天水至平凉铁路六盘山隧道工程施工风险的精准识别与科学管控研究

天水至平凉铁路六盘山隧道工程施工风险的精准识别与科学管控研究一、引言1.1研究背景与意义隧道工程作为交通建设的关键组成部分，在现代交通运输体系中占据着举足轻重的地位。随着全球交通基础设施建设的持续推进，隧道工程的数量和规模不断攀升。在山区、丘陵等地形复杂的区域，隧道能够有效克服地形障碍，缩短交通路线，提高交通运输效率，加强区域间的经济联系与交流。例如，在我国西部地区，众多隧道的建成使得原本交通不便的山区与外界的联系更加紧密，促进了当地资源的开发和经济的发展。同时，隧道工程还广泛应用于城市轨道交通、水利水电等领域，对于改善城市交通拥堵状况、保障水资源合理利用等方面发挥着重要作用。天水至平凉铁路六盘山隧道工程是一项具有重要战略意义的交通基础设施建设项目。该隧道位于甘肃省华亭县六盘山山脉，全长16.725公里，是新建天平铁路第一特长小断面越岭隧道，也是天平铁路的控制性重点工程。其最高海拔高度达2650米，隧址地区山势陡峻，岭高沟深，地形条件极为复杂。隧道进口为山间峡谷地带，交通条件极差，坡陡路窄、弯道众多，遇雨、雪天气道路极易中断。为解决施工通道问题，隧道辅设了4座斜井，但这些斜井位于山涧沟谷中，乡村道路均无法直达，给施工物资运输和人员通行带来了极大困难。在施工过程中，六盘山隧道面临着诸多严峻挑战。涌水问题尤为突出，施工期间共发生9次较大涌水，涌水携带的泥沙堆积淹没洞段，严重影响施工进度，增加了施工成本和安全风险。同时，隧道内存在有害气体，对施工人员的身体健康构成威胁。此外，雨、雪季交通不畅，导致施工物资供应不及时，进一步阻碍了工程的顺利进行。对天水至平凉铁路六盘山隧道工程进行施工风险管理研究具有多方面的重要意义。从工程本身来看，全面、系统地识别和评估施工过程中可能出现的风险，能够为制定科学合理的风险应对措施提供依据，从而有效保障工程的顺利进行，确保工程按时完工，避免因风险事件导致的工期延误。这不仅有助于提高工程建设效率，还能降低工程成本，避免因风险事故造成的额外经济损失。在安全方面，施工风险管理研究能够提前发现潜在的安全隐患，制定相应的安全防护措施，减少安全事故的发生，保障施工人员的生命安全。隧道施工环境复杂，一旦发生安全事故，后果不堪设想。通过有效的风险管理，可以降低事故发生的概率，减轻事故的危害程度，为施工人员创造一个安全的作业环境。从社会影响角度而言，该隧道工程的顺利建成对于促进地区经济发展、加强区域间互联互通具有重要作用。风险管理研究能够确保工程质量和进度，使隧道早日投入使用，发挥其应有的社会效益，带动周边地区的经济繁荣，提高人民生活水平。因此，开展天水至平凉铁路六盘山隧道工程施工风险管理研究势在必行，具有重要的现实意义和应用价值。1.2国内外研究现状国外隧道工程施工风险管理研究起步较早，在理论和实践方面都取得了丰富的成果。国际隧道协会（ITA）于2004年发表了“隧道工程风险管理指南”，为隧道工程风险管理提供了系统性的指导框架。该指南涵盖了从隧道规划、设计到施工各个阶段的风险管理流程和方法，强调了早期主动风险管理的重要性，即在项目前期对可能出现的风险进行全面评估，并制定相应的风险减轻、降低和消除措施。在风险识别方面，国外学者采用了多种方法。如文献调研和案例分析相结合，通过对大量已建隧道工程的资料收集和实地考察，总结出常见的风险因素，包括地质条件复杂（如断层、溶洞等）、施工技术难题（如盾构机选型不当）、环境因素（如地震、洪水等自然灾害）以及人为因素（如管理不善、操作失误）等。在风险评估上，国外研究广泛运用定性与定量分析相结合的方法。定性分析主要依靠专家经验和判断，如德尔菲法，通过多轮专家问卷调查，对风险进行主观评价；定量分析则借助数学模型和统计方法，如蒙特卡洛模拟、层次分析法（AHP）等，对风险发生的概率和影响程度进行量化评估。蒙特卡洛模拟通过对风险因素的概率分布进行随机抽样，多次模拟项目的实施过程，从而得到风险事件发生的概率和可能造成的损失范围；层次分析法将复杂的风险问题分解为多个层次，通过两两比较确定各风险因素的相对重要性权重，进而对风险进行综合评估。在风险应对措施方面，国外研究注重针对性和有效性。针对地质风险，采用先进的地质勘察技术，如地质雷达、TSP超前地质预报系统等，提前探测地质情况，为施工方案的制定提供准确依据；在施工技术风险应对上，加强对施工人员的培训，提高其技术水平和操作熟练度，同时引进先进的施工设备和技术，如自动化盾构施工技术，提高施工效率和质量，降低风险。国内隧道工程施工风险管理研究虽起步相对较晚，但随着我国隧道建设规模的不断扩大，相关研究也取得了显著进展。在风险识别方面，国内学者结合我国隧道工程建设的实际特点，对风险因素进行了深入分析。除了考虑地质、施工、环境等常规因素外，还特别关注了我国隧道建设中可能面临的政策法规变化、征地拆迁困难等特殊风险因素。在风险评估方法上，国内在借鉴国外先进方法的基础上，也进行了创新和改进。例如，将模糊综合评价法与层次分析法相结合，充分考虑风险评估中的模糊性和不确定性，提高评估结果的准确性。模糊综合评价法通过建立模糊关系矩阵，对风险因素进行模糊评价，将定性评价转化为定量评价，与层次分析法确定的权重相结合，实现对隧道施工风险的综合评估。在风险应对方面，国内研究强调多部门协同合作和全过程管理。在施工前，加强对施工方案的论证和审查，充分考虑各种风险因素，制定合理的施工组织设计；施工过程中，建立完善的风险监测体系，利用信息化技术对风险进行实时监测和预警，如采用BIM技术建立隧道施工模型，对施工过程中的风险进行可视化模拟和分析，及时发现潜在风险并采取相应措施；同时，加强对施工人员的安全教育培训，提高其风险意识和应急处理能力。然而，当前隧道工程施工风险管理研究仍存在一些不足之处。在风险识别方面，虽然已经总结出了众多风险因素，但对于一些新兴技术应用（如隧道智能化施工技术）和复杂地质条件下（如深部岩体隧道）的风险因素识别还不够全面和深入。在风险评估上，现有的评估方法大多基于理想条件假设，对于实际施工中风险因素的动态变化和相互作用考虑不够充分，导致评估结果与实际情况存在一定偏差。在风险应对措施方面，虽然提出了多种应对策略，但在措施的实施效果评估和反馈调整机制方面还不够完善，难以根据实际情况及时优化风险应对方案。本研究将以天水至平凉铁路六盘山隧道工程为背景，针对现有研究的不足，深入分析隧道施工过程中的风险因素，采用更加科学合理的风险评估方法，结合实际情况制定切实可行的风险应对措施，并建立有效的风险管理体系，为隧道工程施工风险管理提供新的思路和方法。1.3研究内容与方法本研究将围绕天水至平凉铁路六盘山隧道工程施工风险管理展开全面而深入的探究，主要涵盖以下几个关键方面的内容：六盘山隧道施工风险识别：对隧道施工的地质条件、施工环境、施工技术、设备运行等方面进行全面分析，识别可能导致工程风险的各类因素，如涌水、有害气体、地质断层、施工工艺缺陷等。同时，考虑到外部因素对施工的影响，如政策法规变化、物资供应、周边环境等，全面梳理潜在风险点，为后续的风险评估和应对措施制定提供基础。六盘山隧道施工风险评估：运用科学合理的风险评估方法，对识别出的风险因素进行量化评估。通过收集相关数据，结合专家经验和判断，确定各风险因素发生的概率和可能造成的影响程度。采用层次分析法（AHP）、模糊综合评价法等方法，对风险进行综合评估，确定风险等级，明确主要风险和次要风险，为风险应对提供决策依据。六盘山隧道施工风险应对措施：根据风险评估结果，制定针对性的风险应对策略。对于高风险因素，采取风险规避、风险减轻或风险转移等措施。如针对涌水风险，采用超前地质预报、注浆堵水等技术手段进行风险减轻；对于有害气体风险，通过加强通风、气体监测等措施保障施工安全；对于物资供应风险，与可靠的供应商建立长期合作关系，签订供应合同，实现风险转移。