圾、生活垃圾和粘性土组成，力学性质较差，给隧道施工带来了较大的不确定性和风险。第四系上更新统冲积层主要由粉质粘土、粉砂和细砂组成，粉质粘土呈可塑-硬塑状态，粉砂和细砂饱和，稍密-中密，该地层含水量较高，渗透系数较大，在隧道施工过程中容易出现涌水、流砂等问题，影响隧道的稳定性和施工安全。白垩系泥质粉砂岩为软岩，岩石强度较低，节理裂隙发育，完整性较差，在开挖过程中容易发生坍塌，对隧道支护结构的要求较高。隧道周边的建（构）筑物情况极为复杂。在隧道上方及两侧，分布着大量的居民楼、商业建筑和公共设施。居民楼多为老旧的砖混结构建筑，建造年代较早，基础形式主要为条形基础，埋深较浅，一般在1-2米左右。这些建筑由于年代久远，结构老化，对隧道施工引起的地面沉降和振动较为敏感，施工过程中一旦控制不当，就可能导致建筑物出现开裂、倾斜等安全隐患。商业建筑以多层和高层建筑为主，结构形式多样，有钢筋混凝土框架结构、框架-剪力墙结构等。其中，一些高层建筑的基础采用桩基础，桩长较长，深入到较深的地层中，隧道施工可能会对桩基础的稳定性产生影响，进而影响整个建筑的安全。公共设施方面，有学校、医院、变电站等重要设施。学校和医院人员密集，对建筑物的安全性要求极高，隧道施工必须确保这些公共设施的正常运行，避免因施工影响而导致人员伤亡和社会不稳定。变电站内设有大量的电气设备，对电磁干扰和振动较为敏感，隧道施工过程中的爆破振动和电磁辐射可能会对其设备运行产生不利影响。隧道施工区域内还分布着各种地下管线，如给排水管道、燃气管道、电力电缆和通信光缆等。给排水管道管径大小不一，材质有铸铁管、钢管和塑料管等，埋深一般在1-3米左右。燃气管道多为钢管，承担着城市居民和工业用户的燃气供应任务，一旦受损，可能引发爆炸等严重事故。电力电缆和通信光缆是城市电力传输和通信网络的重要组成部分，施工过程中若不慎挖断，将导致大面积停电和通信中断，给城市的正常运行带来极大的影响。这些地下管线的分布纵横交错，给隧道施工的前期探测和施工过程中的保护工作带来了极大的困难。三、安全风险识别3.1风险识别方法在大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险管理中，准确识别风险因素是关键的第一步。风险识别旨在全面查找可能影响隧道施工安全和周边建（构）筑物稳定的各种潜在因素，为后续的风险评估和控制提供基础。常用的风险识别方法有多种，每种方法都有其特点和适用范围，在本研究中需根据实际情况合理选择和应用。头脑风暴法是一种激发群体智慧的方法，它通过组织隧道工程领域的专家、施工技术人员、管理人员等相关人员召开会议，鼓励大家自由发言，不受限制地提出各种可能的风险因素。在会议中，参会人员可以充分发挥自己的经验和想象力，从不同角度思考问题。例如，在讨论大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的风险时，专家可能会根据以往类似工程的经验，指出隧道施工中可能遇到的地质复杂情况，如断层破碎带、岩溶发育区等，这些不良地质条件可能导致隧道坍塌、涌水等事故。施工技术人员则可能从施工工艺角度出发，提出采用的开挖方法不当可能对围岩造成过度扰动，影响隧道和周边建（构）筑物的安全；或者支护结构设计不合理、施工质量不佳，无法有效承受围岩压力，引发衬砌开裂、变形等问题。管理人员可能会考虑到施工过程中的组织协调问题，如施工队伍之间的沟通不畅、施工资源配置不合理等，也可能对工程进度和安全产生影响。头脑风暴法的优点在于能够充分调动各方人员的积极性，快速收集大量的风险因素信息，且操作相对简单、成本较低。但它也存在一定的局限性，由于受到参会人员知识水平、经验和思维方式的限制，可能会遗漏一些潜在的风险因素，而且不同人员提出的风险因素可能存在重复或交叉，需要进一步梳理和筛选。检查表法是根据以往类似工程的经验和相关的规范标准，制定详细的风险因素检查表。检查表中涵盖了隧道施工各个环节和方面可能出现的风险因素，如地质条件、施工工艺、周边环境、施工管理等。在使用时，对照检查表逐一进行检查和分析，判断本工程中是否存在相应的风险因素。例如，在地质条件方面，检查表中可能列出了断层、节理、褶皱、地下水等因素，通过对本工程地质勘察资料的分析和现场勘查，判断是否存在这些不良地质条件及其对隧道施工的影响程度。在施工工艺方面，检查表可能包含开挖方法、支护方式、衬砌施工、爆破参数等内容，检查实际采用的施工工艺是否符合规范要求，是否存在潜在的风险。检查表法的优点是具有系统性和全面性，能够较为全面地识别出常见的风险因素，而且操作方便，易于掌握。但它的灵活性较差，对于一些特殊的、不常见的风险因素可能难以识别，而且检查表的编制需要依赖于丰富的经验和准确的资料，如果编制不完善，可能会影响风险识别的效果。故障树分析法（FTA）是一种从结果到原因的演绎推理方法，它以隧道施工中可能出现的重大事故（如隧道坍塌、周边建（构）筑物倒塌等）为顶上事件，通过分析导致顶上事件发生的各种直接和间接原因，构建故障树。