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邻近文物保护区的隧道工程施工风险评价_丁鹏飞.pdf
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1、在繁华的城市地区或周围环境复杂的地带,隧道工程的建设和运营要涉及过多的拆迁问题和对周围既有建筑物与管线的影响。如果在规划、设计、施工和运营过程中没有充分考虑这些问题,就会给收稿日期:2022-12-02作者简介:丁鹏飞,男,高级工程师,学士,主要从事工程项目管理工作。通讯作者:曾海琪,女,在读硕士研究生,主要研究方向为工程管理。引文格式:丁鹏飞,裘露婷,曾海琪.邻近文物保护区的隧道工程施工风险评价 J.市政技术,2023,41(3):75-80,86.(DING P F,QIU L T,ZENG H Q.Construction risk evaluation of tunnel projec
2、ts adjacent to heritage preservation areas J.Journal of municipal technology,2023,41(3):75-80,86.)文章编号:1009-7767(2023)03-0075-07第41卷第3期2023年3月Vol.41,No.3Mar.2023DOI:10.19922/j.1009-7767.2023.03.075Journal of Municipal Technology邻近文物保护区的隧道工程施工风险评价丁鹏飞1,裘露婷2,曾海琪3*(1.杭州市城市基础设施建设管理中心,浙江 杭州 310000;2.中国电建集
3、团 华东勘测设计研究院有限公司,浙江 杭州 310000;3.西南交通大学 土木工程学院,四川 成都 610031)摘要:由于城市地下众多密布的管线以及既有建筑物等环境因素的影响,使地下工程施工难度越来越大。因此,进行风险管理显得尤为重要,也能为工程提升效益。鉴于此,识别了城市中邻近文物保护区的隧道工程施工风险因素,构建了基于模糊层次分析法的风险评估指标体系,运用所构建的模型对具体工程项目进行了施工风险综合评价。该方法不需要对判断矩阵进行一致性检验,大大简化了计算过程,还能保证度量的相对准确性。数据分析结果显示,该邻近文物保护区的隧道工程施工风险水平为级,属于较高风险,故需采取相应的风险控制措
4、施以降低风险损失。关键词:安全工程;文物保护区;隧道工程;施工风险评价;模糊综合评价法;模糊层次分析法中图分类号:U 455.1文献标志码:BConstruction Risk Evaluation of Tunnel Projects Adjacent toHeritage Preservation AreasDing Pengfei1,Qiu Luting2,Zeng Haiqi3*(1.Hangzhou Center of Urban Infrastructure Construction Management,Hangzhou 310000,China;2.Huadong Engine
5、eringCo.,Ltd.of Power China,Hangzhou 310000,China;3.Southwest Jiaotong University,Chengdu 610031,China)Abstract:The underground construction is becoming increasingly difficult due to environmental factors such as themultiple dense pipelines and existing buildings under the city.Therefore,it is espec
6、ially crucial to carry out riskmanagement,which can also enhance the benefits of the project.The construction risk factors of tunnel projects ad-jacent to heritage protection areas in cities are identified.A risk assessment index system is established by fuzzy hi-erarchical analysis method.A compreh
7、ensive evaluation of construction risks for specific engineering projects isconducted by the model.By this method,the consistency testing of the judgment matrix isnt required,the calcula-tion process is greatly simplified and the relative accuracy of the metrics is ensured.The data analysis results