对于低风险因素，采取风险接受策略，但仍需密切关注其发展变化。六盘山隧道施工风险管理体系构建：建立一套完善的风险管理体系，包括风险管理组织架构、风险管理制度、风险监测与预警机制等。明确各部门和人员在风险管理中的职责和权限，确保风险管理工作的有效实施。制定风险管理制度，规范风险识别、评估、应对等流程，使风险管理工作有章可循。建立风险监测与预警机制，利用信息化技术对风险进行实时监测，当风险指标达到预警阈值时，及时发出预警信号，以便采取相应措施。在研究方法上，本研究将综合运用多种方法，确保研究的科学性和可靠性：文献研究法：广泛查阅国内外关于隧道工程施工风险管理的相关文献资料，包括学术论文、研究报告、工程案例等。梳理隧道施工风险管理的理论和方法，了解国内外研究现状和发展趋势，为本研究提供理论支持和实践经验参考。通过对文献的分析，总结现有研究的不足，明确本研究的重点和方向。案例分析法：选取国内外类似地质条件和施工环境的隧道工程案例进行深入分析，总结其在施工风险管理方面的成功经验和失败教训。如对某山区隧道施工中涌水风险的应对案例进行分析，研究其采用的超前地质预报技术、堵水措施以及应急预案等，从中汲取有益的经验，应用到六盘山隧道工程施工风险管理中。同时，分析失败案例的原因，引以为戒，避免在本工程中出现类似问题。实地调研法：深入天水至平凉铁路六盘山隧道工程施工现场进行实地调研，与工程管理人员、技术人员和施工人员进行交流，了解工程施工的实际情况、存在的问题以及面临的风险。实地观察隧道施工过程，收集第一手资料，包括地质数据、施工进度、设备运行状况等，为风险识别和评估提供真实可靠的数据支持。通过实地调研，还可以了解工程现场对风险管理措施的执行情况，及时发现问题并进行调整。专家咨询法：邀请隧道工程领域的专家学者、资深工程师等组成专家咨询团队，对六盘山隧道施工风险识别、评估和应对措施等进行咨询和论证。专家凭借其丰富的经验和专业知识，对研究中遇到的问题提供专业意见和建议，帮助完善研究内容和方法。通过专家咨询，确保研究结果的科学性和合理性，使其更具实际应用价值。二、六盘山隧道工程概述2.1工程基本信息天水至平凉铁路六盘山隧道工程作为天平铁路的关键控制性工程，具有极其重要的战略地位和现实意义。该隧道位于甘肃省平凉市华亭县六盘山山脉，地理位置独特，处于我国地形地貌复杂多变的区域。其全长16719米，是国内单洞小断面最长的铁路隧道之一。隧道最高海拔高度达2650米，洞身最大埋深约720米，呈现出高海拔、深埋的显著特点。隧道进口位于华亭县麻庵乡三角城左侧河谷内，此处为山间峡谷地带，地形狭窄，坡陡路窄，弯道众多，且遇雨、雪天气道路极易中断，交通条件极差。虽有盘山乡村便道通至麻庵乡，但通行能力有限，严重制约着施工物资的运输和人员的往来。出口位于华亭县西华镇青林村，虽有乡村道路可以到达，但同样存在弯多、坡陡、路窄的问题，给工程建设带来诸多不便。从线路走向来看，全隧道除进口端365.05米位于R—1200m的曲线上，其它洞段均位于直线上。隧道全部段落均为下坡，坡率分别为5‰/2752m，13‰/13550m，6‰/400m，进口端576m为莲花台车站双线隧道，出口端47m为明洞。这种线路设计和坡度变化，在施工过程中对隧道的支护、排水等方面提出了严格要求。为了加快施工进度，提高施工效率，全隧采用长隧短打施工方案，共设置了5座斜井，均采用无轨运输方式。进口斜井（横洞）与线路夹角约为45°，与线路相交里程为DIK83+643，斜井综合坡度为0.5%，长度为203米，井口交通极为不便，弃碴条件差；1号赵家山斜井与线路夹角约为64°，与线路相交里程为DIK86+700，斜井综合坡度9.6%，长度1332m，道路可以通行，弃碴条件一般；2号湾湾河斜井与线路夹角约为48°，与线路相交里程为DIK89+500，斜井综合坡度为10.0%，长度为2122米，道路可以通行，弃碴条件一般；3号磨坪斜井在磨坪村附近，与线路夹角为45°，与线路相交里程为DIK93+000，综合坡度为10.6%，长度为1280m，道路可以通行，弃碴条件一般；4号山王沟斜井在山王沟附近，与线路夹角为44°21′13″，与线路相交里程为DIK96+700，综合坡度为8.5%，长度为729m，道路可以通行，弃碴条件一般。这些斜井的设置，在一定程度上缓解了施工工作面不足的问题，但由于它们或位于山涧内，或位于沟谷中，乡村道路均无法直达，增加了施工物资运输和人员通行的难度。该隧道的建设意义重大，它是天平铁路的控制性重点工程，天平铁路作为甘肃东部地区路网的重要组成部分，北接宝中铁路，可通过宝中、包兰铁路到达宁夏、内蒙古；南接陇海铁路，可通过陇海、兰新、兰青、青藏铁路，西至新疆、青海、西藏3省区，同时可南延至陇南，并与正在建设的兰渝线相接，从而通往四川、重庆两省市。六盘山隧道的建成，将为天平铁路的全线贯通奠定坚实基础，极大地改善甘肃东部地区的交通状况，加强区域间的经济联系与交流。它将为陇东地区煤炭资源的开发和利用打开新的战略通道，促进煤炭等资源的外运，带动相关产业的发展，对带动天水及陇东南区域经济社会的发展具有积极而深远的影响。同时，对于完善我国铁路网布局，提高铁路运输能力和效率，促进西部地区的经济发展和社会稳定，也具有不可忽视的重要作用。2.2工程施工特点2.2.1施工难度大天水至平凉铁路六盘山隧道工程施工难度极大，主要体现在以下几个方面：其一，隧道长度达16719米，属于特长隧道，如此长的隧道掘进距离，对施工技术和设备的持续作业能力提出了严苛要求。在施工过程中，随着掘进深度的增加，施工通风、排水、供电等辅助系统的难度和成本呈指数级上升。长距离的通风需要强大的通风设备和合理的通风布局，以确保隧道内施工人员能够获得充足的新鲜空气，同时排出施工过程中产生的有害气体和粉尘。排水方面，要及时有效地排出隧道内的涌水和施工废水，防止积水影响施工安全和进度。其二，隧道洞身最大埋深约720米，深埋隧道的地应力较大，围岩稳定性差，容易引发坍塌、岩爆等地质灾害。深埋隧道的施工需要更加先进的支护技术和施工工艺，以确保在高应力环境下围岩的稳定。在开挖过程中，需要根据地质条件及时调整支护参数，采用高强度的支护材料和合理的支护结构，如锚杆、锚索、钢支撑等联合支护，以增强围岩的承载能力，防止围岩变形和坍塌。其三，隧道穿越多条断裂带和不整合接触带，如通过3条断裂带（约1200m）、2条不整合接触带，这些区域岩体破碎，节理裂隙发育，地质条件极其复杂。在穿越这些区域时，施工难度和风险急剧增加，容易出现涌水、突泥等不良地质现象，严重威胁施工安全和工程进度。为了安全穿越这些断裂带和不整合接触带，需要采用超前地质预报技术，提前探测地质情况，制定针对性的施工方案。如采用超前注浆加固技术，对破碎岩体进行加固，提高岩体的整体性和稳定性；采用合理的开挖方法，如CD法、CRD法等，减少对围岩的扰动，确保施工安全。2.2.2地质条件复杂六盘山隧道工程的地质条件极为复杂，给施工带来了诸多挑战。从地层分布来看，隧道途经第四系松散层，上第三系泥岩、白垩系下统砂岩夹泥岩、三叠系下统砂岩夹砾岩，局部夹页岩，震旦系硅质灰岩，断层角砾岩和断层泥砾等地层。不同地层的岩石力学性质差异较大，在施工过程中，需要根据不同地层的特点选择合适的施工方法和支护措施。泥岩地层遇水容易软化、膨胀，导致围岩变形和坍塌，因此在施工中需要加强防水措施，避免泥岩地层受水浸泡。在大地构造单元上，隧道位于六盘山褶皱带与鄂尔多斯地台两个大地构造单元，且以六盘山东麓断层（F5）分界，西南为六盘山褶皱带，东北为鄂尔多斯地台。这种复杂的地质构造使得隧道区多种构造交叉穿织、复合叠置，褶曲、断裂较为发育，主体构造下向以北西向为主，与当地山脉走向基本一致。受构造影响，带内地貌切割剧烈，山大沟深，地形崎岖，增加了施工的难度和风险。在断层附近，岩体破碎，地应力分布不均匀，容易引发坍塌、涌水等事故。隧道区地下水分布形式主要有风化裂隙水，构造裂隙水及岩溶水，水文地质条件复杂。