在故障树中，将各种原因事件按照逻辑关系用逻辑门（如与门、或门等）连接起来，形成一个倒立的树形结构。例如，以隧道坍塌为顶上事件，导致隧道坍塌的直接原因可能有围岩失稳、支护结构失效等，而围岩失稳又可能是由于地质条件差、开挖方法不当、支护不及时等原因引起的，支护结构失效可能是由于材料质量问题、施工质量缺陷、设计不合理等因素导致的。通过对故障树的定性和定量分析，可以找出导致事故发生的最小割集（即导致顶上事件发生的最基本原因组合）和最小径集（即能够防止顶上事件发生的最基本措施组合），从而识别出主要的风险因素和相应的风险控制措施。故障树分析法的优点是能够深入分析风险事故的因果关系，直观地展示风险因素之间的逻辑关系，有助于全面、系统地识别风险因素，而且可以进行定量分析，计算出事故发生的概率，为风险评估提供科学依据。但它的分析过程较为复杂，需要具备一定的专业知识和技能，对基础数据的要求也较高，如果数据不准确或不完整，可能会影响分析结果的可靠性。在本研究中，考虑到大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的特点和实际情况，采用多种风险识别方法相结合的方式。首先，运用头脑风暴法，组织相关专家和工程技术人员进行讨论，充分收集各方意见，初步识别出可能存在的风险因素，形成一个较为宽泛的风险因素清单。然后，利用检查表法，对照相关规范标准和以往类似工程的经验，对初步识别出的风险因素进行梳理和补充，确保不遗漏常见的风险因素。对于一些可能导致严重后果的关键风险因素，如隧道坍塌、周边建（构）筑物破坏等，采用故障树分析法进行深入分析，明确其产生的原因和逻辑关系，找出主要的风险因素和潜在的风险路径。通过多种方法的综合应用，可以更加全面、准确地识别出大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群施工过程中的安全风险因素，为后续的风险评估和控制提供可靠的依据。3.2施工阶段风险因素大断面小净距隧道施工是一个复杂的系统工程，不同施工阶段面临着各异的风险因素，这些因素对隧道施工安全和周边建（构）筑物稳定构成潜在威胁。洞口开挖是隧道施工的起始阶段，此阶段的风险因素不容忽视。边仰坡坍塌是较为常见的风险之一。由于洞口处岩土体往往较为松散，在开挖过程中，若对边仰坡的防护措施不到位，如未及时进行喷锚支护、未设置有效的排水系统等，一旦受到雨水冲刷、爆破振动等外界因素影响，就容易发生坍塌事故。在某山区大断面小净距隧道施工中，因洞口边仰坡开挖后未及时喷射混凝土进行防护，遭遇强降雨后，边仰坡土体大量滑落，掩埋了部分施工设备和临时设施，导致施工中断数日，不仅延误了工期，还造成了一定的经济损失。地表下沉也是洞口开挖阶段的风险点。洞口开挖会改变原有的地形地貌和岩土体应力状态，若施工过程中对地基处理不当，如未对软弱地基进行加固处理，或在开挖过程中过度扰动地基土，就可能引发地表下沉。地表下沉可能影响周边建（构）筑物的基础稳定性，导致建筑物出现开裂、倾斜等问题。在城市地区的隧道施工中，洞口附近的建筑物对地表下沉更为敏感，一旦出现地表下沉，可能引发居民恐慌和社会不稳定因素。洞身掘进是隧道施工的关键阶段，风险因素复杂多样。围岩坍塌是最为严重的风险之一。大断面小净距隧道开挖断面大，对围岩的扰动范围和程度较大，尤其是在穿越断层破碎带、软弱围岩等不良地质区域时，围岩的自稳能力较差，容易发生坍塌事故。当隧道穿越断层破碎带时，岩石破碎，节理裂隙发育，地下水丰富，在开挖过程中，围岩的原有平衡状态被打破，极易引发坍塌。若隧道采用的开挖方法不当，如在软弱围岩地段采用全断面开挖法，会使围岩一次性暴露面积过大，增加坍塌的风险。某大断面小净距隧道在穿越软弱围岩地段时，由于施工单位为了赶进度，未按照设计方案采用分部开挖法，而是采用了全断面开挖法，导致隧道开挖后不久，围岩发生大面积坍塌，造成多名施工人员被困，经过紧急救援才成功脱险，但此次事故给工程带来了巨大的损失，包括人员伤亡、工期延误和经济损失等。涌水也是洞身掘进阶段常见的风险。如果隧道穿越富水地层，如岩溶发育区、地下水位较高的区域等，在开挖过程中，地下水可能会大量涌入隧道，造成隧道内积水，影响施工安全和进度。涌水还可能引发流砂、突泥等次生灾害，进一步威胁隧道施工安全。在某岩溶地区的大断面小净距隧道施工中，由于对岩溶发育情况勘察不详细，隧道开挖过程中突然遭遇溶洞涌水，大量泥沙和水流涌入隧道，导致隧道内的施工设备被淹没，施工人员被迫撤离，工程一度陷入停滞状态。支护施工对于保障隧道围岩稳定至关重要，该阶段也存在诸多风险因素。支护结构失效是主要风险之一。如果支护结构的设计不合理，如锚杆长度不足、喷射混凝土厚度不够、钢支撑强度不足等，或者施工质量不达标，如锚杆锚固不牢固、喷射混凝土不密实、钢支撑连接不牢固等，支护结构就无法有效承受围岩压力，导致支护结构失效，进而引发隧道坍塌等事故。在某大断面小净距隧道支护施工中，由于施工单位为了降低成本，减少了锚杆的长度和数量，且喷射混凝土的施工质量存在问题，导致支护结构在隧道开挖后不久就出现变形和开裂，最终无法承受围岩压力而失效，引发了局部坍塌事故。