1、3.1风险研究内容与分析目标3.1.1风险研究内容风险管理的目标是通过有效的评价管理去避免项目风险的产生或减少风险事件发生给工程带来的损失，以确保工程工期和造价不超过既定目标，同时确保工程质量满足要求并安全顺利进行。对于水下公路隧道，风险研究的主要内容如下：（1）隧道风险评价方法的选取；（2）隧道建设风险分析评估；（3）隧道运营风险分析评估。3.1.2风险分析目标（1）工程风险因素辨识及风险评估方法选择根据水下隧道特点，进行隧道工程风险因素辨识、选定适宜的评价方法，建立风险发生的可能性表达及后果预测模型，对风险因子危险度进行定量评估研究。（2）隧道建设期安全风险分析根据国内外同类公路隧道建设实
2、例调查，结合隧道工程特点开展隧道在建设过程中可能产生的风险事故进行分析，主要包括洞口失稳事故、突水（涌泥）事故、塌方事故、大变形事故、瓦斯事故、岩爆事故、工期等，并对风险进行详细的分析与评估，评定各风险因素的等级，找出主要防范风险，并建议相应的风险对策。（3）隧道运营风险分析包括隧道结构稳定性风险分析，运营通风系统的可靠性及风险分析、消防设施可靠性及事故风险分析。针对隧道火灾事故，在模拟火灾烟气蔓延的基础上，分析火灾环境下隧道内人员疏散安全。3.2安全风险评估流程与评估方法3.2.1风险评估流程风险评估与分析的基本流程为：风险评估的步骤包括：风险辨识、风险估测、风险评价、风险控制及应急预案，风
3、险评估的流程如图3.1所示。1）风险辨识（1）充分了解所需要研究的工程情况，收集资料，包括工程背景、气象资料、地质资料、工程已有的研究报告等；（2）辨识隧道方案在工程建设期和运营期存在的风险，划分评价层次单元，对各评价单元的可能发生的风险事故进行分类识别；（3）采用定性与定量相结合的分析方法或定性描述方法，根据风险的存在形式和状态进行风险分类；（4）建立风险结构图：包括风险目录、主要风险及其存在形式和状态，并初步判定“轻重缓急”。2）风险影响分析针对主要风险，分析其风险度（发生的概率），指出风险可能导致的后果，找出风险效益的变化规律，提出风险控制标准。3）风险控制及对策研究（1）风险控制标准分
4、析：釆用定性与定量相结合的分析方法，进行资料统计、模拟、仿真分析，获得“约束条件下”的风险控制指标；（2）风险影响与风险控制标准对比分析，研究风险预防和风险控制对策，针对主要风险提出明确对策；（3）对初步设计成果中的风险控制措施进行评价，对初步设计阶段风险进行终评，提出控制措施。3.2.2常用的风险评估方法目前常用的风险评估方法主要分为定性分析方法（应用难以借助精确的分析技术而依靠集体的直观判断进行评估方法）、半定量分析法和定量分析法三大类。各种方法的特点各不相同，在应用中有着各自的优缺点和适用范围，常用的方法及适用性如表3.1所示。表3.1风险评估不同方法及适用性序号风险评估方法定义优点缺点
5、适用性1定性评估方法检查表法对类似工程项目发生的问题一一列举的基础上判定各种风险因素是否存在，进而确定风险概率和损失的方法。能消除或减低忽视某些风险因素的可能性，是风险识别的一种有效和可靠方法，可用于施工过程中判断风险因素是否存在，也可用在发生事故后帮助查找事故原因。由于在项目过程中风险因素会发生改变，故在应用中应定期检查风险清单的内容是否齐全。风险源的查找2专家调查法通过系统地收集和积累数据，确定当前工程状态和假定条件，并在专家判定风险概率和风险损失程度的基础上，进行整理和分析，完成风险分析的方法。简单易行，比较客观。依靠集体的直观判断，所得结论比较全面、正确，能够对各种模糊的、不确定的问题
6、做出较为准确的回答。该方法的预测时间不宜过长，越长准确性越差。分析结果往往受组织者、参加者的主观因素影响，可能存在偏差。风险发生概率的估测风险损失的估测3半定量分析法事故树法分析事故的直接原因，揭示事故的潜在原因，描述事故的因果关系，确定顶上事件，定性分析顶上事件的重要度并计算顶上事件发生概率。描述事故的因果关系，便于查明系统内国有的或潜在的各种危险因素，常用于直接经验较少的风险源辨识。可进行逻辑运算进行定量分析和评价步骤多，计算复杂；数据较少，定量分析需做大量的工作风险源的查找风险发生概率的估测风险损失的估测4模糊综合评价法模糊综合评估法是采用模糊理论和最大隶属度原则对多因素系统进行总体评价
