兰州轨道交通盾构侧穿高重建筑物施工风险识别与控制管理研究

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根据城市轨道交通的规划和建设的初衷,轨道交通建设期间必然对城市核心区的正常生产生活带来各类不同程度的负面影响,相较于其他工程类型,轨道交通具备建设规模大、社会影响广泛、工期一般较长、制约因素多、资金投入大等特点,加之工程本身建设存在安全风险隐患,再者与周边施工环境的诸多复杂情况交织,城市轨道交通施工期的各个环节风险控制和管理则显得十分重要。由于城市轨道交通施工大多处于城市繁华地段,与周边环境(如管道、道路、建筑物等)相互制约影响较大。尤其是盾构穿越建筑物区域,受施工扰动、地层损失、工程降水等影响,不可避免对地上地下建构筑物产生影响,如地基下沉、建筑开裂、倾斜,甚至倒塌。侧穿是相对正穿而言,盾构掘进施工过程中局部穿越或临近通过建筑物,这种方式对建筑物与地基不均匀沉降的影响更加明显,风险更大。因此对盾构侧穿重要建筑物风险控制进行研究,有着重要的指导意义。本文首先论述了针对盾构侧穿重要建筑物这一风险进行研究的重要意义和必要性,深入调研了项目风险、工程风险管理、轨道交通风险管理、盾构风险管理等国内外的研究成果和存在的现状,通过研究对比国内外地铁盾构穿越既有建(构)筑物的实例以及安全事故可以得出,地铁盾构区间穿越既有建(构)筑物风险管理和控制的研究的深度和广度还不全面,仍存在由于项目特性、地域限制、周边环境千差万别等造成风险管理的应用普遍性不强,理论研究与实际工程结合不紧密,盾构穿越重要建筑物风险管控的体系的系统性不强,研究的广度和深度还不够全面等问题。在论述和研究的基础上,确定了本文研究的方向和主要内容,形成了基本技术路线,然后依据风险管理的基本理论、原理根据风险管理的基本理论、原理和方法,分析工程项目风险管理基本方法,并由针对性的对盾构穿越重大建筑的施工风险管控的全过程进行深入研究,重点分析了轨道交通施工的风险特点和基本的管理流程。通过风险管理的基本流程,对盾构穿越建筑的风险辨识、评价、控制、监控等进行分析。其中,辨识是全面梳理施中可能存在的风险的过程,是风险管理的基础;而评价是对辨识的风险进行定量或定性分析,确定风险的等级和重要程度,为提出针对性的管控措施提供支撑。在评价的过程中,依据综合层次分析法的理论,建立相应风险计算模型。同时为验证研究模型的可行性,以兰州城市轨道交通2号线一期工程某区间侧穿近邻高重建筑物为工程案例,该区间施工过程中将穿越大型商场等密集场所,具有很强的参考意义,是对预先建立的风险管理模型进行实际运用,验证计算模型的合理性和可实施性。在风险管理和控制过程中,案例针对区间盾构侧穿近邻高重建筑物的相关建设和监测数据,采用专家问卷调查形成风险源清单,并建立相应的风险计算模型,运用层次分析法逐层进行风险指数的计算,得出工程总体风险指数和最重要控制因素。本文采取方法为集成优化后的评估模型,该模型的计算和评价的基础是优化后的层次分析法,同时融入了专家调查与打分,使成果更加的可靠。从本质上讲,该方法是一种决策思维方法。AHP是首先建不同元素间两两重要性比较的判断矩阵,将原来复杂的因素,分解成了多个层次、多种属性、阶梯结构的模型,综合判断决策因素重要性排序后,对目标方案进行决策优化的系统方法。根据评估出的总体风险指数,针对盾构施工本身的隧道埋深、相邻隧道空间位置,并结合项目周边影响的建(构)筑物、市政道路及各类埋地管线等,重点考虑邻近建筑物等设施的保护要求和保护措施,结合项目的工程水文地质、工艺工法、其他周边环境进行风险分析及计算,综合评价风险发生可能性等级及风险损失等级,并针对各类风险,确定了相应的技术方案、工艺措施、科学的监控量测、法律及经济措施等进行风险应对措施,提出了有针对性的具体工程管理实施建议,如通过加强超前探孔、空洞检测、重点部位预注浆、选取合理的换刀位置,并注重科学的监控量测和应急预案的编制及演练等一系列信息化措施进行风险预防和控制管理,有效控制了风险,避免了事故的发生。在理论研究、案例分析的基础上,对本论文进行了总结。同时由于工程背景、案例地域限制等,论文对下一步仍需深入研究并进行了展望,例如本次采用的评价方法为在全面风险辨识的基础上,采用专家打分和层次分析的综合评价,虽然对现有风险评价方法进行了优化和调整,但仍属于较为传统的方式。随着技术的不断发展,未来可提供、可借鉴、可视化的资料、案例将越来越多,智能化实时监测、云计算、物联网等先进技术更加发达,为进一步进行轨道交通盾构施工、穿越重大风险源的管控和研究提供了可能。总的来说,本文充分利用计算结果,综合评价风险发生可能性等级及风险损失等级,本文建立的风险评价模型能够合理、可靠地得出城市轨道交通盾构侧穿近邻高重建筑物关键风险因素的等级和损失,将多元化、多目标的复杂问题进行梳理和简化。实现兰州轨道交通2号线盾构施工侧穿高重建筑物的风险的定型分析和定量化评价,为决策者确定风险因素重要性排序并实施管理控制方法提供技术依据。
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