動態風險管理在上海軌道交通四號線修復工程中的應用[摘要]風險管理是一門新興學科,已廣泛應用在許多行業以規避可預期的風險。與國外發達國家相比,我國工程風險管理尚處于起步階段。結合上海軌道交通四號線修復工程中的超深基坑工程,通過將風險管理與項目管理相結合,提出了動態風險管理的思想,并將其應用于工程實踐中,隨著工程的順利完工,證明了動態風險管理對于工程的風險控制確實能夠起到較好的效果。[關鍵詞]動態風險管理;修復工程;超深基坑 風險管理是一門新興的學科,已廣泛應用在許多行業以規避可預期的風險。在中國的土木工程領域,人們對風險管理的研究方興未艾,但是與國外發達國家相比,我國工程風險管理尚處于起步階段。本文結合上海軌道交通四號線修復工程中的超深基坑工程,通過將風險管理與項目管理相結合,提出了一種動態風險管理的思想,并將其應用于工程實踐之中,最終得到了較好的效果。1 動態風險管理的提出1·1 風險管理的流程和方法介紹 地下工程風險管理大致可分為以下三個方面:風險辨識、風險評估、風險決策。 1)風險辨識 是要找出風險之所在和引起風險的主要因素,并對其后果做出定性的估計。 2)風險評估 是對危險發生的概率及其后果作出定量的估計,也就是對風險作出定量的量測。它有主觀估計與客觀估計之分。對客觀估計比較容易進行定量計算并容易被人們所接受。但是由于地下工程資料的缺乏,使得對地下工程進行風險評估時不能單純依靠客觀估計,必須引入主觀估計。 3)風險決策 是要解決如何對待風險的問題。在項目風險識別、評估后,要根據項目總體目標,規劃并選擇合理的風險管理對策,以盡可能地降低項目風險的潛在損失和提高對項目風險的控制能力。一般而言,風險管理有四種對策:風險避免、風險緩和、風險轉移以及風險自留。1·2 動態風險管理的提出 早期風險管理思想的缺點在于將項目的發展人為地劃分為“現在”和“將來”兩個獨立的狀態,在“現在”進行風險分析,“將來”對其進行管理。但是,工程項目具有很強的過程性,項目因內外環境、目標變化以及實施過程中不斷受到不確定因素的影響,因此,項目的風險管理應是實時的、連續的。靜態的風險管理思想顯然不能反映這種過程性,管理的結果會遠遠達不到預期的目標。 動態風險管理包含以下涵義:首先是對項目全過程的風險管理,從項目的立項到結束,都必須進行風險的研究與預測、控制以及風險評價,實行全過程的有效控制以及經驗積累與教訓;其次是對應于風險管理的人員、材料、設備、資金等的全方位管理;最后是及時實施全面動態的組織措施。1·3 動態風險管理的管理框架 面向過程的動態風險管理是將風險管理與項目管理有機結合的系統框架,該框架的特點為:①將風險管理體系進行任務單元劃分,并形成一個可以進行循環作業的封閉系統,每個單元的作業流程如圖1所示;②將該封閉循環單元作業步驟與項目實施過程結合起來,體現風險管理的連續性與動態性,如圖2所示。
可見,在工程每個時期內對每一個關鍵節點都要進行風險管理,做到風險的動態控制與管理。每個節點的風險管理步驟與流程即為一個風險單元。 風險節點階段的劃分原則:①根據工程的風險點數量確定階段數量的原則;②前一階段的實施結果可能影響后一階段的風險辨識、評估與控制為原則。2 動態風險管理在四號線修復工程中的應用2·1 工程概況 四號線工程原位修復方案主要可分為三大部分:①原隧道損壞部分的基坑明挖方案 根據工地周邊環境情況綜合考慮,該方案由東、西、中三個明挖基坑組成,長度分別為174、62.5m和27m,基坑標準段的開挖深度為38m,端頭井的開挖深度達41m,圍護結構采用1.2m厚的地下連續墻,所有地下連續墻的深度均為65.5m,總工程量約45 500m3;②浦東、浦西兩段完好隧道的清理工作 由于四號線事故搶險期間,隧道損壞段兩端的完好隧道中充滿了水,并留下了一些搶險時修筑的水泥壩等障礙物,因此修復工程要對該兩段隧道進行清理工作;③新建隧道與老的完好隧道的連接段施工 為保證完成基坑內部結構與清理完畢的完好隧道實施結構對接,必須在基坑兩端實施水平凍結后暗挖來完成連接結構。