地下水的存在不仅会影响围岩的稳定性，还会增加施工过程中的涌水风险。隧道涌水量预测显示，不同洞段的涌水量差异较大，部分洞段为中等富水区或弱富水区。如DIK83+498～DIK86+750段为中等富水区，预测单位正常涌水量5753m³/d，最大涌水量17259m³/d。大量的涌水会淹没施工场地，损坏施工设备，延误施工进度，甚至威胁施工人员的生命安全。因此，在施工过程中，需要加强水文地质勘察，采取有效的排水和堵水措施，确保施工安全。2.2.3施工环境恶劣该隧道施工环境恶劣，对工程建设产生了多方面的不利影响。从地形地貌来看，隧址地区山势陡峻，岭高沟深，地面高程1530～2570m，相对高差300～800m，丘坡自然坡度较陡，一般30°～55°。这种复杂的地形条件使得施工场地布置困难，施工便道修筑难度大。施工便道需要穿越陡峭的山坡和深沟，需要进行大量的土石方开挖和边坡防护工程，不仅增加了施工成本，还容易受到自然灾害的影响，如滑坡、泥石流等，导致便道中断，影响施工物资的运输和人员的通行。隧道进口为山间峡谷地带，交通条件极差，坡陡路窄、弯道众多，遇雨、雪天气道路极易中断。虽有盘山乡村便道通至麻庵乡，但通行能力有限，严重制约着施工物资的运输和人员的往来。出口虽有乡村道路可以到达，但同样存在弯多、坡陡、路窄的问题。在雨、雪季，道路湿滑，车辆行驶困难，容易发生交通事故，导致施工物资供应不及时，影响施工进度。此外，六盘山隧道穿越六盘山核心区，区内为大面积分布的人工林地和天然灌木、草丛，生态环境脆弱。隧道施工时，需对地下水的排放进行控制，限量排放，以避免地下水过度排放对生态环境产生影响。施工过程中产生的废渣、废水、废气等也需要进行妥善处理，以减少对周边生态环境的破坏。这在一定程度上增加了施工的复杂性和成本，需要施工单位采取有效的环保措施，实现工程建设与生态环境保护的协调发展。2.3工程施工难点分析2.3.1涌水突泥风险高涌水突泥是六盘山隧道施工中面临的最突出难点之一，对工程安全和进度构成了严重威胁。从水文地质条件来看，隧道区地下水分布形式多样，包括风化裂隙水、构造裂隙水及岩溶水，且水量丰富。隧道涌水量预测结果显示，多个洞段涌水量较大，如DIK83+498～DIK86+750段为中等富水区，预测单位正常涌水量5753m³/d，最大涌水量17259m³/d。如此大的涌水量在施工过程中极易引发涌水事故。在实际施工中，涌水突泥问题频繁出现。2009年7月5日，2#斜井首现涌水，施工单位及监理虽坚持在涌水环境中作业，但涌水给施工带来了诸多不便，增加了施工难度和安全风险。2010年8月24日10时，3#斜井掌子面突然涌水，至28日，水面淹至斜井达200m，大量涌水淹没了施工区域，导致施工设备被浸泡，施工被迫中断，不仅造成了设备损坏和经济损失，还延误了工期。2011年7月18日，开挖至DIK85+165处时掌子面又大量涌水，受其影响，围岩失稳，进一步加剧了施工风险。2011年9月15日，3#斜井平凉方向正洞开挖至DIK93+390时涌水量巨大，淹井达330米，再次对施工造成了严重影响。2014年5月21日22时，隧道在DK91+284处穿越断裂核心带时，掌子面出现腔洞，伴黑色水流出，随后水流发生断层角砾突涌，造成掌子面发生泥石流堆积；6月2日14时30分，工人正在进行断层注浆加固时，靠近掌子面的初支开裂，随后出现突泥突水，并逐渐增大，到6月3日，突泥堆积淹没洞段长达275m，注浆设备被埋。经测算施工期间隧道涌水量累计4300万立方米，突泥量1000余m³，造成延期抽水44个月，导致进口工期延期抽水13个月，直接经济损失5831万元。这些涌水突泥事件的发生，主要是由于隧道穿越了多条断裂带和不整合接触带，这些区域岩体破碎，节理裂隙发育，为地下水的储存和运移提供了良好的通道。当地下水流经这些破碎岩体时，在施工扰动的作用下，容易引发涌水突泥事故。此外，隧道上方地表水系发达，如在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩，地表水通过裂隙渗透到隧道内，进一步增加了涌水的风险。涌水突泥不仅会淹没施工场地，损坏施工设备，延误施工进度，还可能导致隧道坍塌，威胁施工人员的生命安全。2.3.2存在有毒气体威胁隧道施工过程中存在有毒气体威胁，对施工人员的身体健康和生命安全构成了潜在风险。2012年11月6日，2#斜井工区正洞天水方向开挖至DIK90+673时，2#斜井施工队四名施工在最前沿的工人突然呕吐、昏迷，隧道出现刺鼻气味。经检测，隧道内存在硫化氢等有毒气体。这些有毒气体的产生，与隧道所处的地质条件密切相关。隧道穿越的地层中可能含有一些矿物质，在施工过程中，这些矿物质与空气、水等发生化学反应，产生有毒气体。如含硫地层在氧化作用下可能产生硫化氢气体。有毒气体的存在给施工带来了极大的困难。一旦有毒气体浓度超标，施工人员吸入后会对呼吸系统、神经系统等造成损害，导致中毒症状，严重时甚至会危及生命。在发现有毒气体后，铁一院监理有限公司陈建平总监下达工程暂停令，当日封闭掌子面，建设、监理、设计、施工单位四方聚集一起，进行检测、监控。经过3个月与毒害气体斗争，硫化氢气体阴影才逐渐消除，施工才开始正常化。这期间，不仅施工进度受到严重影响，还增加了工程成本，需要投入大量的人力、物力和财力用于气体检测、通风换气等措施，以确保施工环境安全。为了保障施工人员的安全，需要加强对有毒气体的监测，配备专业的检测设备，实时监测隧道内气体浓度。同时，要加强通风系统建设，确保隧道内空气流通，及时排出有毒气体。对施工人员进行安全教育培训，使其了解有毒气体的危害和防护措施，提高自我保护意识。2.3.3地质条件复杂多变六盘山隧道地质条件复杂多变，是施工过程中的又一重大难点。从地层分布来看，隧道途经第四系松散层，上第三系泥岩、白垩系下统砂岩夹泥岩、三叠系下统砂岩夹砾岩，局部夹页岩，震旦系硅质灰岩，断层角砾岩和断层泥砾等地层。不同地层的岩石力学性质差异显著，这给施工带来了诸多挑战。泥岩地层遇水后容易软化、膨胀，导致围岩稳定性降低，增加了坍塌的风险；砂岩夹砾岩地层则可能存在节理裂隙发育的情况，使得岩体完整性较差，在施工过程中容易发生掉块、坍塌等事故。在大地构造单元上，隧道位于六盘山褶皱带与鄂尔多斯地台两个大地构造单元，且以六盘山东麓断层（F5）分界，西南为六盘山褶皱带，东北为鄂尔多斯地台。这种复杂的地质构造使得隧道区多种构造交叉穿织、复合叠置，褶曲、断裂较为发育，主体构造下向以北西向为主，与当地山脉走向基本一致。受构造影响，带内地貌切割剧烈，山大沟深，地形崎岖。隧道穿越3条断裂带（约1200m）、2条不整合接触带，这些区域岩体破碎，地应力分布不均匀，在施工过程中容易引发坍塌、涌水、突泥等地质灾害。在穿越断层时，由于断层带岩体破碎，地下水活动频繁，涌水突泥的风险极高；而在褶曲部位，岩层的弯曲变形可能导致围岩应力集中，增加坍塌的可能性。地质条件的复杂多变要求施工单位在施工前必须进行详细的地质勘察，采用先进的地质勘探技术，如地质雷达、TSP超前地质预报系统等，提前了解地质情况，为施工方案的制定提供准确依据。在施工过程中，要根据地质条件的变化及时调整施工方法和支护参数，确保施工安全。2.3.4施工场地狭窄施工场地狭窄是六盘山隧道工程面临的实际困难之一，对施工的物资堆放、设备停放和人员活动空间造成了严重限制。隧道进口位于华亭县麻庵乡三角城左侧河谷内，此处为山间峡谷地带，地形极为狭窄，坡陡路窄，弯道众多，遇雨、雪天气道路极易中断。虽有盘山乡村便道通至麻庵乡，但通行能力有限，且施工场地面积狭小，难以满足大型施工设备的停放和物资的堆放需求。施工设备如装载机、挖掘机等体积较大，在狭窄的场地内难以施展，影响施工效率。施工所需的大量物资，如钢材、水泥、砂石等，也因场地狭窄无法进行合理堆放，容易造成物资混乱，增加管理难度。