7、的一种方法可以通过计算得出目标风险的量化指标计算复杂风险发生概率的估测风险损失的估测5定量评估方法失效概率法通过建立失效概率模型，根据历史统计数据或大量的试验来确定参数分布，以计算对于某一风险事件的结构失效概率的方法。对于易于计算失效概率的结构计算方便难以建立复杂评估目标的数学模型风险发生概率的估测6蒙特卡罗法构造符合一定规则的随机数并通过统计随机数的数学特征来求解风险事件概率的方法。在准确确定计算模型的基础上可以解决复杂的概率运算问题及不允许进行真实试验的场合。需要建立评估目标的数学模型，并确定各参数变量的概率分布规律，比较复杂，实际操作较困难，需要计算机编程辅助分析。风险发生概率的估测7层
8、次分析法把定性因素定量化，并能在一定程度上检验和减少主管影响，使评估更趋科学化。通过风险因素间的两两比较，形成判断矩阵，从而计算同层风险因素的相对权重。具有简洁、实用和系统的特点得出的结果是粗略的方案排序；决策的主观成分大：无论建立层次结构还是构造判断矩阵，人的主观判断、选择、偏好对结果的影响极大，判断失误即可造成决策失误。风险源的查找风险发生概率的估测风险损失的估测3.2.4本项目采用的评估方法本次评估方法主要采用检查表法、专家调查法、层次分析法和模糊综合评价法。即风险源辨识采用检查表法，初始风险评估采用专家调查法，隧道总体残留风险评估采用层次分析法和模糊综合评价法。项目组收集到相关设计资料
9、后，成立风险评估小组，评估小组由经验丰富的隧道、地质、岩土、结构、通风和环保等专业人员组成，评估小组负责人由具有20年以上设计经验的教授级高工担当。3.2.4.1检查表法检查表法的一般步骤如图3.2。图3.2单一风险事件的风险辨识流程3.2.4.2专家调查法专家调查法的一般步骤为：（1）编制专家调查表专家调查表的编制从结构上应包括六部分：标题、说明语、风险发生概率等级与判断标准、风险损失等级与判断标准、风险等级调查表、项目基础资料。（2）选择专家采用专家调查法时，专家人数应有合理的规模。专家的人数取决于项目的特点、规模、复杂程度和风险的性质而定，一般不宜少于10人。专家的选择，宜做到评估小组内
10、专家和行业内专家协调平衡。（3）风险等级调查表填写风险等级调查表的填写可通过现场会议、寄发调查表等方式完成。专家填写风险等级调查表时，可从风险等级调查表中“风险事件”栏、“风险源”栏、“当前状态”栏、“假定采取的缓解风险措施”栏及专家安全风险事件调查表获取有关基本信息，也可由评估小组直接介绍相关信息。当专家意见比较分散时，应再次征询意见，待专家重新考虑后再次提出自己判定风险发生概率和风险损失等级的理由，调整等级判定结果。（4）整理、统计调查表。在风险等级调查表集中回收完成后，应对调查表进行逐份检查，剔除不合格的调查表，然后将合格调查表统一编号，以便于调查数据的统计。对某一项风险的发生概率和相应
11、风险损失，应统计所有合格表格对该项的判定值，按照加权平均的方式进行计算。当权值不易判定时，可按权值为1处理。3.2.4.3模糊综合评估法用于风险的概率和损失估测。模糊综合评估法是采用模糊理论和最大隶属度原则对多因素系统进行评价的一种方法，一般步骤为：（1）对评估项目进行综合分析，建立风险事件的评价指标体系。（2）建立风险事件等级评估矩阵。（3）确定各风险因素的权重。（4）进行单因素或者多因素综合评估，得到风险评估矩阵。（5）利用最大隶属度原则，确定风险等级。该方法可以通过计算得出目标风险的量化指标，但计算较复杂，难度较大。3.2.4.4层次分析法层次分析法是一种定性与定量相结合的评价方法。其评
12、价的一般思路是：把一个风险问题分解成若干层次及若干因素，然后在同一层次上对各因素进行比较和计算，综合各个层次比较结果就可以得到不同方案的项目风险水平，从而为方案的选择提供了决策依据。该方法的特点是：可以将风险评价因素和权重细化，得到更合理的风险评价结果；通过两两比较风险因素，可提高权重值的准确性；对风险评价结果的分析和处理，又可以反过来判断评判过程的逻辑性和合理性。（1）确定风险因素判断矩阵首先选定工程可能遇到的风险因素，然后建立这些因素的分层结构,假设同一层有n个因素,成对比较所有因素，如将和进行比较,使用3-2的矩阵标度来反映两因素的相对重要性，标度的含义见表3-2。若与相比得，那么与相比