支护不及时也会带来严重风险。在隧道开挖后，围岩会迅速产生变形，如果不能及时施作支护结构，围岩变形将不断发展，最终可能导致围岩失稳坍塌。在某隧道施工中，由于施工组织不合理，支护施工滞后于开挖施工，当开挖进度超过支护进度一定距离后，围岩突然发生坍塌，造成了严重的人员伤亡和财产损失。爆破施工是隧道施工中常用的开挖方法，但也存在较大风险。爆破振动可能对周边建（构）筑物造成损害。大断面小净距隧道爆破施工时，爆破产生的振动波会向周围传播，如果振动强度超过周边建（构）筑物的承受能力，就可能导致建筑物开裂、基础松动等问题。在城市地区，周边建（构）筑物密集，对爆破振动的控制要求更为严格。某城市地铁大断面小净距隧道施工中，由于爆破参数设置不合理，爆破振动导致周边一栋居民楼出现多处裂缝，居民反映强烈，施工单位不得不暂停施工，采取减振措施并对受损建筑物进行修复。爆破飞石也是一个重要风险。如果爆破设计不合理，如炮孔布置不当、堵塞不严密等，或者在爆破施工过程中操作不规范，就可能产生爆破飞石，对施工人员和周边环境造成伤害。在某隧道爆破施工中，因炮孔堵塞材料不符合要求，爆破时产生的飞石击中了附近的一台施工设备，造成设备损坏，所幸未造成人员伤亡。在大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群时，施工阶段的风险因素更加复杂。周边建（构）筑物的存在增加了施工的难度和风险，施工过程中需要充分考虑施工对周边建（构）筑物的影响，采取有效的风险控制措施，确保隧道施工安全和周边建（构）筑物的稳定。3.3复杂建（构）筑物群影响风险复杂建（构）筑物群对大断面小净距隧道施工存在多方面显著影响，蕴含着诸多风险。在建筑物基础沉降风险方面，隧道施工过程中，由于开挖活动改变了周边土体的应力状态，导致土体产生变形，进而引发地面沉降。这种地面沉降对于周边建（构）筑物的基础稳定性构成严重威胁。尤其是对于采用浅基础的建（构）筑物，如常见的条形基础和独立基础，它们对地面沉降的敏感度较高。一旦地面沉降超过基础的允许变形范围，就会导致基础不均匀沉降。以某城市地铁大断面小净距隧道穿越居民区为例，施工过程中因隧道开挖引起的地面沉降，致使周边一栋6层砖混结构居民楼的条形基础出现不均匀沉降，建筑物整体向一侧倾斜，墙体多处出现裂缝，最大裂缝宽度达到15毫米，严重影响了居民的居住安全，最终不得不对该建筑物进行紧急加固处理，并疏散居民。不同基础形式的建（构）筑物在应对地面沉降时的表现各异。筏板基础由于其大面积的承载特性，相对能够在一定程度上分散地面沉降带来的影响，但当沉降量过大时，仍可能导致筏板开裂，进而影响建筑物结构安全。桩基础通过将建筑物荷载传递到深层稳定土层，通常对地面沉降有较好的抵抗能力，但如果隧道施工引起的土体变形过大，导致桩周土体对桩身的侧摩阻力发生变化，也可能使桩基础的承载能力下降，引发建筑物的不均匀沉降。在某工程中，隧道施工造成周边一座采用桩基础的商业建筑的桩周土体松动，桩身侧摩阻力减小，建筑物出现了不均匀沉降，导致建筑内部的电梯轨道变形，电梯无法正常运行，给商业运营带来了极大的不便。建筑物结构破坏风险也是不容忽视的。隧道施工过程中产生的振动和土体位移会对周边建（构）筑物的结构受力状态产生显著影响。爆破施工产生的振动波会在土体中传播，当振动波传递到建（构）筑物时，可能会使建（构）筑物结构产生共振，导致结构内部应力集中。对于一些老旧建筑，其结构材料性能可能已经退化，抗震构造措施不完善，在振动作用下更容易出现结构损伤，如墙体开裂、梁柱节点破坏等。在某大断面小净距隧道爆破施工中，周边一座建于上世纪70年代的工业厂房受到爆破振动影响，厂房的山墙出现多条贯穿性裂缝，部分预制混凝土屋面板与梁的连接节点松动，严重威胁到厂房的结构安全。隧道施工引起的土体位移也会对建（构）筑物结构产生不利影响。土体位移可能导致建（构）筑物基础受到侧向挤压或拉力作用，改变基础的受力模式。当基础受到过大的侧向力时，可能会发生倾斜或滑移，进而带动上部结构变形。在某城市隧道穿越商业区施工时，由于隧道开挖导致周边土体向隧道方向位移，一座高层建筑的基础受到侧向挤压，建筑物底部的剪力墙出现裂缝，经过紧急监测和评估，采取了对建筑物基础进行加固和对周边土体进行注浆稳定的措施，才避免了更严重的结构破坏。地下管线破裂风险同样值得关注。在复杂建（构）筑物群区域，地下管线分布错综复杂，涵盖给排水管道、燃气管道、电力电缆、通信光缆等多种类型。隧道施工过程中，如果对地下管线的位置和走向探测不准确，或者施工操作不当，就极易导致地下管线破裂。给排水管道破裂会造成施工区域积水，不仅影响施工进度，还可能引发周边土体的软化和坍塌，进一步危及周边建（构）筑物的安全。燃气管道破裂则可能引发爆炸和火灾等严重事故，对人员生命和财产安全构成巨大威胁。电力电缆和通信光缆破裂会导致停电和通信中断，给社会生产和居民生活带来极大不便。