浅谈FAHP渐变大断面暗挖施工的风险管理与控制.pdf

81PROJECTMANAGEMENT装理风险管理建设浅谈FAHP渐变大断面暗挖施工的风险管理与控制晋志超（上海地铁咨询监理科技有限公司，上海200032)摘要：在城市轨道交通建设当中，为实现分段开通而设置渡线段的情况非常常见，如何做好渡线段渐变大断面施工的安全质量管控是一大重难点问题。以青岛市轨道交通8 号线北段渡线段施工工程为例，基于模糊层次分析法（FAHP）对渡线段渐变大断面的风险提前进行了评价分析，根据评价结果对重要风险制定有针对性的监理管控措施。鉴于工期及“早封闭”方针，优化参数，保证了8 号线渡线段顺利施工完成，也保证了监控量测数据满足设计要求。关键词：轨道交通工程；FAHP；风险识别评价；监理管控中图分类号：F407.9文献标识码：B文章编号：10 0 7-410 4（2 0 2 3）0 7-0 0 8 1-0 30引言城市轨道交通建设过程中，不可避免地会受到地下管线、地面征地拆迁及地面建筑物等诸多因素的影响和制约，为了将这些影响因素降到最低，需要采取分段开通等措施，确保其他未受干扰的车站及区间能够按照工期正常通车。在分段开通的前提背景下，通常会设置渡线段，用来实现同线路折返以及不同线路调车等功能。渡线段的设置能够最大限度地利用现有开挖地下空间，但是由于车辆限界、设备限界等条件限制，渡线段需要设置几个几何尺寸不同的连续大断面。不同于标准断面隧道，连续渐变大断面施工在安全及质量方面存在很大的管控风险。本文以青岛轨道交通8 号线青沧区间渡线段施工工程（以下简称“本工程”）为例，首先基于FAHP评价分析渡线段施工过程中存在的主要风险源，然后通过对主要风险点制定有针对性的监理控制措施，在确保施工安全、质量的前提下，快速实现洞通，完成建设单位既定工期节点。1工程概况本工程青沧区间渡线段采用马蹄形断面，钻爆法施工。渡线段总长52 m，分为9 种不同尺寸的断面结构形式。标准段断面处的最高处为7.3 4m，最大跨度为7.2 m；渡线段断面处的最高处为10.54m，最大跨度为17.4m。渡线段的初期支护措施主要有钢筋网片、超前小导管、格栅钢架、砂浆锚杆以及喷射混凝土组成的初支体系。二衬主要采用C45P12防水混凝土，二衬厚度3 50 mm。政府下文要求8 号线提速建设，达到与胶东国际机场同步运营的效果，以此缓解去往机场的交通压力，也为市民提供便利。2综合评价模糊层次分析法（FAHP）及计算过程层次分析法（A H P）是2 0 世纪7 0 年代美国运筹学教授提出的一种将定量分析与定性分析相结合的系统分析方法。首先采用专家德尔菲法针对工程形成相应的评价指标体系，然后通过层次分析法对评价指标体系当中的指标构建对比矩阵并赋予权重，最后通过模糊综合评价法进行风险评估，根据风险评估的结果，有针对性地制定相应的对策。具体评价步骤如下。（1）建立因素集。根据各参建方意见形成初步渐变大断面暗挖施工风险评估体系，通过专家德尔菲法对相关评价指标筛选，形成最终渐变大断面暗挖施工风险评估体系。假设形成4个一级指标，那么因素集O就由A1、A 2、A 3 和A44个子集构成，即O=A1,A2,A3,A4式(1)其中，每个一级指标又由若干个二级指标构成。例如A由B1、B,和B33个二级指标构成，那么A1就是由3 个分子集构成的，即Ai=B1,B2,B3式(2)(2)建立评价集。假设将评价集V划分为VI、V2、V3、V4、V,5类,即V=Vi,V2,V3,V4,Vs式(3)82楚理PROJECTMANAGEMENT建设风险管理（3）建立权重集。本文指标权重集的确定主要采用AHP及炳值修正法。具体如下。要素层对目标层的权重集为：UO=WA1,WA2,WA3,WA4式(4)指标层对要素层的权重集为：UAi=WB1,WB2,WB3式(5)依此类推，其他各个指标层的权重集也是通过这种方法确定的。（4）模糊关系矩阵的建立及模糊综合评价。采用本文构建的各个指标权重集与其对应的模糊关系矩阵之间进行分层次的合成，得到目标层的模糊关系矩阵，最后得出本文的评价结果如下。