隧道出口位于华亭县西华镇青林村，虽有乡村道路可以到达，但同样存在弯多、坡陡、路窄的问题，施工场地条件也不理想。出口处的施工场地同样受到地形限制，无法提供足够的空间用于施工活动。施工场地狭窄还导致施工人员的生活空间受到挤压，影响施工人员的工作和生活舒适度，进而可能对施工人员的工作积极性和工作效率产生负面影响。为了解决施工场地狭窄的问题，施工单位需要合理规划施工场地，充分利用有限的空间。可以采用立体式的物资堆放方式，搭建多层物资存放架，提高空间利用率；对于施工设备，可以采用临时租赁场地或在附近寻找合适空地进行停放的方式，缓解施工场地的压力。同时，加强施工现场的管理，确保施工场地的整洁和有序，减少因场地混乱导致的施工事故和效率低下问题。三、隧道工程施工风险识别3.1风险识别方法风险识别是隧道施工风险管理的首要环节，精准识别风险对于后续的风险评估和应对措施制定至关重要。在隧道施工风险识别中，常用的方法包括头脑风暴法、检查表法、故障树分析法等，这些方法各有特点和适用场景。头脑风暴法是一种激发群体创造力的方法，在隧道施工风险识别中应用广泛。通过召集隧道工程领域的专家、技术人员、管理人员以及有丰富施工经验的一线工人等相关人员，召开专题会议。在会议上，主持人以明确的方式向所有参与者阐明与隧道施工风险有关的问题，并说明会议规则，尽力营造融洽轻松的会议气氛。参与者们“自由”地提出尽可能多的风险因素和潜在风险事件，彼此之间不对他人的发言作任何点评与回应，以充分激发创造性思维，产生富有创见性的思想“火花”。例如，在对六盘山隧道施工风险进行头脑风暴时，专家们可能提出涌水突泥、地质断层、有毒气体、施工设备故障、物资供应中断等风险因素。头脑风暴法的优点在于操作简便，能通过信息交流，让参与者捕捉瞬间的思路，快速收集大量潜在风险信息，提高工作效率，获取的信息量大、考虑的因素多，所提供的风险识别结果较为全面和广泛。然而，该方法也存在一定局限性，若选择的专家人数少或代表性不足，可能导致风险识别不够全面；而且讨论过程中可能会受到个别权威人士观点的影响，使一些独特的风险观点被忽视。检查表法是依据以往隧道工程施工的经验和相关标准规范，预先设计一份包含各类常见风险因素的清单。在对六盘山隧道进行风险识别时，对照清单内容，结合该隧道的实际施工情况，如地质条件、施工技术、施工环境等，逐一检查和判断是否存在清单中的风险因素。检查表中可能涵盖地质风险，如地层岩性、地质构造、地下水情况等；施工技术风险，如施工方法选择、支护结构设计、爆破作业等；设备风险，如施工设备的可靠性、设备维护保养等；环境风险，如周边地形地貌、气候条件、生态环境等；管理风险，如施工组织管理、人员培训、安全管理制度等方面的风险因素。检查表法的优势在于操作简便，覆盖面广，能够系统地发现项目中潜在的风险点，可快速对隧道施工风险进行初步筛查。但它的缺点是缺乏灵活性，对于一些特殊的、新出现的风险因素可能无法及时识别，且依赖于以往经验和清单的完整性，如果清单不完善，可能遗漏重要风险。故障树分析法（FTA）是一种从结果到原因的演绎推理分析方法。以隧道施工中可能出现的某种事故或风险事件作为顶事件，如隧道坍塌、涌水突泥等，然后逐步分析导致顶事件发生的各种直接和间接原因，将这些原因作为中间事件和底事件，通过逻辑门（与门、或门等）将它们连接起来，构建成一棵倒立的树状逻辑因果关系图，即故障树。在分析六盘山隧道涌水突泥风险时，将涌水突泥作为顶事件，导致涌水突泥的原因可能有地质构造复杂（存在断层、溶洞等，用与门连接，因为只有同时存在这些复杂地质构造才更易引发涌水突泥）、地下水丰富（与门连接，丰富的地下水是涌水突泥的必要条件之一）、超前地质预报不准确（或门连接，只要超前地质预报不准确就可能无法提前采取有效措施应对涌水突泥）、施工方法不当（或门连接，不当的施工方法也可能诱发涌水突泥）等中间事件和底事件。通过对故障树的定性和定量分析，可以确定导致风险事件发生的最小割集（即导致顶事件发生的最基本原因组合）和最小径集（即防止顶事件发生的最基本措施组合），从而找出系统的薄弱环节，为制定风险控制措施提供依据。故障树分析法能够深入分析风险事件的因果关系，直观地展示风险形成机制，有助于全面、系统地识别风险因素及其相互关系，可进行定性和定量分析，评估风险发生的概率和影响程度。但该方法对分析人员的专业知识和经验要求较高，构建故障树的过程较为复杂，需要准确把握风险事件之间的逻辑关系，且对于一些难以量化的风险因素分析存在一定困难。3.2地质风险3.2.1断层与破碎带六盘山隧道穿越多个地质构造复杂区域，断层与破碎带的存在是不容忽视的重大地质风险。隧道位于六盘山褶皱带与鄂尔多斯地台两个大地构造单元，以六盘山东麓断层（F5）分界。区域内褶曲、断裂较为发育，主体构造下向以北西向为主，与当地山脉走向基本一致。隧道具体穿越3条断裂带（约1200m）、2条不整合接触带。这些断层与破碎带区域岩体破碎，节理裂隙发育，岩体完整性遭到严重破坏，力学性质极差。在断层附近，地应力分布极不均匀，由于构造运动的影响，断层两侧岩体受到强烈挤压、错动，导致应力集中现象明显。这种应力集中会使得围岩在施工过程中更容易发生变形和破坏。当隧道开挖扰动到断层区域时，原本处于相对平衡状态的应力场被打破，围岩会迅速向隧道内变形，严重时可能引发坍塌事故。破碎带中的岩体由于破碎程度高，颗粒之间的粘结力较弱，自稳能力极差。在没有有效支护的情况下，一旦开挖暴露，岩体就会失去支撑，发生掉落、坍塌等现象。如在某类似地质条件的隧道施工中，当开挖至断层破碎带时，由于对地质情况预估不足，支护措施未能及时跟上，导致掌子面突然坍塌，造成了施工人员伤亡和施工设备损坏，工期延误数月之久。断层与破碎带还会增加施工过程中的涌水突泥风险。由于岩体破碎，节理裂隙成为地下水储存和运移的良好通道，地下水在压力作用下，会沿着这些通道涌入隧道。当涌水量较大时，就会引发突泥现象，大量泥沙和水混合涌入隧道，淹没施工场地，损坏施工设备，对施工安全和进度构成严重威胁。3.2.2涌水突泥涌水突泥是六盘山隧道施工中最为突出的地质风险之一，给工程带来了巨大的挑战。从水文地质条件来看，隧道区地下水分布形式多样，包括风化裂隙水、构造裂隙水及岩溶水，且水量丰富。隧道涌水量预测结果显示，多个洞段涌水量较大，如DIK83+498～DIK86+750段为中等富水区，预测单位正常涌水量5753m³/d，最大涌水量17259m³/d。如此大的涌水量在施工过程中极易引发涌水事故。在实际施工中，涌水突泥问题频繁出现。2009年7月5日，2#斜井首现涌水；2010年8月24日10时，3#斜井掌子面突然涌水，至28日，水面淹至斜井达200m；2011年7月18日，开挖至DIK85+165处时掌子面又大量涌水；2011年9月15日，3#斜井平凉方向正洞开挖至DIK93+390时涌水量巨大，淹井达330米；2014年5月21日22时，隧道在DK91+284处穿越断裂核心带时，掌子面出现腔洞，伴黑色水流出，随后水流发生断层角砾突涌，造成掌子面发生泥石流堆积；6月2日14时30分，工人正在进行断层注浆加固时，靠近掌子面的初支开裂，随后出现突泥突水，并逐渐增大，到6月3日，突泥堆积淹没洞段长达275m，注浆设备被埋。经测算施工期间隧道涌水量累计4300万立方米，突泥量1000余m³，造成延期抽水44个月，导致进口工期延期抽水13个月，直接经济损失5831万元。这些涌水突泥事件的发生，主要是由于隧道穿越了多条断裂带和不整合接触带，这些区域岩体破碎，节理裂隙发育，为地下水的储存和运移提供了良好的通道。当地下水流经这些破碎岩体时，在施工扰动的作用下，容易引发涌水突泥事故。此外，隧道上方地表水系发达，如在DIK84+930附近前河穿越隧道正上方，在DIK85+160附近河流距线路中线约250m，在断层线上距离线路430m左右的部位水系发达，地表岩性为砂岩夹砾岩，地表水通过裂隙渗透到隧道内，进一步增加了涌水的风险。