在某城市道路隧道施工中，由于施工前对地下管线的探测存在误差，施工过程中挖断了一条燃气管道，瞬间引发了剧烈爆炸，造成周边多栋建筑物受损，多名人员伤亡，事故造成了极其严重的社会影响和经济损失。不同类型的地下管线因其材质、管径、埋深等因素的差异，在隧道施工中的受影响程度和破裂后的危害程度也各不相同。金属材质的管道相对强度较高，但在受到较大外力冲击时仍可能发生破裂；塑料材质的管道则相对较脆弱，更容易受到土体变形和施工机械的破坏。大管径的给排水管道破裂后，会在短时间内造成大量积水；而燃气管道的管径大小则直接关系到燃气泄漏的速度和爆炸的威力。埋深较浅的管线更容易在隧道施工的浅部土体扰动中受到影响，而埋深较深的管线虽然受到直接破坏的可能性较小，但如果隧道施工引起的深部土体变形过大，也可能导致其受到拉伸或挤压而破裂。3.4地质与环境风险地质条件和周边环境因素是大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群施工中不可忽视的重要风险源，对隧道施工安全有着深远影响。地质条件方面，地质断层是常见的风险因素。断层区域的岩石通常较为破碎，节理裂隙发育，完整性差。当隧道穿越断层时，围岩的稳定性急剧下降，容易发生坍塌事故。由于断层带内的岩土体力学性质差异较大，在隧道开挖过程中，围岩应力分布不均匀，可能导致局部应力集中，进一步加剧围岩的变形和破坏。在某山区大断面小净距隧道施工中，隧道穿越一条正断层，施工过程中突然发生大规模坍塌，坍塌长度达到30米，造成了严重的人员伤亡和财产损失。经分析，事故原因主要是断层破碎带的围岩自稳能力极差，而施工单位在穿越断层时未采取有效的超前支护和加固措施。地下水也是影响隧道施工安全的关键地质因素。丰富的地下水会使围岩处于饱水状态，降低岩土体的抗剪强度，增加隧道开挖过程中的坍塌风险。地下水还可能导致涌水、突泥等事故。当隧道开挖揭露含水层或遇到岩溶管道、溶洞等储水构造时，地下水可能会大量涌入隧道，形成涌水灾害。涌水不仅会影响施工进度，还可能引发隧道内的泥石流、滑坡等次生灾害，对施工人员和设备安全构成威胁。在某岩溶地区的大断面小净距隧道施工中，由于对岩溶发育情况和地下水分布了解不足，隧道开挖过程中遭遇了强烈的涌水和突泥，大量泥沙和水流瞬间涌入隧道，淹没了部分施工区域，导致施工被迫中断，经过长时间的排水和抢险工作才恢复施工。地震活动对隧道施工安全同样存在潜在风险。在地震作用下，隧道围岩会受到强烈的地震力作用，可能导致围岩松动、坍塌。对于大断面小净距隧道，由于其结构相对复杂，地震时两隧道之间的相互作用会进一步加剧围岩的破坏。在地震发生时，围岩的振动响应会使隧道衬砌结构承受更大的应力，容易导致衬砌开裂、脱落，影响隧道的结构安全。如果隧道周边存在建（构）筑物，地震还可能引发建（构）筑物的倒塌，对隧道施工造成额外的危害。在某地震多发地区的大断面小净距隧道施工中，虽然施工时并未发生地震，但在运营期间遭遇了一次里氏5.0级地震，地震导致隧道部分衬砌出现裂缝，中夹岩柱也出现了局部松动，给隧道的安全运营带来了隐患。周边环境因素方面，地形条件对隧道施工有着重要影响。在山区等地形复杂的区域，隧道可能需要穿越陡峭的山坡、深谷等地形。在这种情况下，隧道洞口的选址和边仰坡的稳定性控制至关重要。如果洞口位置选择不当，可能会面临山体滑坡、泥石流等地质灾害的威胁；边仰坡开挖后若防护措施不到位，在雨水冲刷、地震等因素作用下，容易发生坍塌，影响隧道施工安全。在某山区大断面小净距隧道施工中，由于洞口位于山坡较陡的位置，边仰坡开挖后未及时进行有效的防护，在一次暴雨后，边仰坡发生了大面积坍塌，掩埋了洞口的部分施工设施，导致施工中断。气候条件也是不容忽视的环境因素。极端天气如暴雨、暴雪、强风等会对隧道施工产生不利影响。暴雨可能引发山洪、泥石流等灾害，淹没施工场地，损坏施工设备；暴雪会导致道路积雪、结冰，影响施工材料和设备的运输；强风则可能对施工临时设施造成破坏，危及施工人员安全。在某大断面小净距隧道施工期间，遭遇了一场罕见的暴雨，引发了周边山体的泥石流，泥石流冲入隧道施工场地，造成了施工设备损坏和人员受伤，工程进度受到严重影响。周边建（构）筑物的存在也给隧道施工带来了诸多风险。除了前文提到的建筑物基础沉降、结构破坏和地下管线破裂等风险外，周边建（构）筑物的施工活动也可能对隧道施工产生干扰。例如，周边建筑物的基坑开挖可能会改变隧道周边土体的应力状态，导致隧道围岩变形；周边建筑物的打桩施工可能会产生振动和挤土效应，影响隧道的稳定性。在某城市大断面小净距隧道施工时，周边一座高层建筑正在进行基坑开挖，由于基坑支护措施不当，导致隧道一侧的土体出现了明显的位移，隧道衬砌也出现了裂缝，施工单位不得不暂停隧道施工，对隧道进行加固处理，并与周边建筑施工单位协调，共同采取措施控制土体变形。四、安全风险评估4.1风险评估指标体系构建为实现对大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群施工安全风险的科学评估，构建一套全面、合理的风险评估指标体系至关重要。