8、showthat the construction risk level of the tunnel project adjacent to the heritage protection zone is which is higher sothat corresponding risk control measures are needed to reduce risk losses.Key words:safety engineering;heritage preservation area;tunnel engineering;construction risk assessment;f
9、uzzycomprehensive evaluation method;fuzzy analytic hierarchy processJournal of Municipal Technology第41卷社会和国家带来不必要的重大损失和不可估量的负面社会影响。因此,学者们对国内外有关城市综合管廊进行了研究,但大多集中于可行性、决策和投融资方面,对风险评估方面则更多地关注于运维期,而对施工期的风险管理则研究得很少。学者们基于熵权法-SD、结合AHP与DSM等方法建立了综合管廊系统风险之间的关系,评价了运维安全风险。笔者则依托浙江省杭州市之江路输水管廊与道路提升工程,采用模糊层次分析法对邻近文物
10、保护区的隧道工程施工进行风险识别和风险分析,提出相应的风险控制措施和建议,以期为日后类似工程提供借鉴。1工程背景之江路输水管廊与道路提升工程设计范围西起之浦路以西,东至复兴路,全长约6.3 km;建设内容主要包括新建输水管廊与道路提升改造两方面。其中:隧道长度约5.62 km(含2.0 km明挖段,3.62 km盾构段);之江路匝道位于白塔南侧,下穿中河后,在之江路出洞,采用明挖法盾构法施工;匝道北线长1 020 m,南线长910 m。隧道方案平面布置图和隧道盾构段典型断面图分别见图1、2。图1隧道方案平面布置图Fig.1 Plan of the tunnel scheme图2隧道盾构段典型断
11、面图(北线和南线)Fig.2 Typical cross section of tunnel shield section(north and south lines)该工程隧道沿现状之江路敷设,之江路南侧为钱塘江和防洪大堤,北侧邻山且分布有较多建筑物,现状管线较多,包括抗咸渠道、给水管、污水管等重要管线;现状之江路为连接杭州市之江新城与主城区的交通要道,过境交通量大,同时工程沿线涉及文物保护单位也较多(见表1)。工程与闸口白塔文物保护单位保护区划关系见图3。其中,盾构段在之江路与钱塘江大桥交叉口下穿钱塘江大桥引桥路基。为了降低盾构施工对钱塘江大桥的影响,隧道平面线形从引桥桥墩中央穿过;北线、
12、南线盾构隧道距离桥墩的最小水平净距分别为16.86 m和15.95 m,均大于1倍的隧道直径。盾构隧道与钱塘江大桥平面位置关系见图4。根据该地区地质构造背景和拟建场地的工程地76第3期表1涉及的全国重点文物保护单位Tab.1 Key national cultural relics protection units involved文物保护建筑物保护级别与隧道关系中河闸口白塔钱塘江大桥六和塔之江大学旧址世界文化遗产全国重点文物保护单位全国重点文物保护单位全国重点文物保护单位全国重点文物保护单位全国重点文物保护单位匝道盾构隧道下穿结构顶距河底约7 m匝道盾构隧道侧穿,与塔基最小净距38.6 m主
13、线明挖隧道侧穿,与塔基最小净距23.6 m主线盾构隧道下穿引桥路基段,穿越段覆土厚度24.3 m主线盾构隧道侧穿,与塔基最小水平净距38.1 m主线盾构隧道侧穿,与保护建筑最小水平净距39.2 m质条件,拟建场区大部分为内陆低山丘陵地貌,部分为冲积平原地貌;沿线山体起坡度中等,无深沟、深槽等不良地形、地物,不存在危岩等不良地质作用,场地第四系地层厚度一般,植被较发育,发生滑坡、泥石流灾害的可能性较小。部分隧道穿越的地层主要为中风化泥质粉砂岩和中风化粉砂岩,2种岩性力学差异性较大,因此盾构穿越岩性分界区域时,应控制掘进速度,防止岩性突然变化导致的盾构机偏离。根据水质分析结果可知,地表水、地下潜水
14、对钢筋混凝土结构中的钢筋存在长期浸水作用,且具有微腐蚀性。2风险识别通过对综合管廊施工阶段风险因素相关文献研究与专家调查,同时结合具体工程特点,进行了风险因素的识别和筛选,最终建立了邻近文物保护区的隧道工程施工风险评价指标体系1(见表2)。图3工程与闸口白塔文物保护单位保护区划关系图Fig.3 Relationship between the project and the White Tower relics protection unit areas图4盾构隧道与钱塘江大桥平面位置关系Fig.4 Plan position relaionship between the shield tu
15、nnel andQiantang River Bridge丁鹏飞等:邻近文物保护区的隧道工程施工风险评价77Journal of Municipal Technology第41卷该项目下穿了多个国家重点文物保护区,因此增加了白塔倾斜、白塔沉降、白塔震动超限以及钱塘江大桥引桥路基毁坏等风险,并研究这些因素对隧道工程施工的影响程度。3风险分析3.1确定评价指标权重(模糊层次分析法步骤和计算数据结果)笔者运用模糊层次分析法(FAHP)确定风险指标体系各层因素集的权重。JGJ/T 4372018城市地下病害体综合探测与风险评估技术标准中所采用的评价方法基本原理为层次分析法,是将分析的对象整体目标按照其