涌水突泥不仅会淹没施工场地，损坏施工设备，延误施工进度，还可能导致隧道坍塌，威胁施工人员的生命安全。3.2.3有害气体有害气体的存在是六盘山隧道施工面临的又一地质风险，对施工人员的生命安全和施工进度造成了严重威胁。2012年11月6日，2#斜井工区正洞天水方向开挖至DIK90+673时，2#斜井施工队四名施工在最前沿的工人突然呕吐、昏迷，隧道出现刺鼻气味。经检测，隧道内存在硫化氢等有毒气体。这些有害气体的产生，与隧道所处的地质条件密切相关。隧道穿越的地层中可能含有一些矿物质，在施工过程中，这些矿物质与空气、水等发生化学反应，产生有毒气体。如含硫地层在氧化作用下可能产生硫化氢气体。有害气体的存在给施工带来了极大的困难。一旦有毒气体浓度超标，施工人员吸入后会对呼吸系统、神经系统等造成损害，导致中毒症状，严重时甚至会危及生命。在发现有毒气体后，铁一院监理有限公司陈建平总监下达工程暂停令，当日封闭掌子面，建设、监理、设计、施工单位四方聚集一起，进行检测、监控。经过3个月与毒害气体斗争，硫化氢气体阴影才逐渐消除，施工才开始正常化。这期间，不仅施工进度受到严重影响，还增加了工程成本，需要投入大量的人力、物力和财力用于气体检测、通风换气等措施，以确保施工环境安全。为了保障施工人员的安全，需要加强对有毒气体的监测，配备专业的检测设备，实时监测隧道内气体浓度。同时，要加强通风系统建设，确保隧道内空气流通，及时排出有毒气体。对施工人员进行安全教育培训，使其了解有毒气体的危害和防护措施，提高自我保护意识。3.2.4高地应力高地应力是深埋隧道施工中常见的地质风险，六盘山隧道洞身最大埋深约720米，高地应力问题不容忽视。在高地应力环境下，隧道围岩承受着巨大的压力，当隧道开挖后，围岩的应力平衡被打破，应力重新分布。由于应力集中，围岩会产生较大的变形，甚至出现岩爆等现象。岩爆是高地应力条件下岩石突然发生脆性破坏，释放大量能量，产生岩石弹射、爆裂等现象。岩爆发生时，岩石碎片会高速弹出，对施工人员和设备造成严重伤害。在某深埋隧道施工中，就曾发生过岩爆事故，岩爆产生的岩石碎片击中了施工人员，导致多人受伤，施工设备也遭到不同程度的损坏。高地应力还会导致隧道围岩的塑性变形。当围岩所受应力超过其屈服强度时，围岩会发生塑性流动，使隧道的支护结构承受过大的压力，导致支护结构变形、损坏。如果支护结构无法承受围岩的压力，就会引发隧道坍塌事故。为了应对高地应力风险，在施工前需要对隧道区域的地应力进行详细的测量和分析，了解地应力的大小、方向和分布规律。在施工过程中，根据高地应力情况，合理选择施工方法和支护参数。采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破技术，减少对围岩的扰动；加强支护结构的强度和刚度，采用锚杆、锚索、钢支撑等联合支护方式，提高围岩的稳定性。同时，加强对隧道围岩变形和应力的监测，及时掌握围岩的变化情况，以便及时调整支护措施。3.3施工技术风险3.3.1施工方案不合理施工方案是隧道工程施工的核心指导文件，其合理性直接关系到工程的安全、质量和进度。若施工方案不合理，将为工程带来严重风险。在六盘山隧道施工中，若施工方案未能充分考虑隧道的地质条件、地形地貌以及施工环境等因素，就可能导致施工方法选择不当。如在穿越断层破碎带时，若采用常规的开挖方法，而未采用CD法、CRD法等对围岩扰动较小的方法，就容易引发坍塌、涌水突泥等事故。不合理的施工方案还可能体现在施工顺序安排混乱上。在隧道施工中，不同的施工工序有着严格的先后顺序要求。初期支护应在开挖后及时进行，以确保围岩的稳定。若施工顺序颠倒，先进行二次衬砌，而忽视了初期支护，就会导致围岩在未得到有效支护的情况下长时间暴露，增加坍塌的风险。施工方案中对施工资源的配置不合理也会影响工程进度和质量。施工设备数量不足或性能不满足要求，就会导致施工效率低下，延误工期；施工人员配备不合理，专业技术人员缺乏，就会影响施工技术的实施效果，增加施工风险。3.3.2施工工艺不当施工工艺是隧道施工技术的具体实施手段，不当的施工工艺会给工程带来诸多问题。在六盘山隧道施工中，爆破作业是常用的施工工艺之一。若爆破参数设计不合理，如炸药用量过大、炮眼布置不当等，就会对围岩造成过度扰动，破坏围岩的稳定性，增加坍塌的风险。在某隧道施工中，由于爆破参数不合理，导致爆破后围岩出现大量裂缝，随后发生了局部坍塌，造成了施工人员伤亡和施工设备损坏。喷射混凝土施工工艺也是隧道施工中的关键环节。若喷射混凝土的配合比不合理，水泥用量不足或骨料级配不良，就会导致喷射混凝土的强度达不到设计要求，无法有效发挥支护作用。喷射混凝土的喷射厚度不足或喷射不均匀，也会影响支护效果。在隧道施工中，曾出现因喷射混凝土厚度不足，导致围岩变形过大，最终引发坍塌事故的案例。此外，在隧道支护施工中，锚杆、锚索的安装工艺不当也会影响支护效果。锚杆、锚索的长度不足、锚固力不够或安装位置不准确，就无法有效地将围岩与稳定岩体连接在一起，无法提供足够的支护力，增加隧道坍塌的风险。3.3.3施工设备故障施工设备是隧道施工的重要工具，设备故障会严重影响施工进度和安全。在六盘山隧道施工中，由于隧道施工环境恶劣，设备长时间在高湿度、高粉尘、高振动的环境下运行，容易出现故障。隧道内通风条件差，设备散热困难，容易导致设备过热损坏；隧道内的粉尘会进入设备内部，加速设备零部件的磨损，降低设备的使用寿命。施工设备的维护保养不到位也是导致设备故障的重要原因。若施工单位没有建立完善的设备维护保养制度，不定期对设备进行检查、维修和保养，就会使设备的潜在故障无法及时发现和排除，最终导致设备故障。在某隧道施工中，由于对盾构机的维护保养不到位，导致盾构机的刀具磨损严重，在施工过程中突然损坏，施工被迫中断，延误工期数月之久。施工设备的选型不当也会影响施工的顺利进行。在选择施工设备时，若没有充分考虑隧道的施工条件、工程规模和施工工艺等因素，选择的设备性能无法满足施工要求，就会在施工过程中出现各种问题。在长距离隧道施工中，若选择的通风设备风量不足，就无法满足隧道内的通风需求，导致施工人员缺氧、有害气体积聚等问题，影响施工人员的身体健康和施工安全。3.4施工管理风险施工管理在隧道工程建设中起着关键作用，管理环节出现问题将引发一系列风险，对工程的安全、质量、进度和成本产生严重影响。安全管理不到位是施工管理风险的重要体现。在隧道施工中，安全管理制度不完善会导致施工现场缺乏明确的安全规范和操作流程，施工人员在作业时容易出现违规行为。安全检查制度不健全，不能及时发现施工现场的安全隐患，如隧道支护结构的松动、施工用电的安全隐患等，这些隐患一旦引发事故，将造成严重的人员伤亡和财产损失。安全培训工作不到位，施工人员安全意识淡薄，对安全操作规程不熟悉，在面对突发安全事故时，无法采取有效的应急措施，进一步扩大事故的危害程度。在某隧道施工中，由于安全培训不足，施工人员在进行爆破作业时未按照规定操作，导致爆破事故发生，造成多名施工人员伤亡。质量管理不严格同样会带来严重后果。质量检验制度不完善，对施工材料、施工工艺和工程成品的质量检验不严格，可能导致不合格的材料用于工程建设，不符合质量标准的施工工艺被采用，从而影响工程质量。在隧道施工中，若对钢筋、水泥等材料的质量检验不严格，使用了质量不合格的材料，会降低隧道结构的强度和耐久性，增加隧道坍塌的风险。质量监督不到位，不能及时发现和纠正施工过程中的质量问题，使得质量问题逐渐积累，最终影响整个工程的质量。质量验收标准不明确或执行不严格，可能导致工程质量不符合设计要求，给隧道的运营带来安全隐患。进度管理不合理也是施工管理风险的重要方面。施工进度计划不合理，未充分考虑隧道施工的复杂地质条件、施工技术难度以及可能出现的风险因素，导致进度计划过于乐观，无法按时完成施工任务。