基于实例分析的地铁工程风险与保险研究

王 蜜 潘 泓

（1.中国人民财产保险股份有限公司广东省分公司，510635，广州；2.华南理工大学土木与交通学院，510635，广州∥第一作者，工程师）

我国地铁工程大规模建设的态势会持续相当长时间。由于人们对地质环境认识的局限性以及现有施工方法无法保证完全的适应性，这种工程认识与实际环境的差异性为地铁建设带来较大的不确定性，这种不确定性就是工程风险。地铁建设过程中的风险因素要高于其它地面工程。地铁建设及其相关的工程保险在我国已经有十余年的历史，在此期间上海、广州等地的地铁工程先后发生大规模甚至是灾难性的事故，这些事故不仅让保险行业切实体会到地铁风险的巨大，也促使人们更重视地铁建设过程中的风险管理工作。

在目前条件下，脱离实际事故谈风险管理会造成工作空洞并难以形成适应实际施工的风险管理措施。

通过十余年的发展，我国城市轨道交通工程已经积累了一定数量的事故素材，风险事故是所有风险因素综合作用的结果。本文希望通过系统整理事故数据，展开研究，试图找出工程保险实施过程中需要关注的风险及其发生的一些规律。从统计数据看，超过83%事故的原因与地质水文有关。事实上，地质环境的复杂性以及施工成本限制几乎无法让人们随时随地地了解施工环境的实际特点与状态。而参与的人是有思维定势的，所使用的工法、设备通常是根据设计定制出来的，这样就无法保证主观上完全的适应性；这还不包括人们对地质环境的认识深度和工法设备控制手段的局限性以及机器设备材料可能存在的工艺和材质缺陷或问题，从这个意义上说，地铁工程的风险是必然的。但是风险的种类和发生的频率、规律、内在联系却需要通过技术、积累来认识，并以此作为未来城市轨道交通风险工作定量、深化的基础。

1 地铁工程风险管理的主要方法与问题

我国在20世纪末期陆续展开地铁安全风险及其相关学科的研究，毛儒是国内最早接触隧道风险理论的学者，他写了不少论文介绍发达国家隧道工程风险管理的动态和经验；黄宏伟等在地下工程安全风险研究方面开展了大量工作，如风险的接受准则、风险管理软件开发、工期风险、地层变异风险研究等；仇文革、何川等撰写了比较系统的隧道施工对邻近结构物影响的文献。

综上所述，虽然我国地铁工程风险管理与保险工作起步较晚，但其特有的生命力得到了学术界的高度关注，已经取得较多阶段的研究成果，但是在实际工作中还存在以下问题：

（1）国家层面缺乏规范的安全风险管理体系；

（2）风险评价定量化困难及可信度低；

（3）基于变形控制的风险管理手段缺乏；

（4）保险公司没有系统进行风险管理和事故分析的数据积累，工程保险缺乏交叉专业支持，其特点与优势没能完全发挥，保险工作停留于工程管理的表面，无法渗透进施工的节点，其效能有待提高；

（5）缺乏结合工程、保险、经济、管理的综合风险管理理论体系。

随着我国地铁建设的发展，已经在事故方面有一定积累，基于事故实例的分析能够帮助参建单位、保险人在一定程度上实现有依据的风险认知，进而结合现有的条件、技术手段，有的放矢地进行风险选择与风险控制，并在此基础上为工程保险的深度发展做积累。

2 基于实例的风险分析

从全国范围看，事故频繁的地铁项目主要位于广州、深圳、上海。其中广州地铁的事故涉及面较其他城市广，损失面涵盖了各种工法的隧道、车站、联络通道、机电设备、第三者财产损失等。其他城市的地铁事故则多以施工造成第三者财产损失为主。为了体现数据分析的全面性和过程性，笔者结合自身工作经验，连贯选取广州市自1995—2011年的轨道交通工程数据作为样本展开分析。

2.1 广州市轨道交通工程1995—2011年事故综合分析

2.1.1 总体事故趋势分析

2.1.1.1 事故数量

在1995年1月至2011年11月期间，作者能统计到的广州地铁发生与工程相关损失事故（本文中简称事故）共计215起，各线事故分布如图1所示，年事故量对比示意图见图2。