R=UARA=Vi,V2,V3,V4,Vs然后将构建的目标层模糊关系矩阵进行归一化的处理，根据最大隶属度原则判断渐变大断面暗挖施工风险等级以及一级指标的风险等级。2.1风险评估指标体系的构建组织施工、监理、设计、勘察、建设单位以及第三方风险咨询单位等参建方中经验丰富的管理人员对工程进行分析，并构建风险评估指标体系，然后邀请暗挖施工方面的2 3 位专家采用德尔菲法对相应的指标进行打分筛选，最终形成风险评估指标体系模型，具体如表1所示。由于进度风险最终会作用于施工风险，因此，本文未将进度设置为一级指标。表1渐变大断面暗挖施工风险一级指标三级指标地下水影响水文与地质围岩稳定性覆土厚度下穿文物建筑周边环境下穿管线及暗渠渐变大断面暗挖施工风险开挖施工风险初期支护风险施工风险大断面拆撑风险二衬施工风险监测点布设合理性监控量测监测频率达标与否监测预警及时性2.2层次分析法确定权重系数采用9 标度对比法对指标进行两两比较，a,表示第/个指标相对于第/个指标的比较结果，则aj=1/aji，A 成为成对比较矩阵。具体如下：ala12a21a22aA=(aij)=式(6)anlan2矩阵一致性指标、一致性比率以及随机一致性指标数值通过一致性检验，其权重系数如表2 所示。表2渐变大断面暗挖施工风险评估指标体系权重一级指标二级指标地下水影响（0.2 6)水文与地质（0.0 8)围岩稳定性（0.6 4)）覆土厚度（0.10)下穿文物建筑（0.8 3）周边环境（0.17)下穿管线及暗渠（0.17)开挖施工风险（0.2 5)初期支护风险（0.2 5）施工风险(0.52)大断面拆撑风险（0.3 0)二衬施工风险(0.2 1)监测点布设合理性（0.3 4)监控量测(0.2 4)监测频率达标与否（0.3 3）监测预警及时性（0.3 3)2.3模糊评价法进行综合评价首先确定评语等级论域，即评价集 1，2，m)，其中1，2，m 表示对调查目标的评价等级，如优、差等，而每个模糊子集都会有相应的等价与之对应。本文将专家评分划分成为了5个等级，即低风险、较低风险、中等风险、较高风险、高风险。邀请专家对所有的一级指标和二级指标进行等级划分，通过等级划分，得到表3。表3渐变大断面暗挖施工风险评估指标隶属度结果指标低风险较低风险中等风险较高风险高风险水文与地质0.000.170.700.130.00周边环境0.000.090.520.350.04施工风险0.000.040.130.570.26监控量测0.000.040.170.700.09地下水影响0.260.570.170.000.00围岩稳定性0.170.650.130.040.00覆土厚度0.390.610.000.000.00下穿文物建筑0.000.040.220.610.13下穿管线及暗渠0.130.350.480.040.00开挖施工风险0.000.130.220.520.13初期支护风险0.000.040.260.610.09大断面拆撑风险0.000.000.260.650.09二衬施工风险0.000.090.220.570.13监测点布设合理性0.040.260.570.130.00监测频率达标与否0.090.220.610.090.00监测预警及时性0.090.350.520.040.00对模糊子集以及模糊关系矩阵进行计算可以得到模糊综合评价向量，按照最大隶属度原则将计算出来的决策值进行排序，即可得到所需要的评价结果。首先对渡线段的整个施工风险进行综合评判，通过计算可以得到综合评价值为0.53，该最大值所属的区间为较高风险，即综合评判等级为较高风险。一级指标水文与地质的综合评价值为0.6 3，综合评判等级为较低风险；周边环境的综合评价值为0.51，综合评判等级为较高风险；施工风险的综合评价值为0.6 0，综合评判等级为较高风险；监控量测的综合评价值为0.57，综合评判等级为中等风险。83（下转第9 7 页）PROJECTMANAGEMENT风险管理建设3风险分析（1）周边环境风险综合评判等级为较高风险，其中下穿文物建筑的隶属度较高，为0.8 3。