在六盘山隧道施工中，由于地质条件复杂，涌水突泥等风险频繁出现，但施工进度计划未充分考虑这些因素，导致施工进度严重滞后。施工资源配置不足，如施工设备数量不足、施工人员短缺等，会影响施工效率，延误施工进度。施工过程中出现的突发事件，如自然灾害、设计变更等，若不能及时调整施工进度计划，也会导致工期延误。而工期延误不仅会增加工程成本，还可能影响隧道的按时交付使用，给后续的运营带来不利影响。施工成本管理不善也会引发风险。成本预算不准确，未充分考虑隧道施工中的各种费用，如材料费用、设备租赁费用、人工费用以及可能出现的风险应对费用等，导致成本预算过低，在施工过程中出现资金短缺的情况，影响工程的顺利进行。成本控制措施不力，在施工过程中不能严格控制各项费用的支出，如材料浪费、设备闲置等，会导致工程成本超支。在某隧道施工中，由于成本控制不力，施工材料浪费严重，设备闲置时间过长，使得工程成本大幅增加，超出预算。成本核算不及时或不准确，无法及时掌握工程成本的实际情况，不能为成本控制提供准确的依据，也会导致成本管理失控。3.5外部环境风险3.5.1自然灾害自然灾害是隧道施工中难以预测和抗拒的外部风险因素，对六盘山隧道工程的施工安全和进度构成了严重威胁。该地区位于我国地质构造复杂区域，地震、滑坡、泥石流等自然灾害时有发生。六盘山地区处于多个地质构造单元的交汇处，地壳运动活跃，地震风险较高。一旦发生地震，隧道围岩的稳定性将受到极大影响，可能导致隧道坍塌、衬砌结构破坏等严重后果。在某地震频发地区的隧道工程中，一次地震导致隧道衬砌出现多处裂缝，部分地段甚至发生坍塌，造成了巨大的经济损失和人员伤亡。隧道所在区域地形复杂，山势陡峻，岭高沟深，在强降雨、融雪等因素的作用下，容易引发滑坡和泥石流等地质灾害。滑坡和泥石流可能会掩埋施工场地、冲毁施工便道和临时设施，阻碍施工物资的运输，导致施工中断。如在雨、雪季，大量降水渗入地下，使山体岩土体的含水量增加，抗剪强度降低，容易引发滑坡。2010年，某隧道施工期间遭遇暴雨，引发了大规模的泥石流，泥石流冲进施工场地，损坏了大量施工设备和材料，施工被迫停止了数月之久。暴雨还可能导致隧道涌水风险增加。大量雨水通过地表径流和地下渗透进入隧道，使隧道内涌水量急剧增大，超过排水系统的承受能力，从而引发涌水事故，淹没施工场地，威胁施工人员的生命安全。3.5.2周边环境影响周边环境因素对六盘山隧道施工也产生了不容忽视的影响。隧道穿越六盘山核心区，区内为大面积分布的人工林地和天然灌木、草丛，生态环境脆弱。隧道施工过程中，不可避免地会对周边生态环境造成一定破坏，如施工活动可能导致植被破坏、水土流失等问题。而生态环境的破坏又可能引发一系列连锁反应，进一步影响隧道施工。植被破坏后，土壤失去了植被的保护，在雨水冲刷下容易发生水土流失，导致隧道周边土体稳定性降低，增加了滑坡、坍塌等风险。隧道施工还可能受到周边居民和建筑物的影响。施工过程中产生的噪音、粉尘等污染物，会对周边居民的生活造成干扰，引发居民的不满和投诉。若处理不当，可能导致施工受阻，影响施工进度。施工活动对周边建筑物的安全也可能产生威胁，如施工引起的地面振动、沉降等，可能导致周边建筑物出现裂缝、倾斜等情况，引发纠纷和赔偿问题。3.5.3政策法规变化政策法规的变化是隧道施工外部环境风险的重要组成部分，对六盘山隧道工程的建设产生了多方面的影响。在隧道施工过程中，环保政策法规日益严格，对隧道施工的环保要求不断提高。施工单位需要采取更加严格的环保措施，以减少施工对环境的影响。如在废水处理方面，要求施工单位对施工废水进行严格处理，达到排放标准后方可排放；在粉尘控制方面，需要采用先进的防尘设备和技术，降低施工粉尘对周边环境的污染。这些环保要求的提高，增加了施工单位的环保成本和管理难度。若施工单位不能及时满足环保政策法规的要求，可能面临罚款、停工整顿等处罚，严重影响施工进度。此外，土地政策、安全法规等方面的变化也会对隧道施工产生影响。土地政策的调整可能导致征地拆迁工作出现困难，影响施工场地的交付和施工的顺利进行。安全法规的更新可能要求施工单位加强安全管理，增加安全投入，如提高安全防护设施的标准、加强施工人员的安全培训等。这些政策法规的变化，要求施工单位密切关注政策动态，及时调整施工管理策略，以适应政策法规的要求，降低政策法规变化带来的风险。四、六盘山隧道工程施工风险评估4.1风险评估方法选择在隧道工程施工风险评估领域，层次分析法（AHP）和模糊综合评价法是两种常用且具有重要价值的方法，它们在六盘山隧道施工风险评估中展现出独特的适用性。层次分析法作为一种简便且有效的决策方法，尤其适用于多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题。在隧道施工风险评估中，其应用步骤具有系统性和逻辑性。第一步是建立层次结构模型，将六盘山隧道施工风险评估这一复杂问题，按照目标层、准则层和指标层进行分解。目标层为隧道施工风险评估，准则层可涵盖地质风险、施工技术风险、施工管理风险和外部环境风险等主要风险类别，指标层则进一步细化，如地质风险下包含断层与破碎带、涌水突泥、有害气体、高地应力等具体指标。通过这种层次化的结构构建，能够清晰地展现各风险因素之间的隶属关系和逻辑联系，为后续的分析提供清晰的框架。第二步是构造判断矩阵，运用9标度法，邀请隧道工程领域的专家对同一层次各因素的相对重要性进行两两比较判断。对于地质风险中的断层与破碎带和涌水突泥这两个因素，专家根据其在六盘山隧道施工中的危害程度、发生概率等因素，判断涌水突泥比断层与破碎带稍微重要，在判断矩阵中相应位置赋值为3。通过多轮专家调查，获取全面且准确的判断数据，进而计算出各因素的权重，以确定每个风险因素在整体风险中的相对重要程度。第三步进行层次单排序和总排序，并开展一致性检验。层次单排序是计算同一层次中各因素对于上一层次某因素的相对重要性排序权值，总排序则是计算同一层次所有因素对于最高层次（目标层）相对重要性的排序权值。在这个过程中，通过一致性检验确保判断矩阵的合理性和可靠性。若判断矩阵通过一致性检验，说明专家的判断具有逻辑性和一致性，计算出的权重能够真实反映各风险因素的重要程度；若未通过检验，则需要重新调整判断矩阵，直到满足一致性要求。模糊综合评价法是基于模糊数学的综合评标方法，具有结果清晰、系统性强的特点，能够有效解决风险评估中模糊、难以量化的问题。在六盘山隧道施工风险评估中，首先要建立因素集，将隧道施工过程中识别出的所有风险因素，如断层与破碎带、施工方案不合理、安全管理不到位、自然灾害等，作为因素集的元素。然后建立权重集，权重集的确定可以结合层次分析法计算出的各风险因素权重，也可以通过专家打分等其他方法，以反映各风险因素在总体风险中的重要程度。接着建立评价集，通常将风险等级划分为“很低、低、一般、高、很高”五个等级，形成评价集。在此基础上，建立一阶模糊综合评价模型，通过对每个风险因素进行模糊评价，确定其隶属于各个风险等级的程度，形成模糊关系矩阵。对于“涌水突泥”风险因素，邀请专家对其发生可能性和影响程度进行评价，得到其在“很低、低、一般、高、很高”五个等级上的隶属度，如[0.1,0.2,0.3,0.3,0.1]。再通过模糊合成运算，得到各准则层因素的模糊综合评价结果。最后建立二阶模糊综合评价模型，将各准则层的模糊综合评价结果与权重集进行模糊合成运算，得到整个隧道施工风险的综合评价结果。根据评价结果，确定六盘山隧道施工风险所处的等级，为风险应对措施的制定提供科学依据。将层次分析法和模糊综合评价法结合应用于六盘山隧道施工风险评估，能够充分发挥两者的优势。层次分析法可以确定各风险因素的相对重要性权重，为模糊综合评价法提供权重依据；模糊综合评价法能够处理风险评估中的模糊性和不确定性，使评估结果更加客观、准确。这种结合方法在复杂的隧道施工风险评估中具有更高的适用性和可靠性，能够为隧道施工风险管理提供更有效的决策支持。