图1 1995—2011年广州地铁各线的事故发生示意图

从图1和图2中可见，广州地铁在过往16年多的建设中，事故发生经历了逐步上升再逐步回到平稳的过程，其中1、2号线的事故量不多，但是因隧道或基坑施工导致的第三者财产损失较为严重，甚至有单个事故的损失记录一直居地铁建设历史之最；2003—2006年间开工建设的3号线和4号线大学城专线项目把地铁事故发生量拔高到峰值；根据统计，在1995—2011年间，前述2003—2006年中发生的地铁事故占比48%。由于3号线建设中业主采用最低价中标的发包方式，给项目的风险管理带来不利的影响。通过事故的数量说明，业主管理经营的方式方法是控制地铁工程主体风险的重要因素。地铁3号线的事故量占全广州地铁事故总量的约40%，且事故种类繁多，除了较大量的施工造成环境损失事故之外，还有相当比例的工程结构事故、施工机械事故。从地铁4号线（区别于大学城专线）开始，随着地铁业主风险意识和风险制度的强化，广州地铁的事故量逐步趋稳。2009年前后，由于近4条新线同时进入主体施工期，期间因施工造成第三者财产损失事故增多，随着工程进展，事故又逐步归零。

图2 广州地铁年事故量对比示意图

2.1.1.2 事故集中度分析

从图3的事故集中度分析可以看出，地铁开工建设的2年内事故量逐步攀升。从工期安排上看，一般从开工后第二年的下半年至第四年的上半年是大规模土建期，随着土建规模加大，因施工造成的第三者财产损失事故数量激增。随着施工经验加强、土建工程逐步完工、后期机电工程进场，事故发生曲线会出现转折点。工程进行到第四年前后，事故会发生拐点，其中，由于机电安装工程进场，施工性质发生变化，有的工程因为机电设备事故增加，反而在这个时期事故量上升。3号线工程发包的策略性变化，对事故发生起了激发作用，其事故主要集中在土建部分，所以在进入土建大开挖期后事故频发，直至机电设备进场施工后事故量才陡然下降。

从图4可见，8—12月是广州地铁事故发生较为集中的时候。

2.1.2 各种事故占比分析

主要事故种类及占比如图5所示。在16年的建设历史中，车站、暗挖／盾构隧道施工事故占比高达66%，涉及主体结构、第三者责任、围护结构、竖井、联络通道等各个方面。个别线路的建设过程中几乎每个工区都发生了2起以上的事故。

图3 1995—2011年广州地铁各线事故分布

图4 1995—2011年广州地铁事故月分布图

图5 1995—2011年广州地铁各类事故占比

各类事故中，因施工造成环境损失的事故占比达66%，如图6所示。

从图6及图7可见，施工造成环境影响事故，也就是保险合同需要承担相应经济赔偿责任的与施工直接相关的意外事故造成第三者财产损失事件，在地铁施工中属于频发事故，且在总体事故中占主要部分。根据其他主要城市的地铁建设经验也验证了这个事故特征。由于施工造成环境影响不仅是一个工程技术问题，也是一个社会问题，加上工程造价、工程管理等实际情况的约束，施工造成环境影响几乎不可避免。这种风险的存在并不是工程技术不能解决，而是对地面环境风险源的治理需要承包商投入大量资金，如果在前期不能对比证明这种治理风险源的费效比，就很难从经营管理的层面引导承包商消除风险，承包商广泛存在的“赌博”心理以及建立在这种认识水平上的工程管理文化往往是最大的风险源。

图6 1995—2011年广州地铁因施工导致第三者财产损失事故占比

图7 造成环境影响事故占比示意

2.2 广州地铁工程1995—2011年主要事故特征分析

2.2.1 基坑事故特征分析

本文所述的基坑包括车站基坑、明（盖）挖隧道基坑和各类竖井，从汇总的事故信息中可见，基坑事故占比超过40%，其造成的经济损失也很大。例如2000年12月9日2号线越秀公园站基坑事故、2004年4月1日的3号线沥滘站基坑事故和2009年10月4日的6号线如意坊站基坑事故，报告损失都超过1 000万元。

2.2.1.1 基坑地质环境

从现有资料统计看，基坑地质环境中存在砂层、淤泥层、残积土层情况时施工风险明显偏大，广州地铁基坑事故中约30.15%的事故与前述地质情况直接相关。除此之外，地下水也是广州地铁基坑施工的重大风险源，不良地质正是因为水的作用才会变得不良，非常不利于基坑稳定，在底板完工前，会导致基坑处于不稳定状态。在笔者目前掌握的资料中，85%以上的基坑事故发生于开挖土方的过程中。此外，由于广州处于珠江三角洲冲积平原地区，地表水系发达，地下水相互连通，这往往导致地下水位随着涨退潮变化，甚至当台风袭击时也有可能因为风暴潮影响造成基坑事故；南方多雨，长时间降雨浸泡导致基坑失稳的案例在雨季比较常见。