渡线段正上方地面上为钟渊纱厂旧址文保建筑，砖混结构，为老旧建筑物，建筑抗震动能力差。(2）施工风险综合评判等级为较高风险，其中大断面拆撑风险隶属度较开挖、初支以及二衬风险稍微大一点，主要原因如下。断面尺寸大，渐变频繁，工法变化多，由上下台阶法转换为CD法，再由CD法转化为双侧壁导坑法，并且在施工的过程中顶端逐渐挑高，施工风险较大。交叉口马头门位置，结构受力复杂，施工自身风险较大。区间正线与渡线H型衬砌最近净距2.7 1m，小净距段施工对中间岩柱多次扰动，围岩自身承载力低，结构受力复杂。区间采用爆破开挖，对周边围岩扰动性大，存在较大风险。渐变断面处大部分采用CD法和双侧壁导坑法施工，二衬施工前需要对隧道中部的临时支撑进行拆除，临时支撑工程量大、高度较高，拆除安排不合理会造成安全风险、渗漏水质量风险等。断面较大，断面尺寸变化较大，断面转换处堵头墙需要搭设脚手架支钢模板进行施工，施工工序较为繁琐，且大断面截面尺寸较大，二衬钢筋绑扎完成后可能会由于自重造成钢筋整体发生微小下沉，最终导致钢筋保护层较小，造成安全风险及质量风险。(3）监控量测综合评判等级为中等风险，监控量测数据的准确性与及时性对隧道施工有着很大的指导意义。(4）进度风险。进度与安全质量是对立统一的关系，忽视安全质量的进度将进一步增加渡线段的施工风险，而在保证安全质量的前提下谈进度，工期越短，风险消除得越快，就越安全。4监理控制措施4.1施工风险监理控制措施渡线段施工涉及到渐变大断面工法变换频繁、交叉口马头门施工、正线与渡线小净距施工、大断面拆撑、异形渐变断面脚手架搭设等风险。为了做好风险控制，首先需要按照危险性较大的分部分项工程及关键节点验收相关管理办法做好程序性控制。渡线段开挖支护、渡线段模板支架施工前进行多次专家论证工作并在施工过程中邀请专家及各参建方组织过程阶段性验收，大断面拆撑编制专项施工方案，下穿文保建筑、开马头门、二衬施工前组织关键节点验收工作。其次，监理要做好过程验收工作，质量专监每天至少两次按照验收标准对渡线段的施工质量进行检查验收，避免最终验收不合格、整改工程量大而引起时间耗损严重问题。另外，每个阶段根据实际情况做好针对性的管控措施。(1）开挖施工风险监理控制措施。渡线段开挖施工前，监理建议对渡线段开挖施工按照“一控六专项”来进行风险提级管控。要求施工单位采取地质雷达、超前地质探孔成像、加深炮孔等综合超前地质预报技术对渡线段的地质情况进行预报，施工、地勘、总部、风险咨询、监理等各参建方对地质预报结果出具审核意见。监理对超前地质预报过程进行监理旁站。根据渡线段的爆破效果及时与爆破监理沟通，最大可能性避免超挖、欠挖情况发生，节省因处理超欠挖造成的时间耗损，尤其是超小净距及马头门处。(2）初支施工风险监理控制措施。渡线渐变段需要不断地进行挑高扩宽，竖向挑高最大2 1，因此监理对超前小导管的打设角度重点旁站管控，严禁加宽及增加挑高角度。要求施工单位将锁脚普通锚杆改为涨壳式锚杆，拱脚垫钢板，及时喷射混凝土，引排水沟远离两拱脚，避免煌斑岩遇水融化而造成拱脚下沉。梳理从开挖到完成初支喷混各工序人员、机械投入以及完成时间，要求施工单位增加人员，加强组织，确保工序间歇与组织间歇时间均为零，实现两天三循环。严格控制初支面的平整度，喷混完成的第一时间，监理即要对初支面进行检查，对不满足平整度要求的地方及时进行补喷；监督施工单位及时进行初支背后注浆，保证注浆质量，节省后期初支基面处理及注浆堵漏的时间耗损。监理建议将左线渡线F、渡线G断面弧形中隔墙改为直线型中隔墙，既增加了施工作业空间，也避免了施工过程中经常触碰中隔墙的安全风险。(3）大断面拆撑风险监理控制措施。原设计图纸中，B、C、D 断面拆撑长度为6 8 m，E、F、G 断面拆撑长度为56m，监理建议通过图纸会审、专题会议等明确，在监测数据稳定的情况下，增加一次拆撑长度，并采用跳拆模式。要求由下向上拆除至仰拱填充面下10 cm，施工仰拱防水及钢筋模板混凝土，拱墙施工前拆除剩余支撑。