4.2风险因素权重确定为了确定各风险因素的权重，本研究采用层次分析法（AHP），通过构建判断矩阵并进行一致性检验，来明确各风险因素在总体风险中的相对重要程度。首先，建立隧道施工风险评估的层次结构模型。目标层为隧道施工风险评估，准则层包括地质风险（B_1）、施工技术风险（B_2）、施工管理风险（B_3）和外部环境风险（B_4）。指标层则是对准则层的进一步细化，地质风险下包含断层与破碎带（C_{11}）、涌水突泥（C_{12}）、有害气体（C_{13}）、高地应力（C_{14}）；施工技术风险包含施工方案不合理（C_{21}）、施工工艺不当（C_{22}）、施工设备故障（C_{23}）；施工管理风险包含安全管理不到位（C_{31}）、质量管理不严格（C_{32}）、进度管理不合理（C_{33}）、成本管理不善（C_{34}）；外部环境风险包含自然灾害（C_{41}）、周边环境影响（C_{42}）、政策法规变化（C_{43}）。接着，运用9标度法构造判断矩阵。邀请隧道工程领域的10位专家，包括资深工程师、高校隧道工程专业教授以及经验丰富的项目经理等，对同一层次各因素的相对重要性进行两两比较判断。以准则层为例，对于地质风险和施工技术风险，专家们根据六盘山隧道的实际情况，考虑到地质条件的极端复杂性以及施工技术在应对地质风险时的重要性，判断地质风险比施工技术风险稍微重要，在判断矩阵中相应位置赋值为3。经过多轮调查和数据汇总，得到准则层的判断矩阵A：A=\begin{pmatrix}1&3&5&4\\\frac{1}{3}&1&3&2\\\frac{1}{5}&\frac{1}{3}&1&\frac{1}{2}\\\frac{1}{4}&\frac{1}{2}&2&1\end{pmatrix}计算判断矩阵A每行所有元素的几何平均值，如第一行：\sqrt[4]{1\times3\times5\times4}\approx3.634。对这些几何平均值进行归一化处理，得到各准则层因素的权重向量W_A：W_A=(0.546,0.260,0.090,0.104)。然后计算判断矩阵的最大特征根\lambda_{max}，通过公式\lambda_{max}=\frac{1}{n}\sum_{i=1}^{n}\frac{(AW)_i}{W_i}，其中n为矩阵阶数，AW表示矩阵A与权重向量W_A的乘积。经计算，\lambda_{max}\approx4.142。进行一致性检验，计算一致性指标CI：CI=\frac{\lambda_{max}-n}{n-1}，此处n=4，则CI=\frac{4.142-4}{4-1}\approx0.047。查找平均随机一致性指标RI，当n=4时，RI=0.90。计算一致性比例CR：CR=\frac{CI}{RI}，CR=\frac{0.047}{0.90}\approx0.052\lt0.1，说明判断矩阵A满足一致性检验要求，计算出的权重有效。同理，对指标层各因素进行类似的操作。以地质风险下的指标层为例，得到判断矩阵B_1：B_1=\begin{pmatrix}1&\frac{1}{3}&3&\frac{1}{2}\\3&1&5&2\\\frac{1}{3}&\frac{1}{5}&1&\frac{1}{4}\\2&\frac{1}{2}&4&1\end{pmatrix}计算得到权重向量W_{B1}=(0.164,0.475,0.086,0.275)，最大特征根\lambda_{max}\approx4.068，CI=\frac{4.068-4}{4-1}\approx0.023，CR=\frac{0.023}{0.90}\approx0.026\lt0.1，满足一致性检验。依次类推，完成对施工技术风险、施工管理风险和外部环境风险下指标层判断矩阵的构建、权重计算和一致性检验。最终得到各风险因素的权重结果如表1所示：准则层权重指标层权重组合权重地质风险（B_1）0.546断层与破碎带（C_{11}）0.1640.089涌水突泥（C_{12}）0.4750.259有害气体（C_{13}）0.0860.047高地应力（C_{14}）0.2750.150施工技术风险（B_2）0.260施工方案不合理（C_{21}）0.5390.140施工工艺不当（C_{22}）0.2770.072施工设备故障（C_{23}）0.1840.048施工管理风险（B_3）0.090安全管理不到位（C_{31}）0.4220.038质量管理不严格（C_{32}）0.2360.021进度管理不合理（C_{33}）0.1980.018成本管理不善（C_{34}）0.1440.013外部环境风险（B_4）0.104自然灾害（C_{41}）0.5240.054周边环境影响（C_{42}）0.2760.029政策法规变化（C_{43}）0.2000.021从组合权重结果可以看出，在六盘山隧道施工风险中，涌水突泥的组合权重最高，达到0.259，表明其在所有风险因素中相对重要程度最高，是最为关键的风险因素；其次是施工方案不合理，组合权重为0.140；地质风险中的高地应力和断层与破碎带也具有较高的权重，分别为0.150和0.089。这些主要风险因素将是后续风险应对措施制定的重点关注对象。4.3风险等级划分在确定了各风险因素的权重后，采用模糊综合评价法对六盘山隧道施工风险进行综合评价，进而划分风险等级。首先，建立评价集V=\{v_1,v_2,v_3,v_4,v_5\}，分别对应“很低、低、一般、高、很高”五个风险等级。邀请10位专家对各风险因素进行评价，确定其隶属于各个风险等级的程度，构建模糊关系矩阵。以涌水突泥风险因素为例，专家评价结果显示其隶属于“很低、低、一般、高、很高”五个等级的隶属度分别为[0.05,0.10,0.30,0.40,0.15]，从而得到涌水突泥风险因素的模糊关系矩阵R_{12}。对准则层的每个因素，如地质风险（B_1），其模糊关系矩阵R_{B1}由下属指标层因素（C_{11}、C_{12}、C_{13}、C_{14}）的模糊关系矩阵组成。通过模糊合成运算B_{B1}=W_{B1}oR_{B1}（其中o为模糊合成算子，此处采用最大-最小合成法），得到地质风险的模糊综合评价结果B_{B1}。同理，计算施工技术风险（B_2）、施工管理风险（B_3）和外部环境风险（B_4）的模糊综合评价结果B_{B2}、B_{B3}、B_{B4}。然后，建立二阶模糊综合评价模型，将准则层的模糊综合评价结果B_{B1}、B_{B2}、B_{B3}、B_{B4}组合成总的模糊关系矩阵R，与准则层权重向量W_A进行模糊合成运算B=W_AoR，得到整个隧道施工风险的综合评价结果B。经计算，B=[0.102,0.156,0.284,0.328,0.130]。为了更直观地确定风险等级，采用加权平均法对综合评价结果进行处理。给“很低、低、一般、高、很高”五个风险等级分别赋值为95、86、65、45、30，则风险评价值F=\sum_{i=1}^{5}b_ie_i，其中b_i为综合评价结果B中各等级的隶属度，e_i为对应等级的赋值。经计算，F=0.102×95+0.156×86+0.284×65+0.328×45+0.130×30\approx60.4。根据风险等级划分标准，当风险评价值F\geq85时，风险等级为“很低”；当70\leqF\lt85时，风险等级为“低”；当45\leqF\lt70时，风险等级为“一般”；当30\leqF\lt45时，风险等级为“高”；当F\lt30时，风险等级为“很高”。由于45\lt60.4\lt70，所以六盘山隧道施工风险等级为“一般”，但接近“高”风险等级，需密切关注主要风险因素的发展变化，采取有效的风险应对措施，以降低风险发生的可能性和影响程度。五、隧道工程施工风险应对措施5.1风险规避措施对于六盘山隧道施工中识别出的重大风险，风险规避措施旨在从根本上消除或避免风险事件的发生，通过改变施工方案、调整施工路线等手段，降低风险发生的可能性和影响程度。