该体系的构建需综合考量多方面因素，涵盖风险发生概率、风险影响程度、风险可控性等关键指标，从而为准确评估风险状况提供有力支持。风险发生概率是风险评估的重要指标之一，它反映了特定风险事件在隧道施工过程中发生的可能性大小。在大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的施工场景中，地质条件是影响风险发生概率的关键因素。若隧道穿越断层破碎带、岩溶发育区等不良地质区域，围岩坍塌、涌水等风险事件的发生概率将显著增加。在某大断面小净距隧道穿越岩溶地区的工程中，由于岩溶洞穴分布广泛且发育程度复杂，隧道施工过程中遭遇涌水和突泥的风险概率经评估高达70%。施工工艺也对风险发生概率有着重要影响。采用不恰当的开挖方法，如在软弱围岩地段采用全断面开挖法，会极大地扰动围岩，增加围岩坍塌的风险概率；而不合理的爆破参数设置，可能导致爆破振动过大，引发周边建（构）筑物受损，使相关风险事件的发生概率上升。在某隧道施工中，因爆破参数设置不合理，导致周边一座历史建筑受到爆破振动影响出现裂缝，经分析，若不及时调整爆破参数，类似风险再次发生的概率将达到50%。风险影响程度用于衡量风险事件一旦发生后对隧道施工和周边环境造成的危害严重程度。对于大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的情况，对周边建（构）筑物的影响是评估风险影响程度的重要方面。建筑物基础沉降、结构破坏以及地下管线破裂等风险事件，会对周边建（构）筑物的安全和正常使用造成严重影响。建筑物基础不均匀沉降可能导致建筑物倾斜甚至倒塌，这不仅会造成巨大的经济损失，还可能危及人员生命安全。在某城市地铁隧道施工中，由于隧道开挖引起周边一座高层建筑物基础不均匀沉降，建筑物倾斜超过允许范围，不得不对该建筑物进行紧急加固处理，直接经济损失达数千万元。地下管线破裂可能引发爆炸、火灾、停水、停电等严重后果，对社会生产和居民生活产生极大的负面影响。如某隧道施工挖断燃气管道引发爆炸，造成周边多栋建筑物受损，人员伤亡，社会影响极其恶劣。风险可控性是指在隧道施工过程中，针对各类风险因素，采取相应控制措施以降低风险发生概率和减小风险影响程度的难易程度。地质条件的可控性相对较低，尤其是对于一些复杂的地质构造和不良地质现象，如大型断层、深部岩溶等，目前的技术手段难以对其进行有效的控制和改造。施工工艺的可控性则相对较高，通过合理选择施工方法、优化施工参数、加强施工管理等措施，可以有效降低因施工工艺不当引发的风险。在某大断面小净距隧道施工中，针对围岩稳定性较差的情况，施工单位通过采用CD法（中隔壁法）进行分部开挖，并加强超前支护和初期支护措施，有效控制了围岩变形，降低了坍塌风险。周边建（构）筑物的风险可控性也具有一定的复杂性，对于一些已存在的建（构）筑物，在施工前可以通过详细的勘察和评估，采取相应的防护和加固措施来降低风险；但对于一些突发情况，如施工过程中意外发现的地下文物等，其风险可控性相对较低。基于以上对风险发生概率、风险影响程度、风险可控性等指标的分析，构建的大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群安全风险评估指标体系还可进一步细化。风险发生概率指标下可细分地质条件风险概率、施工工艺风险概率、周边环境风险概率等二级指标；风险影响程度指标下可细分对隧道结构的影响程度、对周边建筑物的影响程度、对地下管线的影响程度等二级指标；风险可控性指标下可细分地质条件可控性、施工工艺可控性、周边环境可控性等二级指标。每个二级指标还可根据具体情况进一步细分三级指标，如地质条件风险概率下可细分断层风险概率、岩溶风险概率、地下水风险概率等三级指标。通过这样层层细分，构建出一个层次分明、全面系统的风险评估指标体系，能够更加准确地对大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群施工过程中的安全风险进行评估。4.2风险评估方法选择在风险评估领域，存在多种方法，每种方法都有其独特的原理、优势和局限性，在大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险评估中，需审慎选择适宜的方法。层次分析法（AHP）是一种将与决策总是有关的元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性和定量分析的决策方法。其基本原理是把一个复杂的问题分解为多个组成因素，并将这些因素按支配关系分组，形成有序的递阶层次结构。通过两两比较的方式确定层次中诸因素的相对重要性，然后综合人的判断以确定决策方案相对重要性的总排序。例如，在大断面小净距隧道风险评估中，可将风险评估目标分解为地质条件、施工工艺、周边环境等准则层，再将每个准则层进一步细分，如地质条件可细分为断层、岩溶、地下水等子因素。通过专家打分等方式构建判断矩阵，计算各因素的权重，从而确定不同风险因素对隧道施工安全的影响程度。