监理加强拆撑顶部和根部的防水细部处理质量，避免因细部处理不到位引起的渗漏水影响。监理对拆撑全过程进行监督旁站。(4）衬砌施工风险监理控制措施。监理对满堂脚手架进行分阶段验收，大体积混凝土浇筑过程监理旁站，确保做到对称浇筑以及浇筑速度；浇筑过程中测量专监与施工单位一同对满堂脚手架的稳定性进行监控量测。鉴于渡线段不同断面交接处环梁配筋设置过密，绑扎时间过长，初支中隔壁支撑拆除后，不能及时浇筑二衬混凝土，影响隧道97.上接第8 3 页）.PROJECTMANAGEMENT质量安全节能环保建设技术措施进行处理，如停止浇筑、支架加固等措施。旧桥墩割除及盖梁体系转换过程中的监控，采用了科学的方法，保证体系转换过程安全顺利完成，同时也防止了新建盖梁出现过大变形而导致质量问题。10结语综上所述，改建门式墩具有施工难度大、对安全性要求较高的施工特点，因此在施工过程中，存在着诸多安全隐患。广州市凤凰山隧道项目的主要重难点为植筋、旧盖梁外安全；监理建议优化设计，适当调整二衬环梁配筋，及时施工二衬，保证隧道结构安全。监理要求渡线段满堂脚手架及模板实现零转换，避免混凝土等强、拆模影响工期以及二衬成环时间。4.2下穿文物建筑风险监理控制措施渡线段下穿钟渊纱厂旧址文保建筑，爆破振动以及地面沉降（隆起）都会对文保建筑造成不可逆转的破坏。监理主要通过以下措施来实现风险管控工作。（1）要求施工单位委托资质单位在渡线段施工前完成对该文保建筑的调查评估报告，了解文保建筑的内外部现状、结构稳定性、安全性及保护措施，监理1 0 0%参与见证。(2）在资质单位出具调查评估报告的第一时间，组织业主、地勘、设计、施工、第三方测量、第三方监测、风险咨询等单位召开专题会议，对当前的下穿文物建筑措施进行论证，采取适当的注浆加固措施对文保建筑的地基进行加固。(3）监理每天两次对文保建筑周边环境进行巡视，检查周边存在其他施工、弃渣等行为，避免与下穿施工耦合而对文保建筑造成影响。（4）建议采用自动化监测技术取代原有的地面建筑物监测技术来实现下穿期间文保建筑物沉降的实时监测。(5）严格按照施工方案控制爆破炸药量，确保安全平稳通过渡线段下穿。4.3监控量测监理控制措施对于渡线段暗挖施工，监控量测数据能够及时反馈围包混凝土、体系转换、原桥墩柱切除等施工顺序。本文以该项目为例，论述了改建盖梁门式墩的施工监理控制措施。监理单位必须严格按照监理规划、监理细则及旁站方案要求，对施工单位的一系列过程施工行为进行监督审查，及时纠正施工过程中存在的问题，杜绝质量安全事故的发生。收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 1作者简介：张竞，任职于上海同济工程项目管理咨询有限公司。通信地址：上海市杨浦区国康路1 0 0 号1 2 楼上海同济工程项目管理咨询有限公司。岩变化情况，因此监控量测数据的准确性以及数据反馈的及时性非常重要。监理主要通过以下措施进行管控。（1）监控量测信息共享。下穿文保建筑自动化数据平台提供一个账号给各参建方，供各参建方实时查阅数据。建立监控量测信息共享群，爆破监测数据、施工监测数据、第三方监测数据、监理对比分析数据及时上传群共享。（2）联合施工测量、自动化监测单位每周对自动化监测仪器进行校验，确保自动化监测数据的真实性。(3）拆撑、注浆等施工过程要加大监测点的监测频率及自动化数据变化。（4）测量专监对监测点布设进行旁站，过程中加强对监测点的巡视检查，要求施工单位加强对监测点的保护，确保监测数据能够真实反馈围岩变化。5结语在风险与工期的双重压力之下，利用FAPH对渡线段施工过程中的风险提前进行了识别，对主要风险制定了有针对性的监理管控措施，并通过优化工序衔接时间、工序搭接、初支及二衬参数等进一步降低了施工安全风险，快速平稳地完成了渡线段的施工，实现了建设单位的既定工期。收稿日期：2 0 2 3-0 4-1 9作者简介：晋志超，任职于上海地铁咨询监理科技有限公司。通信地址：上海市徐汇区宛平南路7 5 号2 号楼3 楼上海地铁咨询监理科技有限公司。