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1、重大地下工程安全建设与风险管理,上海大学土木工程系 秦世伟 2012年6月20日,1.重大地下工程安全事故,2.风险管理基本概念,3.西安通化门地铁站施工的风险性分析,4.降低风险-施工信息化管理,重大地下工程安全事故,第一节,杭州地铁塌陷事故,2008年11月15日下午3点15分左右，杭州市萧山区萧山风情大道地铁一号线出口附近发生大面积地面塌陷事故，塌陷面积20米宽100米长，深10米，十几辆车陷在其中。坍塌口至少压了五十余人，共有十九人住院，十六人失踪。,上海轨道交通四号线塌陷事故（2003.7）,竖井与旁通道的开挖顺序错误、冷冻设备出现故障导致温度回升以及地下沉压水导致喷沙，上海轨道交通
2、4号线事故发生塌陷事故，因大量的水和流沙涌入，引直隧道部分结构损坏及周边地区地面沉降，造成3栋建筑物严重倾斜，黄浦江防汛墙局部塌陷并引发管涌。直接经济损失1.5亿元左右。,北京地铁10号线塌方事故（2007.3）,2007年3月28日上午9点30分左右，中铁十二局第二工程公司在承建北京市地铁10号线2标段施工过程中，由于对施工复杂的地质情况不清，当施工断面发生局部塌方和导洞拱部产生环向裂缝的险情时，未制定并采取保护抢险人员的安全技术措施，指挥作业人员实施抢险，发生二次塌方，造成6人死亡。,上海九亭基坑塌陷事故（2012.2）,2012年2月28日下午4时30分许，上海市松江区九亭镇涞寅路近九泾
3、公路，一工业园区内发生大面积坍塌，连带工业园区附近的公路也受到影响，事故还造成地下一条备用天然气管道发生破裂，同时附近厂房发生大面积停电。所幸疏散工作及时，并未造成人员伤亡。,潜在的风险-上海中心开挖,金茂大厦会成为第二个比萨么,注：上海中心采用的便是地下连续墙。开挖面积2.2万平方米、开挖深度29.3米、开挖土方量最大。 国土资源部地质环境司副司长 陶庆法：国土资源部地质环境司副司长 陶庆法：上海中心大厦主要是在地基开挖当中，开挖深度比较大。由于降压排水，地层当中失去了水头压力，那么使周围的地面产生沉陷。,风险无处不在-风险管理使其可控,虚假繁荣的背后是无尽的风险， 不经意间就灰飞烟灭,风险
4、管理,第二节,基本定义,定义：项目管理组织对潜在损失的不确定性进行辨识、估计、评价、应对，从而达到以最低的成本顺利完成最大的安全保障的一种管理行为。 目标：发生意外损失前的目标和发生意外损失后的目标。 目的：风险管理最重要的是预测和控制不确定性事件的发生，减少损失，尽量减轻 所产生的不利影响，以最小的投入成本，获取最高的安全保障。,风险管理操作程序,项目立项,确定工程风险管理的目标,风险辨识,风险估计,风险评价,风险回避,损失控制,风险转移,风险自留,风险分散,风险修正,风险追踪,风险控制,判断风险是否在可接受范围内,风险管理结束,是,否,风险 分析,风险 评价,风险 应对,风险 监控,风险管
5、理办法,风险分析,1、风险的辨识 风险管理的首要工作就是对风险的辨识。在对某项目进行风险管理时，要全面、系统地识别其中所面临的风险，才能确保项目的风险管理有一个好的开端；全面分析了解项目的所有风险源之后，还要充分考虑引起这些风险的主要因素分别是什么，风险具有的不确定性和随机性，要求我们在项目的实施过程中随时注意项目环境的变化及各种因素的变化，以便准确、及时地识别项目的各种风险，找到引起风险的因素之后，要弄清楚这些风险会产生哪些严重后果，这些才是风险的整个识别过程。 风险辨识常用的方法：德尔菲法、头脑风暴法、情景分析法、事故树分析法。 2、风险的估计 将工程项目风险中的风险因素进行量化就是风险估
6、计。风险估计就是在风险辩识的基础上确定风险的高低，有两种途径： 第一、根据大量的、足够多的数据进行分析找出风险的分布规律，进而对风险发生的概率进行预测，属于一种客观行为。 第二、如果缺少足够数据的情况下，可以通过决策者根据经验对风险因素进行估计，是一种主观行为。由于主观行为对风险分析准确度不够，因此，应该尽量向客观估计行为过渡。,风险评价,为了进一步对已经认识到的风险进行分析，对其潜在的损失进行估计，确定风险因素发生的相对严重性和发生概率，称为风险的评价。通过对风险因素进行评价，可以了解不同风险发生的损失程度和严重程度，确定各个风险因素发生的概率，进而更加准确地认识风险，将风险造成的损失降到最
