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基于模糊理论的隧道施工安全风险因素控制

发表时间：2020/8/11 来源：《基层建设》2020年第10期作者：黄浩

[导读] 摘要：结合隧道施工的特点，对其施工安全风险因素进行了辨识，运用模糊数学理论建立了风险隶属度函数，对影响隧道施工安全风险的影响指标因素进行了排序，并提出了相应的控制安全风险的措施。

        身份证号码：43018119810712xxxx
        摘要：结合隧道施工的特点，对其施工安全风险因素进行了辨识，运用模糊数学理论建立了风险隶属度函数，对影响隧道施工安全风险的影响指标因素进行了排序，并提出了相应的控制安全风险的措施。
        关键词：隧道施工；安全风险；模糊理论；安全管理；
        隧道工程施工是铁路和公路施工中的一个重要环节，如果不能保证隧道在施工过程中的安全，则将导致重大的人员财产损失。故而，切实有效地隧道施工安全管理是保证隧道施工工程安全的必要保证。而要制定隧道施工的安全风险控制措施，就需要先对隧道施工安全风险进行评估，国内外许多学者在隧道的安全评估方面获得了大量的研究成果。本文将运用模糊数学对隧道施工安全风险因素进行评估，评判出每种风险对隧道安全的影响情况，并就各因素的风险程度进行排序，进而制定相应的应对措施。
        1 隧道施工安全风险因素
        隧道施工中的风险事件主要有：危岩崩塌、洞口失稳、塌方、涌突水（泥）、岩爆、瓦斯灾害、高原反应、泥石流及次生灾害等。而引起岩爆、洞口失稳、塌方等风险事件发生的原因一般是地质条件、自然条件、隧道结构、勘察设计、施工技术、施工管理和监控量测几个方面。本文构建了基于这7个第一层影响因素的评估模型。
        2 隧道施工安全风险因素评估
        2.1 风险评估维度权重
        本文中主要是针对影响因素对隧道的安全风险发生概率大小和风险发生后果2个指标维度来进行评估。所谓的发生概率大小即该影响因素导致隧道发生事故的可能性大小；风险发生后果即该影响因素导致隧道发生事故后造成的人员、财产和环境方面的损失。通过对比这2个维度的相对重要性，有风险发生概率和风险发生后果的判断矩阵。
        2.2 模糊评估矩阵
        一般地，隶属度的确定方法有隶属度函数、模糊统计法等。其中，比较典型的隶属度函数有三角形分布、梯形分布、正态型分布等。本文将从定性、定量2个方面来确定指标风险的隶属情况，定量主要采用的是梯形分布函数，分为偏大型、中间型、偏小型、介于偏大型和中间型之间和介于偏小型和中间型之间5类。
        本文选取的指标中，确定隧道风险发生概率隶属度时，由于岩石完整性系数、隧道跨度、隧道长度和隧道埋深这4个指标可以获得相应的数据资料，故可用梯形分布来确定隶属度。
        由于其他风险因素缺乏相应的数据支持，根据梯形分布的隶属度函数和Karwowski等提出的隶属度函数，。
        3 风险因素应对措施
        前段中分析得出本隧道施工中影响最大的几个风险因素，下面将针对这几个因素制定相应的控制措施，从而保证隧道施工中的安全性。
        1）本隧道在施工中温度与气压的影响主要表现为高寒和缺氧。对于高寒，在隧道设计时就要采用保暖设计，保证隧道不受冻害；在施工过程中，施工人员要做好保暖措施，保证施工人员不受冻害，施工的机械也要进行维护，保证机械设施不受严寒的影响，能正常使用。另一方面，施工人员长期处于低气压，低含氧量的环境中，身体状况会十分糟糕，可以考虑在办公区、生活区配置人工制氧设备以及在隧道的进出口设置流动医疗站，对施工人员进行定期体检，保障施工人员的安全健康。
        2）隧道断层构造、围岩等级和隧道埋深等指标主要引起的事故是隧道的塌方以及隧道洞口的失稳，针对隧道的塌方和失稳主要有以下方式：施工中加强超前地质预报和监控量测，及时准确地反馈信息，及时修正支护参数并指导施工。通过施工异常信息的反馈，应采取有效措施避免塌方事故的发生。针对隧道洞口失稳可以考虑在初期支护过程中辅以钢架和超前支护；在施工中避开雨季，保留原山体植被，防止地表水对隧道洞口冲刷。隧道洞口充分贯彻“早进晚出”的原则，尽量降低边坡和仰坡的开挖高度，对开挖的边坡和仰坡采用喷锚防护，确保施工期边坡和仰坡的稳定。

