浅埋暗挖隧道穿越既有桥梁风险评估方法研究

汪杨洲

摘 要：隧道工程是一项大规模地下工程，具有潜在风险多、风险危害大的特点，因此建立一套合理有效的风险评估体系就显得尤为必要。因隧道建设环境复杂，不确定因素较多，往往难以获得各影响因素的真实概率，因此常规风险评估方法操作性差，难以适用。本文参考kent风险评估法，对评估体系进行适当改进，建立了适用于暗挖隧道穿越既有桥梁的风险评估体系，对现场施工具有较大指导意义。将该方法运用到具体工程并获得了成功，说明改良体系切实可行，具有实际价值。

关键词：隧道工程建设；风险评估；模型

一、Kent法在隧道工程建设中的应用。

随着城市化的进程的加快，城市人口的进一步增加，交通拥堵成了当下亟待解决的难题。为缓解交通拥堵，提高人们的出行效率，轨道交通应运而生，并因其运量大、占地少等优势迅速成为热门方案。隧道工程是轨道交通的重要组成部分，为大规模地下工程，施工过程中不确定因素较多，风险危害性较大。在城市中，隧道往往面临着穿越既有道路、桥梁等问题，此时，建设环境更加恶劣，风险危害显得尤为巨大。这就需要我们提前作出较准确的风险评估，从而制定相应的保护措施，降低风险影响。但隧道工程建设环境复杂，不确定性较大，常规的概率法评估风险方法往往难以适用。kent法在其基础上进行了发展和改进，具有更好的适用性。本文基于其基本思想，将其发展运用于隧道工程建设风险评估。

二、基于改进kent法的隧道穿越既有桥梁风险评估

（一）kent法的改进

优点：Kent法在评估中尽可能的减少主观因素带来的干扰，很大程度上提高风险评估的准确性。

局限性：虽然kent法有优点，但是其本身也具有局限性。在进行风险评估时，首先要对各种因素进行假设，来预想会发生的问题。但是kent法在进行风险评估时，其中假设性的因素之间是不存在相关性的，这就导致了在不同情况下，其中的一些独立性假设是不成立的。因此，kent法也并不是完美无缺，也存在自身局限性，需要进行一定的改进。

（二）改进kent法风险评估模型的构建

不同的原因会导致不同的事故，也就意味着建设工程所需采取的措施有所不同。在隧道穿越既有桥梁中，导致风险发生最主要的原因就是隧道和桥梁。因此，参考kent法，同时考虑隧道施工穿越既有桥梁的特点，建立相应的风险评估体系是十分重要的。

第一：在浅埋暗挖隧道穿越既有桥梁的施工过程之中，要注意将理论与实践结合起来，在实际的施工中做到经过实际的考察之后再确定具体施工计划，并将实践中得到的调查数据与理论方法相结合，从而确保建构模型的准确性。在这些步骤完成之后再进行风险评估活动，能够保证风险评估的精准性，降低风险评估的失误率。

第二；在隧道施工过程中，要严格分析施工技术水平，监控水平和工期要求等人为因素，降低评估参数的不准确性，做出精准的风险评估。

第三：计算出施工风险综合指数crci。

第四：把安全措施指数与风险指数相结合做出风险评估。

（二）模型因子的确定

1）隧道指数

跨度和埋深是隧道指数的两大因素。可以利用kent法制作模型来模拟不同覆跨比下的隧道开挖，从而得出更精准的数据。在不同覆跨比下可以发现在隧道开挖过程中所引起的地表沉降是有规律可寻的。在了解其规律之后再结合具体情况，对隧道指数进行相应的取值。

2）地层指数

地层是隧道工程建设的重要介质，地层情况直接影响到隧道周围邻近建筑，地层条件越好，就意味着风险指数的越低。因此要对地层安全指数做出精准的取值，才能进一步确定地层周围的稳定程度，从而进行隧道开挖。

3）邻近结构物指数

在隧道穿越既有桥梁的工程建设中，邻近结构指数就是指桥梁指数。在工程建设中，桥梁是隧道开挖的最主要的障碍，在保障桥梁安全的情况下进行隧道开挖，就必需提前做好相关计算，精确取值。

4）工艺影响系数

工艺影响系数是指除了地层，桥梁等自然因素外的人为因素对隧道施工所造成的危险程度，具有很大的不确定性。其取值就不如其他指数容易和精确，只能将工艺影响系数与其他的影响指数进行结合，做出合理的分析。

