公路隧道总体安全风险评估指标及方法优化探究

赵锡灿

(云南省公路工程监理咨询有限公司，昆明 650021)

公路隧道工程施工安全问题，是公路建设行业安全监管的重点。为了有效降低隧道施工中的事故风险及影响，交通运输部于近年已发布文件，要求开展隧道风险评估。现阶段，多数隧道施工安全风险评估常在委托方提供的设计、施工方案基础上开展。评估过程中，重点工作通过查看设计及施工组织内容，结合同种类型工程施工过程中可能存在的风险问题，找出评价该项目存在的风险，并提出相关预防措施及建议。施工单位通过落实降低风险的建议措施，并在施工过程中进行严防严控，以达到降低隧道施工过程中风险的目的。

云南功东高速公路位于泥石流较为发育的云南东川，地质条件较为复杂，隧道施工过程中将面临较大的安全风险。本文以该条线12座隧道为例，开展公路隧道总体安全风险评估指标及方法优化探究，提出了一套操作性强的公路隧道总体风险评估及风险控制手段、方法，可用于指导公路隧道总体风险评估，可供同类隧道施工安全风险管控参考。

1 《指南》中的评估方法

交通运输部发布的《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南(试行)》(2011版)[1]，其中推荐的总体评估(风险)方法为指标体系法，选用的指标主要考虑隧道地质、建设规模、气候与地形等条件，对相关指标进行赋值分析，见表1。

表1 隧道工程的指标区间赋值情况

隧道工程安全风险施工安全总评大小计算公式：

R=G(A+L+S+C)

(1)

通过采用上述公式进行相关计算，可以计算得出项目风险值R，然后参考、对照分级表2，确定风险等级。

表2 隧道工程总体安全风险分级标准

根据表2指标法评估结论，参考《指南》中相关要求，风险等级评定为Ⅲ级及以上的公路工程隧道，还需进行专项风险评估，且在本次评估过程中，还需提出下阶段评估中需要重点评估的内容，即主要风险源。

2 优化《指南》评估指标及方法

2.1 指标优化情况

为了保证风险评估的内容丰富，结合具体的工程项目，根据工程特点及实际情况，对《指南》中的指标进行了优化。优化的基础主要为《指南》提出的指标，主要修正、优化点为：

1)按照5大类对评估指标进行分类：建设规模、地质条件、诱发因素、洞口特征和资料完整性。

2)在地质指标中，增加了大型不良地质：断层破碎带、岩溶发育情况等。

3)在增加的诱发因素大类中，具体增加了施工季节和自然灾害指标，分别评价隧址区降水情况和地震、滑坡、泥石流等自然灾害等诱发因素。

4)在洞口特征中，增加进洞形式、施工环境、地质特征等指标。

5)增加了资料完整性内容指标，具体增加了地勘和设计方案完整性评价指标。

对修正、优化后的指标进行赋值、分类，调整后见表3。

表3 隧道工程总体风险评估修正指标赋值区间

优化调整后的隧道工程安全风险施工安全总评大小计算公式：

R=G·(S+F+C+D)

(2)

采用式(2)进行相关计算，可计算得出项目风险值R，然后参考、对照分级表4，确定风险等级。

表4 修正后隧道工程总体安全风险分级

2.2 评估方法优化

为了考虑施工过程中如旱季、雨季施工，设计资料完整性等实际情况，采用量化指标带入评估法及专家经验评估法相结合的方法[2-5]进行综合评估。

风险评估方法优化，是指首先采用指标体系法(《指南》指标体系法及修正的指标体系法)分别对每1座隧道进行风险分析与评价。在此基础上，结合工程实际，选取经验丰富的隧道专家，对评估结论为Ⅱ级及以上的隧道，进一步开展专家评估，最终统计多位专家评估的结论，以多数专家评定的结论确定工程最高风险等级。其中专家评估法步骤如下：1)向专家发放隧道设计资料、现场调查成果资料、专家评估法表格(含每座隧道采用指标体系法评估结果参考值，见表5)；2)专家结合指标体系评估结果及隧道勘察设计等资料，定性评估每座隧道风险等级[6]；3)专家依据工程经验提出每座隧道主要风险源及意见[7]；4)对专家评估结果进行统计。风险评估流程如图1所示。