2.2.1.2 基坑施工造成环境损失分析

地铁作为城市交通基础设施，其建设环境复杂、施工场地狭小，不少车站、出入口、竖井均坐落于城市中心区域，其地理环境决定了基坑施工造成环境损失的频发性。

为了直观显示出事故的背景，本文将基坑工程的地质情况作为事故基础原因，在此基础上做了分类汇总，参见图8及图9。

图8 基坑造成环境影响的事故分类

图9 隧道区间施工事故分类示意

可见，花岗岩残积土、淤泥、砂层这三种地质环境的施工风险很大。除了地质风险意外，客观上，地面建筑物本身的基础形式、结构强度是决定损失程度的重要基础；此外，不明地下水的作用导致基坑失稳的风险值得重视。在广州地铁2号线、3号线、6号线等建设过程中多次出现因为施工场地周边环境复杂，累积沉降导致基坑周边地下管道破裂涌水最终造成基坑事故的案例。

2.2.2 隧道施工事故特征分析

实际上地铁的隧道除了正线隧道以外还有联络通道以及车站出入口通道等，通过盾构或暗挖掘进。从宏观上看，隧道事故主要因为2种因素导致：一是地质变异，例如隧道掘进过程中发现掌子面前方地质情况与设计内容不符；二是人为操作或机械原因，例如操作失误、盾构机选型不当等。

2.2.2.1 围岩性质分析

砂层、淤泥层、花岗岩残积土、泥质砂岩这一类不良地质以及与之相关的地质变异，是隧道施工的重大风险源。在广州地铁3号线和4号线中有62.5% 的事故与前述地质有关，而这两条线路的事故量占了全部事故的50.6%。

此外，与基坑事故类似，水在隧道施工风险中扮演催化剂的角色。例如砾质黏土，在正常条件下其稳定性良好，一旦遇水，就容易软化，如果被水浸泡就会呈流砂状。此外，隧道围岩中裂隙水与周边水系贯通，为施工带来风险也非常常见。从过往事故经验看，之所以7月—9月份是事故发生较多，就与这个时间段台风经常带来长时间强降水，地基被长时间浸泡、珠江水系在汛期的高潮位相关。

2.2.2.2 施工造成环境损失分析

在不良地质中的隧道施工，应当充分分析人－机－环境风险。在广州地铁3号线某盾构区间的建设过程中，事故的集中爆发诠释了这一点的重要性：该盾构区间是当时在建的亚洲最长盾构区间，这个区间的工程地质情况很差，出现了硬塑残积土、淤泥、砂层和150～160 MPa的花岗变质岩的组合地层；在盾构机掘进截面上形成了上软下硬的局面，承包商采用两台“海瑞克”土压平衡盾构机掘进，在进入这段地层后即发生掘进困难，掘进速度一度以c m计算；每隔2～3天频繁地停机更换刀具，加速了机头部位的土体扰动，造成地面沉降加剧。在这个区间从2003年－2007年长达4年的艰难掘进过程中，总共造成沿线约80座建筑物的损坏。

尽管造成地铁施工事故的原因是复杂的，但是归根结底，施工环境特别是地质水文情况是风险的载体，从地质方面考量施工风险易于入手，便于汇总分析事故数据。

3 研究结论与建议

3.1 重视从人－机－环境系统的角度分阶段看待地铁施工风险

人－机－环境系统是我国著名学者钱学森在1985年首次提出的，是应用系统科学思想和系统工程方法正确处理人、机、环境三大要素的关系。这种方法在隧道工程和相关的风险领域鲜有应用。在土建工程控制和管理过程中，前述系统可以被简单归纳为：地质是基础、设备是关键、人是根本。

从这个角度看地铁工程风险，地质即施工环境风险是总源头；“机”工法和设备是风险的调解器，风险以施工环境为基础，根据工法和设备的适应程度缩小或者放大；人（施工人员和工程管理）是根本，对工程的认识、工法的选择、设备的操作、施工组织等都有赖于“人”。可见地铁工程的风险是围绕“环境”为基础，以“机”为轴，以“人”为驱动力的一个复合体。地铁施工风险应当分阶段、分层次处理，避免用国外的经验或者一成不变的理论直接运用于项目管理。