在面对复杂的地质风险时，改变施工方案是一种有效的规避策略。如在穿越断层与破碎带时，若原施工方案采用全断面开挖法，由于该区域岩体破碎，这种开挖方式极易引发坍塌事故。此时，可将施工方案调整为CD法或CRD法。CD法（交叉中隔壁法）是将隧道分为左右两部分进行开挖，先开挖一侧并及时施作中隔壁和临时仰拱，待一侧施工完成后再进行另一侧施工；CRD法（交叉中隔壁法加强版）则是将隧道分为多个部分，逐块开挖并及时支护，每一步开挖都有相应的临时支撑，能有效控制围岩变形，减少坍塌风险。这种施工方案的改变，充分考虑了断层与破碎带的地质特点，从施工方法上避免了因开挖方式不当导致的风险。调整施工路线也是规避风险的重要手段。在隧道施工前，若发现原设计路线存在高风险区域，如穿越富含有害气体的地层或高风险的岩溶发育区，可考虑调整施工路线，避开这些风险区域。在某隧道工程中，原设计路线需穿越一处岩溶发育强烈的区域，经详细勘察和风险评估后，发现该区域存在严重的涌水突泥和坍塌风险。为规避这些风险，施工单位与设计单位、业主等多方协商，对施工路线进行了调整，绕过了岩溶发育区，虽然增加了一定的工程成本和施工难度，但从根本上消除了因穿越该区域可能带来的重大风险，确保了工程的安全顺利进行。在面对外部环境风险时，也可采取风险规避措施。对于自然灾害风险，在雨、雪季，当山区容易发生滑坡、泥石流等地质灾害时，可暂停隧道洞口附近的施工，避免在危险时段进行高风险作业，从而规避因自然灾害导致的人员伤亡和工程损失风险。对于政策法规变化风险，若环保政策法规对隧道施工的要求发生重大变化，如对施工扬尘、废水排放等提出了更严格的标准，施工单位可通过改变施工工艺，采用更环保的施工方法和设备，来满足政策法规要求，避免因不符合政策法规而面临的罚款、停工等风险。如采用新型的降尘设备，加强对施工场地的洒水降尘措施；对施工废水进行深度处理，采用先进的污水处理工艺，确保废水达标排放，从施工工艺和管理上规避政策法规变化带来的风险。5.2风险降低措施风险降低措施旨在通过采取一系列具体行动，降低风险发生的概率和影响程度，保障六盘山隧道施工的安全与顺利进行。加强地质勘察是降低地质风险的关键举措。在施工前，运用先进的地质勘探技术，如地质雷达、TSP超前地质预报系统、地震波反射法等，对隧道穿越区域进行详细勘察。地质雷达利用高频电磁波探测地下地质结构，能够清晰地显示地层界面、断层位置和地下水分布情况；TSP超前地质预报系统则通过发射地震波，接收反射波来探测掌子面前方的地质状况，可提前发现断层、破碎带等不良地质体。通过这些技术手段，全面准确地掌握地质信息，为施工方案的制定提供科学依据。在穿越断层与破碎带前，根据地质勘察结果，提前制定针对性的支护方案，采用超前小导管注浆、管棚支护等措施，对破碎岩体进行加固，提高围岩的稳定性，降低坍塌和涌水突泥的风险。优化施工技术是降低施工风险的重要手段。在施工方法选择上，充分考虑隧道的地质条件、断面尺寸和施工进度要求等因素。对于软弱围岩地段，采用CD法、CRD法、双侧壁导坑法等对围岩扰动较小的施工方法。CD法将隧道分为左右两部分，先开挖一侧并及时施作中隔壁和临时仰拱，再开挖另一侧，能有效控制围岩变形；双侧壁导坑法则将隧道分成多个部分，逐块开挖并及时支护，适用于围岩条件极差的情况。在施工工艺方面，严格控制爆破参数，采用光面爆破、预裂爆破等控制爆破技术，减少对围岩的扰动。光面爆破通过合理布置炮眼和控制装药量，使爆破后的岩壁光滑平整，减少超欠挖和围岩损伤；预裂爆破则是在主爆区爆破前，沿设计轮廓线先爆出一条具有一定宽度的贯穿裂缝，以保护保留岩体不受破坏。同时，加强对喷射混凝土、锚杆、锚索等支护工艺的质量控制，确保支护结构的强度和稳定性。强化施工管理是降低施工风险的重要保障。建立健全安全管理制度，明确各级人员的安全职责，加强对施工人员的安全教育培训，提高其安全意识和操作技能。定期组织安全检查，及时发现和消除安全隐患。在质量管理方面，严格执行质量检验制度，对施工材料、施工工艺和工程成品进行严格检验，确保工程质量符合设计要求。加强对施工过程的质量监督，及时纠正质量问题。在进度管理方面，制定合理的施工进度计划，充分考虑地质条件、施工技术难度和可能出现的风险因素，合理安排施工工序和资源配置。建立进度监测机制，实时掌握施工进度，及时调整进度计划，确保工程按时完成。在成本管理方面，加强成本预算管理，准确估算工程成本，严格控制各项费用支出，避免成本超支。在应对外部环境风险方面，对于自然灾害风险，加强对气象、地质灾害的监测和预警。与气象部门、地质监测机构建立合作关系，及时获取气象信息和地质灾害预警信息。在雨、雪季来临前，提前做好防范措施，如加固施工便道、完善排水系统、储备应急物资等，降低自然灾害对施工的影响。对于周边环境影响风险，加强与周边居民和相关部门的沟通协调，及时了解他们的诉求，采取有效的环保措施，减少施工对周边环境的影响。如设置隔音屏障、洒水降尘、合理处理施工废水和废渣等，避免因环境问题引发纠纷，影响施工进度。5.3风险转移措施风险转移是一种重要的风险管理策略，通过将部分风险转移给其他方，能够减轻施工单位自身承担的风险压力。在六盘山隧道施工中，主要采用工程保险和合同转移两种方式来实现风险转移。工程保险是风险转移的常见手段之一。施工单位为六盘山隧道工程购买了建筑工程一切险（附加第三者责任险）。建筑工程一切险主要对施工期间工程本身、工程设备和施工机具以及其他物质所遭受的损失予以赔偿。若施工过程中因涌水突泥导致隧道内已完成的衬砌结构受损，或施工设备被淹没损坏，保险公司将按照保险合同的约定进行赔偿，从而减少施工单位的经济损失。附加的第三者责任险则对因施工而给第三者造成的人身伤亡和物质损失承担赔偿责任。在隧道施工过程中，若因施工活动导致周边居民房屋受损或人员受伤，保险公司将承担相应的赔偿责任，使施工单位避免因这些意外事故而面临巨大的经济赔偿压力。除了建筑工程一切险，施工单位还购买了施工人员意外伤害险。隧道施工环境复杂，施工人员面临着诸多安全风险，如坍塌、高处坠落、机械伤害等。施工人员意外伤害险能够在施工人员遭受意外伤害时，为其提供经济补偿，包括医疗费用、伤残赔偿、死亡赔偿等。这不仅保障了施工人员的权益，也减轻了施工单位因施工人员伤亡而可能承担的经济负担。在某隧道施工中，一名施工人员在进行高处作业时不慎坠落受伤，由于施工单位购买了施工人员意外伤害险，保险公司承担了大部分的医疗费用和伤残赔偿，施工单位只需承担一小部分费用，有效降低了施工单位因人员伤亡事故带来的经济风险。合同转移也是一种有效的风险转移方式。在六盘山隧道施工中，施工单位与材料供应商签订供应合同时，在合同中明确约定了材料的质量标准、供应时间、违约责任等条款。若供应商未能按照合同约定的时间提供合格的材料，导致施工进度延误或工程质量出现问题，供应商需承担相应的违约责任，赔偿施工单位因此遭受的损失。通过这种方式，施工单位将因材料供应问题带来的风险转移给了供应商。在与设备租赁公司签订设备租赁合同中，也明确规定了设备的维修保养责任、故障处理方式等内容。若设备在租赁期间出现故障，租赁公司需及时进行维修，确保设备正常运行。若因设备故障导致施工延误，租赁公司需按照合同约定对施工单位进行赔偿，从而将设备故障带来的风险转移给了设备租赁公司。5.4风险接受措施对于经过评估被确定为低风险的因素，施工单位可采取风险接受策略，但这并不意味着对这些风险放任不管，而是在风险发生时能够及时进行处理，确保其对工程的影响处于可控范围内。施工单位需要针对低风险因素制定详细的监控计划。对于施工设备的一些小故障风险，虽然发生概率较低且影响程度相对较小，但仍需密切关注。建立设备日常巡检制度，安排专业的设备维护人员每天对施工设备进行检查，记录设备的运行状态、关键部件的磨损情况等信息。对于通风设备，定期检查