图1 优化后的评估流程

3 评估案例

3.1 工程概况

以云南功东高速公路大湾地隧道为评价案例，该隧道为分离式单向双车道隧道，设计速度80 km/h，洞室净空10.25 m×5 m。该隧道开挖采用出口进洞，进口反向出洞，单向掘进的施工方法。左线起止桩号ZK3+857～ZK4+548，长度673 m，纵坡-2.7%，最大埋深65 m；右线起止桩号K3+870～K4+527，长度657 m，纵坡-2.7%，右线最大埋深66 m，属中等长度隧道。隧道穿越围岩为Ⅴ级，隧道左、右线进出口洞门均为削竹式。

3.2 《指南》推荐的指标体系法评估

根据《指南》中推荐的指标体系法，结合实际情况对大湾地隧道工程各项指标赋值计算[8-12]。地质G=(围岩情况a+瓦斯含量b+富水情况c)取值为3分；开挖断面A取值为2分；隧道全长L取值为2分；洞口形式S取值为1分；洞口特征C取值为1分。根据隧道工程施工安全总体风险计算公式计算出总体风险值：R=G(A+L+S+C)=3×(2+2+1+1)=18分。结合表2可知，大湾地隧道工程总体风险等级为Ⅲ级，属于高度风险。

3.3 专家调查法评估

随机抽取11位专家，向专家发放评估表及隧道设计图、现场图片、现场调查表等多项调查资料。各位专家结合自身经验及隧道实际情况，填写专家评估表(表5)。通过统计，2位专家评定该隧道为Ⅱ级偏高风险；8位专家评定该隧道为Ⅲ级偏低风险；1位专家评定该隧道为Ⅲ级偏高风险。专家提出的主要风险源为：1)隧道埋深浅，临近房屋破坏风险大；2)隧道洞身围岩破碎，全部为Ⅴ级围岩，有2段富水破碎带；3)隧道出口为松散堆积体，雨季可能会有小规模滑坡风险。

表5 云南功东高速公路隧道工程总体风险评估专家调查

3.4 优化《指南》的指标体系法评估

采用优化《指南》的指标体系法，结合实际情况对大湾地隧道工程各项指标赋值计算[13-15]。建设规模S=L+A取值为4分；地质G=(a+b+c+d)取值为3分；诱发因素F=(a+b)雨季取值为4分，旱季取值为1分；洞口特征C=(a+b+c)取值为3分；资料完整性D=(a+b)取值为2分。根据隧道工程施工安全总体风险计算公式计算出总体风险值：R(旱季)=G×(S+F+C+D)=3×(4+1+3+2)=30分；R(雨季)=G×(S+F+C+D)=3×(4+4+3+2)=39分。

结合表4可知，该隧道旱季施工风险等级为Ⅱ级，属于中度风险；雨季施工风险等级为Ⅲ级，属于高度风险。

4 结论

1)本文提出的公路隧道总体风险评估及风险控制研究思路和方法已在云南省功东高速公路隧道总体风险评估及风险控制中得到应用，同时考虑了公路隧道的建设及运营期间的实际情况。

2)优化后的指标体系法引入了诱发因素、地质条件、洞口施工环境、资料的完整性和针对性等内容，弥补了《指南》中指标体系偏少问题，能更全面地反映隧道施工中实际情况。

3)经专家评估，该方法可弥补《指南》指标体系法考虑不到的设计方案、施工方案及技术水平在降低风险等级方面的作用。

在优化《指南》指标体系法评价的基础上，再增加专家评估内容，可更加准确地评估施工总体风险等级。