13、标度值则为=l/，这样就可以得到一个的判断矩阵A=。（2）计算矩阵A的最大特征值和对应的特征向量先算出矩阵A的最大特征值，然后再求出与应的特征向量W，即AW=W, W的分量即为n个因素的权重。表3.2矩阵标度的含义(3)一致性检验判断矩阵A是经两两比较得到的，不一定满足等式=。因此,为了衡量矩阵A不相容所造成的和W的误差,这里采用一致性指标CI来判断。CI=(-n)/ (n-1)当CI=0时，为完全一致，一般当CI0.1，就可以认为这个两两判断较为合理。把所求出的各子因素相对危害程度统一起来，就可求出该工作包风险处于高、中、低各等级的概率值的大小，由此可判断该工作包的风险程度。3.2.4.5故
14、障树分析法(FTA)这种方法常常用于复杂系统安全性与可靠性的评价。将系统的失效事件分解成许多失效概率已知的基本事件的串、并联组合,然后沿着故障树的逻辑关系就可以逆向求出系统整体的失效概率。故障树可以用事件符号和规定的逻辑门来描述系统中各事物间的关系。故障树分析的流程为:(1)熟悉系统的功能、结构和工作模式以及设计资料;(2)确定顶事件;(3)建立风险树;(4)划分风险树的最小割集,确定风险模式;(5)用最小割集的函数求顶事件的失效概率。使用故障树的步骤大致如图图3.3故障树法解决问题流程图3.2.5风险分级及接受准则公路隧道风险分级包括事故发生概率的等级标准、事故发生后果的等级标准和风险的等级
15、标准，分级标准和风险接受准则主要依据为交通运输部公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南（试行）。3.2.5.1风险发生概率等级与判断标准为了对工程的风险事故有一个大体的、定性的把握，以便指导风险决策的开展，需对不同的风险事故进行风险等级划分。一般来说，风险可表征为风险事故发生的概率和事故损失的乘积，结合本工程的实际情况，下面给出风险事故概率和损失的等级评定标准，并在最后给出针对风险事故的等级划分标准、风险损失等级与判断标准。工程安全风险发生概率等级分为1、2、3、4、5级。各等级判断标准见表3.3。表3.3风险发生概率等级判断标准等级一级二级三级四级五级事故描述不可能很少发生偶尔发生可能发生频
16、繁区间概率P0.01%0.01%P0.1%0.1%P1%1%P10%P10% 注：（1）P为概率值，当概率值难以取得时，可用年发生频率代替。（2）风险发生概率等级应优先采用定量判断标准确定。当无法进行定量计算时，可采用定性判断标准确定。3.2.5.2风险损失等级与判断标准风险损失等级分为1、2、3、4、5级。应按人员伤亡等级、经济损失等级及环境影响等级等因素确定。当多种损失同时产生时，应采用就高原则确定风险损失等级。表3.4风险损失等级标准等级一级二级三级四级五级事故描述可忽略需考虑严重非常严重灾难性（1）人员伤亡：是指在参与工程建设活动过程中所发生的人员伤亡事故。依据人员伤亡的类别和严重程度
17、进行分级，见表3.5。表3.5人员伤亡等级判断标准等级判断标准一级重伤人数5人以下二级3人以下死亡（含失踪）或5人以上10人以下重伤三级3人以上10人以下人员死亡（含失踪）或10人以上50人以下重伤四级10人以上30人以下人员死亡（含失踪）或50人以上100人以下重伤五级30人以上人员死亡（含失踪）或100人以上重伤注：（1）参考国务院生产安全事故报告和调查处理条例和企业职工伤亡事故分类标准（GB6441-86）。（2）“以上”包含本数，“以下”不包含本数，下同。（2）经济损失：是指风险事故发生后造成工程项目发生的各种费用的总和，包括直接费用和事故处理所需的各种间接费用，见表3.6。表3.6经