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        4隧道施工安全风险评价与安全管理
        4.1 安全风险评价
        4.1.1 评价方法
        为全面做好风险管理工作，需展开系统性分析，明确具体风险及其诱发因素，为之采取针对性处理方法。整个流程为：明确施工风险源，这是最为基础的工作，但具有较高难度，因此要以合理的手段识别风险；针对既有风险做出评估，采取定量化处理的方式，兼顾工程实际情况、技术水平等多方面因素，确定该风险可能出现的概率以及发生之后对正常施工作业造成的影响，为管理者决策提供指导；创建风险指标，选择合适的风险控制方法；参考所得的风险评价结果，基于合理的方式有效控制风险。
        4.1.2 构建评价指标体系
        创建评价指标体系，必须兼具系统性、完整性等多重特点，做好风险识别工作尤为关键，要将风险识别的具体环节落实到位，将所有风险分类，最后再创建评价指标体系。
        首先，广泛收集数据，立足于公路隧道实际情况，从多个角度切入获取与风险有关的数据，要求所得信息足够准确，以便给风险识别提供指导。然后，评定风险出现的不确定性，即分析其在后续施工阶段是否会真实发生。最后，汇集所有风险事件，做好分类工作。
        经上述流程后将得到的风险因素对应于特定类别中，创建指标体系，形成表格与曲线图，最终结束整个体系的构建工作。
        4.1.3 典型风险分析
        公路隧道现场环境复杂，存在诸多因素对其造成影响，彼此之间具备相互关联的特点，因此，要针对典型风险展开深入分析，明确其具体原因。基于对大量隧道工程的分析得知，较为典型的风险有塌方、变形等，从成因来看，与围岩特性的变化有直接关联，即施工现场存在膨胀性围岩，或是围岩正处于发育阶段；另外，还与施工方法有关，在技术方案缺乏合理性时，将对岩层带来破坏性影响，随之产生安全隐患。施工中选取的爆破方式尤为关键，若要顺利完成隧道开凿作业，就必须将山体炸开，即山体爆破，因此要选择与施工情况相符的爆破方式，要求炮眼位置、用药量等都具有合理性，以免对围岩与隧道稳定性造成影响。当形成风险评价指标体系后，可针对上述因素加以识别，随后采取施工管理措施，对各指标做进一步量化处理，获得可靠的评价方案。
        4.2 安全管理
        4.2.1 超前地质预报
        在设备的支持下实时监测，辅以地质综合分析法，评定施工现场的地质灾害情况，随之给出可行性建议，从而达到提前预防的效果。具体而言，要采取多种方法相综合的预报形式，如敏感性分析法、层次分析法等，彼此之间相互验证，确保预报结果的合理性随后，对所得结果加以分析，存在异常之处时要及时反馈给监理单位与业主，工程参与方共同商讨，深入现场展开复查，最终形成具有可行性的设计方案。
        4.2.2 风险管理
        创建安全管理机制，针对施工中的各类不利因素采取针对性控制措施。具体而言，需立足于施工现场环境，考虑各项工艺的基本特点，创建完善的施工细则，将其统一整合至安全管理机制中，在专员的监督下有序开展各项工作，各项操作行为都要满足安全管理机制所提出的要求。
        施工作业前的准备工作尤为关键，要求所有工程设备的工作状况足够良好，为各设备适配防护装置，面向所有施工人员做好安全教育工作，落实施工现场责任制，考虑到施工中可能出现的问题并提出紧急预案。实际施工中，针对各环节展开全面检查，除了定期检查还要注重突击检查。为提高员工的积极性并提升其责任意识，需要落实奖惩制度，将实际工作效果与薪酬挂钩，根据现场作业情况创建评分标准，以客观的方式做出评价，在考核结果的基础上做出合理的奖惩行为，提升员工施工作业规范性。
        5 结语
        本文采用模糊数学对隧道施工过程中可能引起安全事故的影响因素进行了排序，在明确了影响隧道施工安全的主要影响因素后，制定了相应的风险控制措施，对保证隧道施工的安全具有实际意义。
        参考文献：
        [1] 刘辉，孙世梅，张喜明.公路隧道施工安全模糊评价方法研究及应用[J].现代隧道技术，2008，45（1）：5-10.
        [2] 张鸿，刘优平，黎剑华，等.基于模糊理论的隧道施工安全预警模型研究及应用[J].中国安全科学学报，2009，19（4）：5-10.