5）位置系数

隧道的建设肯定会对周围的环境造成影响，尤其是周围土壤的松动，会使面承载力降低而造成地面沉降等问题，甚至会造成一些坡体的坍塌。因此，在隧道施工时，须对其影响的范围进行计算，以免后期造成某些事故。可以利用kent法建立模型对施工所影响的范围做出具体的分析，了解到不同位置的安全系数，从而选择不同的保护措施。

6）结构重要性系数

作为对社会起到重要意义的桥梁，其重要程度不言而喻，所以關于桥梁的保护也是至关重要的。在隧道施工时，要了解清楚相关规定，明确结构破坏的后果，知道不同后果相应等级，这样隧道穿越既有桥梁的工程建设就有了一定的标准。

7）安全补偿系数

即使经过各指数的综合计算，采取了相应保护措施，桥梁附近仍有可能会受到极大的破坏。所以施工过程中，除了采用传统的防护措施外，在开挖的手段上也要进行创新，尽可能降低开挖对桥梁的破坏程度。

三、实例应用研究。

（一）工程概况

北京某地铁隧道在设计时，由于各种制约因素，不可避免的穿越沿线的桥梁及道路，在一些位置上隧道与桥梁的距离极近，可能会存在一些建设风险。在下穿桥梁段隧道建设时，周围土层较差，易受到扰动。采用浅埋暗挖法紧邻桥梁施工时，就必定会引起地层一定程度上的变形，从而使桥梁受到相应的损害，引起桥梁塌陷等问题。所以在该隧道施工时，为保护邻近桥梁的安全，提前采用高压旋喷桩法对其间土体进行加固，阻断隧道建设时地层变形向桥梁的传播，很大程度上保证了桥桩的安全，对桥梁起到了很大的保护作用。在隧道建立过程中进行风险评估时，kent法就很好的运用到了其中。

（二）隧道穿越既有桥梁风险评估

该隧道在建设时，是经过严密的风险评估后，方决定开展隧道建设的。利用kent法建立相应的的评估模型，对各项指数进行相应的取值，做好一定的风险评估。在隧道建设前，对桥梁外观进行了检查，桥梁的整体状况良好，地层相对稳固。隧道与桥梁的位置非常接近，对施工工艺要求较高。桥梁为城市重要主干道，对交通起到巨大的作用，因此在隧道穿越既有桥梁时，若是对其造成破坏，会对地面交通产生重大影响，在隧道建造时，需要保证桥梁的安全。通过采用高压旋喷桩法对隧道与桥桩间土体进行加固后，风险指标得到很大降低，隧道施工基本安全。

（三）评估结果有效性验证

（1）数值模拟

在风险评估之后，要进行有效的验证，通过一定的模拟来具体了解桥梁的安全状况。

建立计算模型，对局部安全问题进行分析；并通过数值模拟，对隧道施工的不同位置进行分析，结果表明在采取相应措施后，隧道穿越桥梁的过程中，并不会对桥梁本身造成很大伤害，也不会因为地层的变形导致桥桩的损坏。这是工程建设必不可少的一部分。

（2）现场监测

在隧道建设中为了可以保证桥梁的安全，必须要进行实时监测，在该隧道建造的时候，在桥梁的不同位置都设置了观测点，数值计算结果显示，隧道穿越桥梁的过程中桥梁的安全状况良好，风险水平较低。以上验证都表明了kent法模型用于隧道穿越既有桥梁的风险评估具有可行性。

结语：借鉴kent法，建立相关风险评估模型，对浅埋暗挖隧道穿越既有桥梁的工程建设进行风险评估，并根据评估结果采取相应保护措施，减少事故的发生。从北京某隧道的工程实例结果来看，该方法对施工具有很好的指导意义，对隧道穿越既有桥梁的风险评估具有可行性和可靠性。

参考文献

[1]张志强，何川. 深圳地铁隧道邻接桩基施工力学行为研 究[J]. 岩土工程学报，2003，25（3）：204 - 207.

[2]李强，王明年，李德才，等. 地铁车站暗挖隧道施工对既 有桩基 的 影 响[J]. 岩石力学与工程学报，2006，25（1）：184 - 190.

（作者单位：广州地铁设计研究院有限公司）