大断面海底隧道建设的安全风险评估与控制对策

【摘要】海底隧道上方为无限的海水,围岩环境复杂,且地质勘察困难,很难在施工前详细掌握隧道工程地质与水文地质条件,施工中存在较多的不确定性,风险事故一旦发生将带来非常严重的损失,小则延误工期、增加投资,大则可能出现灭顶之灾。如何通过深入研究和系统总结,从理论和技术两个方面建立海底隧道风险评估与控制的科学体系显得尤为重要。本文的研究正是以此为契机,依托大连湾跨海通道工程,综合采用文献与专家调研、理论解析、数值模拟和现场资料调研等多种研究手段,对大断面海底隧道建设的安全风险评估与控制对策进行了系统深入的研究,取得了以下研究成果：(1)系统总结了工程风险的基本概念和特点,提出海底隧道建设风险的定义。根据风险管理理论阐述海底隧道工程施工风险的产生机理和作用过程,对孕险环境、致险因子、风险事故、承险体等概念作出明确界定,指出海底隧道建设期全过程安全风险的特点,提出海底隧道核心风险基本特征、影响因素、控制原则,以及风险分析评价的具体程序和方法,建立海底隧道建设风险分析评价模型和风险接受准则。(2)将海底隧道突水风险后果分为生命损失、社会损失、环境影响损失和经济损失(包括直接经济损失和间接经济损失),将可拓工程方法应用于厦门海底隧道左线F1风化槽施工突水后果严重性分析,有效地解决了突水后果严重性损失难以统一衡量的问题。(3)基于国内外常见的风险辨识方法,根据大连湾海底隧道的相关资料和类似工程资料,结合本工程特点和难点对钻爆法、沉管法、盾构法进行安全风险辨识,采用专家调查法并结合数值计算、相关工程资料调研对钻爆法、沉管法、盾构法进行风险分析、评估,分析其影响因素与潜在后果,给出初步的风险等级评定,对可能的重要风险进行罗列,并且提出了相应的控制措施。(4)依托大连湾海底隧道,对工程可行的两个方案分别对应的两种施工方法下的安全风险进行了综合评估,并提出了相应的控制措施。同时对核心安全风险的概念和特点进行阐述,对三种工法海底隧道的核心风险进行分析,在对相关工程资料广泛调研的基础上,对各风险影响因素进行了等级划分,根据隶属度函数得到各因素的等级评价矩阵。采用模糊数学与可拓工程学理论分别预测风险发生可能性等级和后果严重性等级,得到各方案的核心风险均属不可接受风险,为可行的最低风险限度范围,并提出了三种工法核心风险相应的控制措施。(5)通过对备选方案盾构法、沉管法、钻爆法各项风险系数和综合风险系数的分析,指出大断面海底盾构具有软硬不均地层适应性差、机械设备制作难度高、经验少等特点,技术风险、安全风险、经济风险均比较大；大断面沉管法隧道具有施工场地占用大、水下爆破对海洋环境破坏大,浮运、沉放对海上航运有很大影响等特点,环境风险较大;大断面钻爆法海底隧道具有连续掘进距离较长、作业环境差、不良地质段施工风险大等特点,技术风险、安全风险均比较大。经过对大连湾海底隧道两个线位方案相应的两种施工方案的综合比选,推荐采用沉管法修建。
【作者】谭光宗；
【导师】王梦恕；
【作者基本信息】北京交通大学，岩土工程，2014，博士
【关键词】海底隧道；建设风险；核心风险；钻爆法；盾构法；沉管法；

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