层次分析法的优点在于能够将复杂问题层次化、条理化，将定性分析与定量分析相结合，使决策过程更加科学合理。它可以有效处理多目标、多准则的决策问题，充分考虑决策者的主观判断和经验，适用于难以完全定量分析的问题。但该方法也存在一定局限性，其判断矩阵的构建依赖于专家的主观判断，可能存在一定的主观性和片面性；当因素较多时，判断矩阵的一致性检验难度较大，计算过程也相对复杂。模糊综合评价法是一种基于模糊数学的综合评价方法。它根据模糊数学的隶属度理论把定性评价转化为定量评价，即用模糊数学对受到多种因素制约的事物或对象做出一个总体的评价。该方法的原理是先确定评价因素集和评语集，然后通过单因素评价确定每个因素对评语集的隶属度，构建单因素评价矩阵，再根据各因素的重要程度确定权重向量，将权重向量与单因素评价矩阵进行合成，得到综合评价结果。在大断面小净距隧道风险评估中，对于一些难以精确量化的风险因素，如施工管理水平、周边建（构）筑物的重要性等，可以采用模糊综合评价法进行评估。通过专家评价等方式确定各因素对不同风险等级的隶属度，从而对隧道施工的安全风险进行综合评价。模糊综合评价法的优点是能够较好地处理风险评估中的不确定性和模糊性问题，将定性和定量分析有机结合，使评价结果更加符合实际情况。它可以综合考虑多个因素的影响，全面地评价事物的风险状况。然而，该方法在确定隶属度函数和权重时也存在一定的主观性，而且评价结果的准确性依赖于评价因素的选取和评价标准的合理性。风险矩阵法是一种简单有效的风险评估工具，它将风险发生的可能性和影响程度分别划分为不同的等级，然后通过矩阵的形式将两者结合起来，直观地评估风险的大小。在风险矩阵中，风险发生可能性通常分为低、中、高三个等级，风险影响程度也相应分为低、中、高三个等级，两者交叉形成九个风险等级区域。在大断面小净距隧道风险评估中，可根据历史数据、专家经验等确定风险发生的可能性和影响程度的等级，然后在风险矩阵中找到对应的风险等级。风险矩阵法的优点是简单易懂、操作方便，能够快速直观地展示风险的大小，便于决策者进行风险分析和管理。它不需要复杂的数学计算，适用于对风险进行初步评估和筛选。但风险矩阵法对风险发生可能性和影响程度的划分相对较粗，缺乏精确的量化分析，可能导致评估结果不够准确，而且该方法没有考虑风险因素之间的相互关系。考虑到大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群的安全风险评估具有复杂性、不确定性以及多因素相互作用的特点，本研究选择层次分析法和模糊综合评价法相结合的方式。层次分析法能够确定不同风险因素的权重，量化各风险因素对隧道施工安全的影响程度，解决多因素权重分配的问题；模糊综合评价法可以处理风险评估中的不确定性和模糊性，对难以精确量化的风险因素进行综合评价。将两者结合，能够充分发挥各自的优势，更加全面、准确地评估大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群施工过程中的安全风险。通过层次分析法确定风险评估指标体系中各因素的权重，再利用模糊综合评价法对各风险因素进行综合评价，从而得到更加科学合理的风险评估结果，为后续的风险控制提供可靠依据。4.3案例风险评估实施以某城市地铁大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群工程为例，对其进行详细的风险评估实施过程分析。在风险识别阶段，运用头脑风暴法、检查表法和故障树分析法相结合的方式，全面梳理出该工程的风险因素。通过头脑风暴会议，组织隧道工程专家、施工技术人员和管理人员等共同参与讨论，从施工工艺、地质条件、周边环境等多个角度提出可能存在的风险因素。例如，施工技术人员提出在大断面隧道开挖过程中，若采用的CD法（中隔壁法）施工工序控制不当，可能导致围岩变形过大，引发坍塌风险；专家根据以往经验指出，该地区地质条件复杂，存在岩溶发育的可能性，隧道穿越岩溶区域时可能发生涌水、突泥等事故。利用检查表法，对照相关规范标准和类似工程经验，对头脑风暴初步识别出的风险因素进行补充和完善。检查表涵盖了地质条件、施工工艺、周边环境、施工管理等各个方面，如在地质条件方面，检查是否存在断层、节理、褶皱等不良地质构造，以及地下水水位、水量等情况；在施工工艺方面，检查开挖方法、支护方式、衬砌施工等是否符合要求。对于可能导致严重后果的关键风险因素，如隧道坍塌、周边建（构）筑物破坏等，采用故障树分析法进行深入分析。以隧道坍塌为顶上事件，分析导致其发生的直接原因，如围岩失稳、支护结构失效等，再进一步分析围岩失稳的原因，包括地质条件差、开挖方法不当、支护不及时等，通过层层分析，明确风险产生的逻辑关系和主要风险因素。经过全面的风险识别，确定了该工程存在的主要风险因素，包括围岩坍塌、涌水、爆破振动影响周边建（构）筑物安全、建筑物基础沉降、地下管线破裂等。在风险评估指标确定方面，依据构建的风险评估指标体系，确定风险发生概率、风险影响程度、风险可控性等评估指标。