7、低限度，以便确定下一步的风险决策。 风险评价方法主要有蒙特卡罗法、敏感性分析法、模糊数学法，盈亏平衡分 析、专家打分法、层次分析法。,风险应对,风险回避。 采取主动的方式放弃实施可能产生风险后果的决策，将风险事件发生的概率降为零。但是取得零风险的同时收益也会是零。,风险减轻。 采取一切措施，在项目风险事件正在发生时或已经发生后，将风险后果造成的损失或者风险的发生概率降至最少的策略。,风险自留。 指的是风险组织者在对工程项目所发生的风险进行详尽的理解之后，无力对风险损失进行其他方法处置时，自己承担风险所带来的损失的一种风险处理方法。,风险转移。 风险转移是指通过财务手段，风险转移方采取协议、合同
8、等保障措施，得到另外一个风险承受方对潜在损失的部分或全部进行支付的承诺，主要有工程保险和合同转移两种方式。,风险监控,1.风险追踪：在采取风险应对措施后，对风险的发展变化情况进行跟踪观察，督促风险应对措施的实施。 2.风险控制：在风险追踪的基础上，根据风险的变化情况，及时调整风险的应对措施,西安通化门地铁站施工的风险性分析,第三节,通化门地铁施工风险管理实例,西安地铁一号线通化门（原金花路）车站位于西安市金花北路与长乐路“十”字路口西侧。 车站所在周围以商业建筑为主，车站东南角为 26 层天彩大厦；东侧紧邻东二环立交桥、东北角为新兴大厦；西北角紧邻建材公司家属楼，西南角紧邻金花饭店。,新兴大厦
9、,天彩大厦,建材公司家属楼,金华路立交,长乐路（东西）,金花路（南北）,基坑平面图,基坑工程信息,该站为地铁一号线与中远期地铁三号线的换乘站，两部分车站一次建成。整个车站呈“T”型布置。 1号线车站长度为150m，标准段宽度22.7m，车站有效站台中心线里程YCK24+332.41，中心线位置开挖深度为24.54m，该处结构高度为21.24m，覆土厚度3.5m。 3号线车站长度148m，标准段宽度为30.9m，车站有效站台中心线里程为ZK1+654.920，中心线位置基坑开挖深度为17.51m，该处结构高度为13.37m，覆土厚度4.2m。,施工现场,施工方案,考虑到明挖顺作法施工对临近建（构
10、）筑物及东二环高架桥影响小于暗挖法，并且施工速度快，造价低，施工质量容易保证，因此金花路站采用明挖法施工。 明挖顺作法主要施工步骤： 1）进行交通疏解，迁改管线，施工围挡，破除路面，施作钻孔桩+止水帷幕,临时立柱，坑内降水； 2）开挖土体到第一道撑位置，施做第一道横撑； 3）分层开挖及施作横撑至坑底设计标高,施作底板垫层、底板防水层，施做结构底板、底纵梁； 4）待底板达到设计强度，拆除第三道支撑，施做第二道支撑以下部分侧墙防水层、侧墙结构、立柱及中板； 5）待中板及侧墙达到设计强度，拆除第二道支撑，依次施做防水层及剩余主体结构，待顶板达到设计强度后，拆除第一道支撑； 6）凿除上部桩体,回填及恢
11、复原路面,恢复交通，施作内部结构。,基坑周边情况,风险识别,风险识别,经过专家分析和讨论，最后一致认为该深基坑施工中可能碰到的风险如下图所示:,风险分析,风险分析,地铁基坑施工的安全体系评价由两部分组成：基坑主体和周围环境。这两部分是基坑施工安全的直接因素，并且可以通过监测数据体现出来。方法：层次分析法。数据来源：监测数据,监测项目汇总,层次分析法-根据监测数据,1.构建风险层次模型 第一层为目标层，即地铁施工的安全性，用A表示。它处于指标体系的顶端，是被评价对象。 第二层为因素层，考虑的是地铁基坑施工过程中基坑主体和周围环境两个直接因素，用Bi表示。 第三层为准则层，指的是基坑主体的桩体测斜