3.1.1 施工初期

对风险认知和判断应该立足工程全局，把项目作为一个整体来研究，关注资金流转、发包分包、工期进度、控制性、难点工程、关键工法这一类对工程实施有全过程影响的风险节点，对一些决定性的风险点作出趋势性判断。对车站、区间的损失风险的研判可以借鉴以往事故数据分析得出的平均数据加乘施工难度经验系数得出量化的结论；而对于施工的环境影响，可以借用岩土力学、经济学计算方法把损失量化，再与预计的修复施工或拆除施工作比较，以此作为进一步处理的依据。这个方法的应用作者在《隧道施工造成的环境损失分析理论在工程保险中的应用研究》一文中做了介绍。

3.1.2 施工过程中

施工中的风险应该主要关注细节，特别是有事故及事故征兆发生时，应及时收集相关的工程技术信息，掌握和分析事故的原因、过程是十分重要的。作者所在的工作团队在广州地铁3号线工程的风险控制实践中，采用把事故管理、风险管理相结合的模式，从事故看风险点，将一次事故暴露的隐患类推至全线，联合地铁业主推行风险排查、风险质询机制，做了一些有益的尝试。

3.1.3 施工结束

施工结束后，须重点把发生事故的时间、规模、规律等信息加以总结。目前制约我国风险专业，特别是工程风险专业发展的瓶颈之一就是缺乏系统的风险数据归纳总结。

风险分析应当抓住重点进行。例如地铁工程结构事故，尽管发生事故的原因复杂多样，但最终基本上可以按照地质（即施工环境）的情况予以准确分析。在此基础上，就可以把设计、施工、监测的数据结合岩土、结构力学的方法，实现风险管理的量化。

3.2 地铁工程险纯风险损失率计算的改进建议

在目前我国的地铁工程市场上，购买工程保险仍然是业主或承包商实施风险管理的主要手段。工程保险能够帮助建设单位、承包商有限度地实现风险在财务上的转移，从这个意义上说，保险管理应当位居工程管理的上游地位。但是在实际操作过程中，工程险的很多工作（例如：日常风险管理、事故处理）又需要与工程管理、工程技术形成较为紧密的结合。工程学是非常注重实践经验积累的学科，往往靠实践来引导理论形成，实际工作告诉人们，单依靠保险、经济学的专业知识，是很难让工程保险这类专业险种在我国市场中深入发展的，不进行案例分析、数据总结的工程险是很难得到深化发展的。

目前用于指导地铁工程保险定价的纯风险费率计算表是保险行业经过积累于2008年前后推出纯风险技术文件，作为直接应用于一线销售的支持文件纯风险损失计算方法的改进应当与地铁工程险定价模型的建立相结合，尝试从以下几个方面开展工作：

（1）全行业的数据整理，尽可能按照统一口径将地铁工程历史事故数据汇总，按照事故模式分类确认纯风险损失计算点；

（2）通过精算和事故数据的统计分析，确定每个纯风险损失计算点的损失概率；

（3）通过事故数据统计分析和专家讨论，建立完整的纯风险损失经验系数表，让经验系数有科学依据；

（4）将纯风险损失表的定义、术语、标准与工程技术规范接轨。

随着保险不断渗透进工程建设领域，通过一定时间的积累，保险行业可能具备一种跨行业、全方位的风险经验积累，这是保险的优势。风险管理的理论目前还非常不完善，细化到与各种专业相匹配的风险管理手段更为缺乏。把跨专业的理论知识通过事故经验联系在一起，实现专业交叉并由此引申出理论的创新，这就显得非常有意义。

［1］ 竺维彬，鞠世健.地铁盾构施工风险源及典型事故的研究［M］.广州：暨南大学出版社，2010.

［2］ 彭立敏，安永林，施成华.近接建筑物条件下隧道施工安全与风险管理的理论与实践［M］.北京：科学出版社，2009.

［3］ 黄宏伟，陈龙.隧道及地下工程的全寿命风险管理［M］.北京：科学出版社，2003.

［4］ 朱沪生.上海轨道交通网络化运营中的安全管理与风险控制［J］.城市轨道交通研究，2012（10）：1.