对于风险发生概率指标，结合该工程的地质勘察报告、施工工艺特点以及周边环境情况，综合判断各风险因素发生的可能性。如通过对地质资料的分析，发现隧道穿越区域存在一条隐伏断层，根据该地区类似工程经验以及地质构造特征，评估穿越断层时围岩坍塌风险发生的概率为较高水平；考虑到施工单位在类似工程中采用CD法施工的成熟度以及现场施工管理水平，判断因施工方法不当导致围岩变形过大进而引发坍塌的风险发生概率为中等水平。在风险影响程度指标评估上，着重考虑风险事件对隧道施工和周边环境的危害严重程度。以建筑物基础沉降为例，若隧道施工引起周边建筑物基础沉降过大，可能导致建筑物倾斜、开裂甚至倒塌，不仅会造成巨大的经济损失，还可能危及人员生命安全，因此将其风险影响程度评估为严重级别；对于爆破振动影响周边建（构）筑物安全的风险，根据周边建（构）筑物的类型、结构特点以及与隧道的距离等因素，评估其风险影响程度为中度到严重级别，具体取决于爆破振动的强度和建（构）筑物的抗震性能等。针对风险可控性指标，分析各类风险因素采取控制措施的难易程度。对于地质条件相关的风险因素，如岩溶发育导致的涌水、突泥风险，由于地质条件的不可控性，虽然可以通过加强地质勘察、采用超前地质预报等手段提前了解地质情况，但总体可控性相对较低；而对于施工工艺相关的风险因素，如因施工方法不当导致的风险，通过加强施工人员培训、严格按照施工方案执行以及实时监测施工过程等措施，可以有效控制风险，其可控性相对较高。在风险评估方法应用阶段，采用层次分析法和模糊综合评价法相结合的方式进行风险评估。首先运用层次分析法确定各风险因素的权重。通过构建判断矩阵，邀请隧道工程领域的专家对不同风险因素的相对重要性进行两两比较打分。例如，对于地质条件、施工工艺、周边环境这三个准则层因素，专家根据工程实际情况，认为地质条件对隧道施工安全的影响相对施工工艺更为重要，施工工艺又比周边环境稍重要，从而构建判断矩阵。通过计算判断矩阵的特征向量和最大特征根，得到各准则层因素相对于目标层（隧道施工安全风险）的权重，再进一步计算各子因素相对于准则层的权重，从而确定各风险因素的权重分配。利用模糊综合评价法对各风险因素进行综合评价。确定评价因素集，即前面识别出的各类风险因素；确定评语集，如将风险等级划分为低风险、较低风险、中等风险、较高风险、高风险五个等级。通过专家评价等方式确定每个风险因素对不同风险等级的隶属度，构建单因素评价矩阵。以围岩坍塌风险为例，邀请多位专家对其发生的可能性、影响程度和可控性进行评价，根据专家的评价结果统计出围岩坍塌风险对低风险、较低风险、中等风险、较高风险、高风险这五个等级的隶属度，形成单因素评价矩阵。将层次分析法确定的权重向量与模糊综合评价法得到的单因素评价矩阵进行合成，得到综合评价结果，从而确定该隧道施工的安全风险等级。经计算，该工程的综合风险等级为较高风险，主要风险因素为围岩坍塌和建筑物基础沉降，这两个风险因素的权重较大，且在模糊综合评价中对较高风险和高风险等级的隶属度较高。五、安全风险控制策略5.1施工技术控制措施针对大断面小净距隧道穿越复杂建（构）筑物群施工过程中识别出的各类风险因素，制定科学有效的施工技术控制措施至关重要，这是保障隧道施工安全和周边建（构）筑物稳定的关键环节。在开挖方法方面，应根据隧道的地质条件、断面尺寸、净距以及周边建（构）筑物的分布情况等因素，合理选择开挖方法。对于围岩条件较好的地段，可采用台阶法开挖，该方法施工工序相对简单，施工速度较快。将隧道断面分为上、下台阶，先开挖上台阶并及时施作初期支护，待上台阶施工一定距离后，再开挖下台阶并完成支护，能够有效控制围岩变形。在某大断面小净距隧道工程中，在围岩级别为Ⅲ级的地段采用台阶法开挖，通过合理控制台阶长度和施工顺序，隧道围岩变形得到了有效控制，施工进度也得到了保障。当围岩条件较差或隧道净距较小时，可采用CD法（中隔壁法）或CRD法（交叉中隔壁法）。CD法是将隧道断面分为左右两部分，先开挖一侧并设置中隔壁，待该侧初期支护完成后再开挖另一侧；CRD法则是将隧道断面进一步细分为多个小部分，按照一定顺序分部开挖并及时施作支护和临时支撑，该方法对围岩的扰动较小，能够有效控制隧道变形和减少两隧道之间的相互影响。在某大断面小净距隧道穿越软弱围岩地段时，采用CRD法进行开挖，施工过程中严格按照设计要求进行分部开挖和支护，有效地控制了围岩的变形，确保了隧道施工安全和周边建（构）筑物的稳定。双侧壁导坑法也是一种适用于围岩条件差、隧道断面大且净距小的开挖方法。该方法将隧道断面分为三个部分，两侧导坑先行开挖并施作初期支护和临时支撑，然后再开挖中间部分。在某大断面小净距隧道工程中，在穿越断层破碎带时采用双侧壁导坑法，施工过程中通过对两侧导坑和中间部分的合理开挖和支护，有效地控制了围岩的坍塌风险，保障了隧道施工的顺利进行。支护技术对于保障隧道围岩稳定和周边建（构）筑物安全起着至关重要的作用。超前支护是在隧道开挖前对前方围岩进行预加固的重要措施，常用的超前支护方法有超前管棚、超前小导管注浆等。