18、济损失等级判断标准等级判断标准一级经济损失500万元以下二级经济损失500万以上1000万元以下三级经济损失1000万以上5000万元以下四级经济损失5000万以上10000万元以下五级经济损失10000万以上注：（1）参考国务院生产安全事故报告和调查处理条例。（2）对总造价较低的工程，如石拱桥等，可采用相对经济损失进行判定。（3）环境影响是指隧道施工对周围建（构）筑物破坏或损害、环境污染等，根据其影响程度进行分级。见表3.7。表3.7环境影响等级标准等级定义一级涉及范围很小，无群体性影响，需紧急转移安置人数50人二级涉及范围较小，一般群体性影响，50人需紧急转移安置人数100人三级涉及范围大
19、，区域正常经济、社会活动受影响，100人需紧急转移安置人数500人四级涉及范围很大，区域生态功能部分丧失，500人需紧急转移安置人数1000人五级涉及范围非常大，区域内周边生态功能严重丧失，需紧急转移安置人数1000人，正常的经济、社会活动受到严重影响注：参考建设项目环境保护管理条例（1998-11-18）和中华人民共和国环境影响评价法（2003-9-1）。3.2.5.3风险等级和接受准则风险矩阵法是最常用且被普遍接受的定性风险分析方法。下面根据不同的风险概率等级和损失后果等级，建立风险等级评价矩阵。如表3.8所列。表3.8风险等级评价矩阵风险事故损失可忽略需考虑严重非常严重灾难性发生概率A:
20、P0.01%1A2A3A4A5AB:0.01%P0.1%1B2B3B4B5BC:0.1%P1%1C2C3C4C5CD:1%P10%1D2D3D4D5DE:P10%1E2E3E4E5E风险接受准则作为可接受风险水平的评判标准，其评判对象就是通过风险分析方法得出的风险水平。本节依据风险矩阵法这一被普遍运用和接受的定性风险分析方法，提出定性的隧道工程施工风险接受准则。不同的风险水平需采用不同的风险管理与控制措施，结合风险评估矩阵，不同等级风险的接受准则和相应的控制对策如表3.9所示。表3.9不同等级风险的接受准则等级风险接受准则控制对策建议应对部门一级1A,2A,1B,1C可忽略的不必进行管理、审视
21、设计、施工、监理单位二级3A,2B,3B,2C,1D,1E可容许的引起注意，需常规管理审视三级4A,5A,4B,3C,2D,2E可接受的引起重视，需防范、监控措施总承包商四级5B,4C,5C,3D,4D,3E不可接受的需重要决策，需控制、预警措施建设公司，指挥部或政府部门五级5D,4E,5E拒绝接受的立即停止，需整改、规避或预案措施3.3全过程动态风险管理建设项目的全寿命周期是指建设项目的全过程，包括项目规划阶段（可行性研究、项目定义等）、项目实施阶段（初步设计、设计、施工和竣工验收）、项目管理阶段（运营、维护、维修）一直到项目拆除的整个过程。作为一个具体建设项目来说，全寿命周期可以分为规划、
22、分析、设计、施工、运营及拆除6个主要阶段，如图1所示。在这6个阶段也存在着大量的不确定性、不可预见性的因素，不可避免地面临着各种风险，包括自然因素和人为因素，为此，风险管理需要贯穿于工程规划、设计、施工、运营的全过程，即全寿命风险管理。与常规风险管理相比，动态风险管理除了包括风险定义、风险辨识、风险估计、风险评价、风险决策之外，还包括风险跟踪，共6个阶段，如图2所示。从图2中可以看出，这是一个循环的动态管理体系，其中，风险跟踪是动态风险管理的一大特点。在完成风险评价和决策以后，为真正有效地控制工程风险，需要在工程建设期间对风险具体的发展情况进行跟踪控制，即风险跟踪。风险跟踪管理是指对风险的发展
23、情况进行跟踪观察，督促风险规避措施的实施，及时发现和处理尚未辨识到的风险，它是风险动态管理的重要组成部分。它强调风险是不断发展变化的，风险管理也应随着风险状态的变化而变化。动态风险管理是一个循环的过程，即通过监控、复查、登记等方法来对隧道建设中的风险进行跟踪和再管理。主要包括：基于动态风险理念的风险循环跟踪管理，基于监测数据的动态风险分析，基于事故故障登记的动态风险分析，基于动态风险理念的风险控制方法等几种类型。3.3.1建设阶段的风险管理及动态评估研究3.3.1.1穿黄隧道建设期风险内容本文所研究的建设期全过程的内容可划分成四个子系统。分别为：地质勘察子系统、方案规划子系统、方案设计子系统和隧道施工子系统。各子系统的关系如图所示。建设期安全风险子系统关联图