16、构成要素和内在逻辑,分解出若干个不同的指标进行层次划分,基于一定的目的对各个指标因素进行运算,再排序分析给出最佳决策。具体评价时,需要非常精准地对各指标进行取值确认。模糊综合评价法是指运用模糊系统理论将一些定性评价转化为定量评价,不拘泥于个别细节,从整体上对事物进行分析和把握的方法。模糊层次分析法在多因素决策中的应用不需要检验判断矩阵是否具有一致性,只需满足模糊一致性即可,从而避免了层次分析法(AHP)要检验判断矩阵一致性的问题2-3。3.1.1构造模糊互补判断矩阵笔者采用专家评分法,构建各个因素集合的模糊互补判断矩阵。设施工中二级影响因素集合Ui的模糊互补判断矩阵为:a=a11a12a1na
17、21a22a2nan1an2ann|。(1)式中:aij(i=1,2,n;j=1,2,n)采用0.10.9标度法取值。aij的取值代表ai元素与aj元素之间的模糊关系,同等重要取0.5,稍微重要取0.6,明显重要取0.7,重要得多取0.8,极端重要取0.9,且对角线上的元素满足和为1的原则。3.1.2构造模糊一致判断矩阵模糊一致判断矩阵具有较高的容错性,使用模糊一致判断矩阵可以避免主观影响。由矩阵a可得模糊一致判断矩阵A=(Aij)nn:Ai=nk=1aik(i=1,2,n);(2)Aij=Ai-Aj2(n-1)+0.5。(3)采用基于模糊一致矩阵元素和权重关系排序方法计算权重,得到二级影响因
18、素集合Ui的权重集Wi=(wi1,wi2,win)。其中:wij=nk=1Ajk+n2-1n(n-1)。(4)式中:j=1,2,n;同理可得一级影响因素集合U的权重集W。按以上步骤计算得到一、二级指标的权重以及二级指标的综合权重。风险指标体系权重见表3。经过计算,一级指标的权重大小排序为:技术管理风险质量风险环境风险经济风险社会风险。17个二级指标中,综合权重较大的有工艺工法风险、宏观经济风险、降低工程质量标准风险。由于质量方面风险权重较大,使得工艺工法风险和降低工程质量标准风险无法被忽略,而质量问题很大程度上影响着工程的成败以及邻近重点文物保护单位的安全。因此,对工艺工法合理剖析和安排,才能
19、确保工程最基本的质量与安全,从而保证整体施工质量。同时,如果相关管理人员没有严格把控好施工质量,也会留下隐患。宏观经济风险主要受到了疫情的影响,国家经表2施工风险评价指标体系Tab.2 Construction risk evaluation index system目标层A准则层B指标层C施工风险环境风险B1技术管理风险B2质量风险B3社会风险B4经济风险B5管线地理信息风险C1水文地质风险C2白塔倾斜风险C3白塔沉降风险C4白塔振动超限风险C5钱塘江大桥引桥路基毁坏风险C6合同管理风险C7建设人员技术水平风险C8应急预案与相应措施风险C9对监测数据重视程度C10工艺工法风险C11降低工程质
20、量标准风险C12交通组织风险C13对周边地面或既有构(建)筑物产生影响导致投诉风险C14噪声、扬尘、污废水等污染风险C15宏观经济风险C16工程款专款专用C1778第3期表3风险指标体系权重表Tab.3 Risk indicator system weight table一级指标二级指标权重综合权重环境风险B1(0.2047)技术管理风险B2(0.2312)质量风险B3(0.2184)社会风险B4(0.1723)经济风险B5(0.1734)管线地理信息风险C1水文地质风险C2白塔倾斜风险C3白塔沉降风险C4白塔振动超限风险C5钱塘江大桥引桥路基毁坏风险C6合同管理风险C7建设人员技术水平风险C
21、8应急预案与相应措施风险C9对监测数据重视程度C10工艺工法风险C11降低工程质量标准风险C12交通组织风险C13对周边地面或既有构(建)筑物产生影响导致投诉风险C14噪声、扬尘、污废水等污染风险C15宏观经济风险C16工程款专款专用C170.14120.14140.16490.17790.18370.19090.21720.23170.26340.28770.55000.45000.37670.27500.34830.57000.43000.02890.02890.03380.03640.03760.03910.05020.05360.06090.06650.12010.09830.0649
22、0.04740.06000.09880.0746表4风险评价模型Tab.4 Risk evaluation model风险概率评分00.20.20.40.40.60.60.80.81.0风险水平风险损失评分00.20.20.40.40.60.60.80.81.0表5风险控制准则Tab.5 Risk control guidelines风险水平接受准则控制准则可忽略可接受不期望不可接受风险较低,可以忽略其影响程度处于风险的中端,虽然不需要采取任何应对措施,但是为了提前预防,需要加强监控处于高风险,需要积极应对并且加强监控力度,以尽量减少风险损失极高风险水平,必须高度重视,应采用各种手段相互配合,
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