12、、支撑轴力、立柱隆起、地表 沉降、桩顶水平位移和坑外水位的控制，用Ci表示；周围环境包括：建筑物沉降、管线沉降和桥墩沉降，用Ci表示。 第四层为指标层，对于上层的各个指标，本层从变形的累计值和变形速率来 考虑，分别用Di。,层次分析法-根据监测数据,2.建立判断矩阵 在层次结构中，通过对较低一层次的各元素相对于其所属的上一层某一因素的重要要性通过1-9标度法进行两两比较，得到相应的判断矩阵。邀请本项目的5位程师结合项目的具体情况，采用1-9标度法进行评分赋值，建立判断矩阵如下：,层次分析法-根据监测数据,3.层次总排序及一致性检验 层次总排序指的是运用层次分析法的计算方法，从上向下逐层进行的一
13、个排 序。,风险评价,风险评价,基坑坍塌,施工区域附近的地下管线破裂,基坑附近地面不均匀沉降造成附近建筑物开裂,立交桥的加固措施,现场事故分析以及处理措施,由灰色层次分析法计算求得该地铁建设工程的综合评价值为 2.6257，根据风险接受准则，可得出该风险是可接受的。在施工过程中需要引起重视，加强防范，采取相应的预警措施。,风险应对,风险应对措施-基坑坍塌,1.基坑坍塌 1.预防措施 1）对欠固结土、软粘土或易失稳的砂土，应根据整体稳定验算，采用预先加固施，防止土体失稳。 2）严格施工管理，按基坑施工计划，分层分段开挖，分层分段支撑，绝不可一次性开挖到底，不可超挖。 2.应急措施 1）发生坍塌时
14、，现场值班人员应迅速向领导上报坍塌情况，汇报人员、机械设备损伤情况，以便指挥员采取措施。 2）挖掘被掩埋伤员及时脱离危险区。 3）进行简易包扎、止血或简易骨折固定。 4）对呼吸、心跳停止的伤员予以心脏复苏。 5）事故发生后应立即报告应急抢险指挥部。 6）消除伤员口、鼻内泥块、凝血块、呕吐物等，将昏迷伤员舌头拉出，以防窒息。 7）组织人员尽快解除重物压迫，减少伤员挤压综合症发生。并将其转移至安全地方。 8）尽快与120急救中心取得联系，详细说明事故地点、严重程度，并派人到路口接应。 9）在没有人员受伤的情况下，现场负责人应根据实际情况研究补救措施，在 保人员生命安全的前提下，组织恢复正常施工秩序
15、。 10）加强基坑排水、降水措施；迅速运走边坡弃土、材料机械设备等重物； 强基坑支护，对边坡薄弱环节进行加固处理；削去部分坡体，减小边坡坡度。,风险应对措施-基坑坍塌,11）现场安全员应对脚手架、井架、塔吊等施工设备倒塌事故进行原因分析， 订相应的纠正措施，认真填写伤亡事故报告表、事故调查等有关处理报告，并 报集团应急抢险领导小组。 13）坍方发生后，首先应防止坍方范围继续扩大： 在坍方范围的顶部与侧壁危土及大裂缝，应先行清除或锚固； 加强原有支撑。对塌方范围前后原有的支撑进行加固，以防止塌方扩大； 加强监测频率，及时汇报基坑监测数据，掌握基坑情况。,风险应对措施-施工区域附近的地下管线破裂,
16、1、预防措施 1）在改迁过程中使用各种机械设备，都要经审查后方可投入使用。 2）使用吊车吊装电杆等物件时，有专人指挥，严禁起重机下部站人；指挥人必须经过培训方可上岗，指挥方式符合要求。 3）起吊前认真检查各构配件完好性。 4）开挖基槽后，要及时施工，及时回填，若工序工期太长时，要对基槽四周进行围护，防止安全事故的发生。 5）作业人员在改迁带电线路时，先断电再施工，严禁带电作业。 6）在工序交叉施工时，下部操作人员注意上部工序，上部操作人员要顾及下部工序施工。 7）施工完成后要做到“工完，料净，场地清”。 8）车站施工时，现场管理者要熟知管线改迁后情况，做好现场管理，防止施工时各种机械及人为造成
17、对管线的破坏。 9）对于已迁建好的管线，要注意保护，地面以上电缆、电杆附近设立警示标志。 10）地面开挖时，现场管理人员告知施工队伍地下管线情况，时刻监督，防止管线在施工过程中遭到损坏。 2、应急措施 1)管线破坏后，现场管理人员要立即疏散人员，安全应急小组对现场进行保护，通知相关管线单位组织进行管线抢修，若有危险情况应播打紧急救援电话，启动紧急救援措施。 2)若是天然气泄漏，应马上疏散周围人员，建立警戒线，防止围观，并严禁烟火和使用电气设备。 3)若是给水、污水、雨水等有水管道破裂应立即疏散基坑内的作业人员，及时组织现场人员通过挖沟，排堵等方法，防止水灌入基坑。并同时通知相关单位组织抢修。 4)若有人员伤害事故，应在保证救援安全的情况下组织进行抢救，并与救援机构取得联系。,