超前管棚一般采用大直径钢管，沿隧道开挖轮廓线外一定距离打入围岩中，形成棚架结构，对前方围岩起到支护和加固作用，适用于围岩极其破碎、自稳能力极差的地段。在某大断面小净距隧道穿越断层破碎带时，采用了直径为108mm的超前管棚进行超前支护，管棚长度为30m，环向间距为0.4m，通过向管棚内注浆，有效地加固了前方围岩，保障了隧道开挖的安全。超前小导管注浆则是利用小直径钢管，沿隧道开挖轮廓线外一定角度打入围岩中，然后通过小导管向围岩内注入浆液，使围岩与小导管形成一个整体，提高围岩的自稳能力，适用于围岩较破碎、有一定自稳能力的地段。在某大断面小净距隧道施工中，在Ⅳ级围岩地段采用了直径为42mm的超前小导管注浆进行超前支护，小导管长度为4.5m，环向间距为0.3m，通过合理控制注浆压力和注浆量，有效地改善了围岩的力学性能，减少了隧道开挖过程中的围岩变形。初期支护是隧道支护体系的重要组成部分，应及时施作以控制围岩变形。初期支护一般采用锚杆、喷射混凝土、钢支撑等联合支护形式。锚杆能够将围岩与深部稳定岩体连接在一起，提供锚固力，增强围岩的稳定性；喷射混凝土能够及时封闭围岩表面，防止围岩风化和掉块，同时与围岩紧密结合，共同承受围岩压力；钢支撑具有较高的强度和刚度，能够有效地抵抗围岩的变形和压力。在某大断面小净距隧道初期支护施工中，采用了直径为22mm的砂浆锚杆，长度为3.5m，间距为1.0m×1.0m；喷射混凝土采用C25混凝土，厚度为25cm；钢支撑采用I20b工字钢，间距为0.8m，通过合理设置锚杆、喷射混凝土和钢支撑的参数，有效地控制了围岩的变形，保障了隧道的施工安全。二次衬砌是隧道支护体系的最后一道防线，应在初期支护变形基本稳定后及时施作。二次衬砌采用钢筋混凝土结构，能够承受后期围岩变形产生的压力，提高隧道的整体稳定性。在某大断面小净距隧道二次衬砌施工中，严格控制钢筋的加工和安装质量，确保钢筋的间距和保护层厚度符合设计要求；混凝土采用C35钢筋混凝土，通过合理控制混凝土的配合比和浇筑工艺，保证了二次衬砌的强度和厚度，提高了隧道的承载能力和耐久性。防排水措施是大断面小净距隧道施工中不可忽视的环节，良好的防排水措施能够有效降低地下水对隧道施工和结构稳定性的影响。在施工过程中，应做好洞内排水工作，设置完善的排水系统，包括排水沟、排水管等，及时排除洞内积水，防止积水对围岩和支护结构造成侵蚀。在某大断面小净距隧道施工中，在隧道底部设置了双侧排水沟，排水沟采用钢筋混凝土结构，尺寸为50cm×50cm，每隔一定距离设置一个检查井，确保排水畅通。同时，在隧道衬砌背后设置了排水管，将衬砌背后的积水引入排水沟，有效地降低了衬砌背后的水压力。防水措施也是至关重要的，应采用防水板、止水带、止水条等防水材料，确保隧道结构的防水性能。防水板铺设在初期支护与二次衬砌之间，能够有效地阻止地下水渗入隧道；止水带和止水条设置在衬砌施工缝、变形缝处，能够防止地下水从缝隙中渗漏。在某大断面小净距隧道防水施工中，采用了厚度为1.5mm的EVA防水板，防水板铺设时采用无钉铺设工艺，确保防水板与初期支护紧密贴合；在衬砌施工缝和变形缝处设置了中埋式橡胶止水带和遇水膨胀止水条，通过严格控制止水带和止水条的安装质量，有效地提高了隧道的防水性能。5.2建（构）筑物保护措施为有效减少大断面小净距隧道施工对周边复杂建（构）筑物群的影响，需采取一系列针对性的保护措施，从多个方面保障建（构）筑物的安全与稳定。在建筑物基础加固方面，对于采用浅基础的建（构）筑物，如条形基础、独立基础等，可采用锚杆静压桩法进行加固。锚杆静压桩是利用结构或建筑物自重，通过在基础上设置锚杆，将桩逐段压入土中，然后将桩与基础连接在一起，从而提高基础的承载能力和稳定性。在某城市地铁大断面小净距隧道施工中，周边一座采用条形基础的4层居民楼因隧道施工可能受到影响，施工单位采用了锚杆静压桩法进行加固。在基础上每隔一定距离设置锚杆，将预制的钢筋混凝土桩通过锚杆静压入地基中，桩长根据地质条件和基础加固要求确定，一般为5-10米。通过该方法，有效提高了居民楼基础的承载能力，减少了因隧道施工引起的基础沉降风险。对于筏板基础和箱形基础的建（构）筑物，可采用注浆加固法。通过在基础周边或内部钻孔，将水泥浆、化学浆液等注入地基土体中，使土体与浆液发生化学反应，形成强度较高的结石体，从而提高地基土体的强度和密实度，增强基础的稳定性。在某大断面小净距隧道穿越商业区施工时，周边一座采用筏板基础的商业建筑，为防止隧道施工对其基础造成影响，采用了注浆加固法。在筏板基础周边均匀布置注浆孔，注浆孔间距根据地基土体的性质和加固要求确定，一般为1-2米。采用水泥-水玻璃双液浆进行注浆，通过控制注浆压力和注浆量，使浆液均匀地扩散到地基土体中，有效改善了地基土体的力学性能，保障了商业建筑基础的稳定。设置隔离桩也是一种有效的保护措施，隔离桩能够有效阻挡隧道施工引起的土体变形和应力传递，减少对周边建（构）筑物的影响。常见的隔离桩有钻孔灌注桩、钢板桩、地下连续墙等。钻孔灌注桩是通过钻孔设备在土体中钻孔，然后放入钢筋笼并浇筑混凝土形成桩体。