江中段凍結暗挖的長度約10m,中山南路段凍結暗挖長度約9m(見圖3)。2·2 動態風險管理的應用2·2·1 風險辨識與控制措施 風險辨識工作是風險管理過程中最重要的一個環節,只有對風險進行了全面細致地辨識才能有的放矢,制定出有針對性的防范措施來減少風險。 本工程由于地質條件復雜,而且無其它工程經驗可借鑒,每道工序都存在著極大的風險。因此,每道工序施工之前,在方案制定的過程中就開始應用風險管理的思想,對各道工序施工存在的風險進行了辨識,并對每個風險點都制定了相應的防范措施。 本工程風險較大的主要施工工序如下:①超深基坑圍護結構施工;②超深基坑地基加固施工;③超深基坑超深承壓水降水施工;④超深基坑開挖施工;⑤完好隧道段清理施工;⑥連接段凍結暗挖施工。 超深基坑開挖施工方案制定時辨識出的風險以及相應的對策如下: 1)圍護結構滲漏甚至涌水、噴砂 預控措施:①設計階段,地下連續墻接頭的選擇;②基坑開挖之前,接縫處的旋噴止水加固;③基坑開挖時,有效調整施工工序來降低接縫滲漏風險;④基坑開挖過程中,一旦圍護接縫出現輕微滲漏水現象,立即暫停開挖,以防滲漏情況進一步發展;⑤現場配備Atlas鉆機一臺以及相應的注漿設備,并備足一定數量的水玻璃、聚氨酯等材料;⑥利用高密度電阻儀檢測方法,對地下連續墻可能存在隱患處檢驗,事先掌握圍護缺陷情況,采取相應預控措施;⑦在圍護接縫漏水情況嚴重,一切堵漏措施難以挽回的緊急情況之下,將采用倒虹吸方式從黃浦江中直接將江水引入基坑。 2)承壓水降水不能滿足基坑開挖要求 預控措施:①在勘查階段,即對四號線修復深基坑降水工程場地進行詳細勘察;②在設計階段,通過現場的群井抽水試驗,準確了解地層的水文地質情況。 3)基坑變形過大,影響周邊環境 預控措施:①基坑開挖之前,為有效控制圍護變形,采用了1 200mm厚、65m深地下連續墻+9道鋼筋混凝土支撐的形式,并對坑內土體進行適當的地基加固;②基坑開挖時,嚴格按照分層、分塊、間隔跳挖的挖土流程和步序,按照設計和規范的要求實施,嚴禁超挖,分層分塊的挖土標高和部位嚴格控制,做到隨挖隨撐;③基坑開挖時,采取措施縮短支撐施工時間;④通過大量的自動化監測手段加強施工過程中的監測;⑤必要時,根據監測結果,調整支撐制作方案,在支撐底部預先澆筑30cm厚,3~4m寬的早強混凝土墊層,起到預先支撐作用。 4)縱坡滑坡 預控措施:①本工程基坑主要采取分層分塊、間隔跳挖的開挖形式;②基坑東端頭由于考慮第2期水平凍結管的打設,開挖深度達到41m,比周邊基坑開挖深度要深3m,防止開挖時周邊土體坍塌,特別對周邊土體進行了旋噴加固,增強土體的自立性。 5)江中圍堰變形過大、失穩,引發黃浦江水倒灌 預控措施:①采取措施確保圍堰穩定和安全;②加強監測手段。 6)坑底隆起、水砂突涌 預控措施:①通過有限元分析計算,掌握承壓水降水后地下水滲流場流速、流線等的變化情況;②結合坑底隆起測點的布置,在坑底開挖面以下24m范圍每隔3m增設孔隙水壓力測點;③做好降水井管的封井工作。2·2·2 風險監控 在項目實施過程中,還采取了先進的信息化施工技術,對較大的風險點進行監測,并邀請專家專門針對本工程特點制定了變形控制指標。在施工風險較高的工序,如在本工程基坑開挖階段,要求監測單位加強監測的頻率,及時上交監測報表,同時聘請相關科研機構對監測數據進行分析,實時了解基坑的安全性狀,并為后續施工提供科學的依據。2·3 風險管理中的其它管理措施 除了以上介紹的一些風險管理中具體技術方面的措施以外,還遵循風險管理的思想在管理模式上進行了相應的改進。 1)本項目為保險公司承包的項目,因此保險公司派出了一支專業工程咨詢隊伍為本工程提供相應的風險查勘服務。在此基礎上,承包商也聘請專業的風險評估單位,根據修復工程實際進展狀況,定期進行動態風險評估分析,及時指導施工,將風險降至最低。 2)在充分分析的基礎上,制定風險控制預案,成立風險控制領導小組,嚴格落實風險控制措施。 3)專門聘請了科研機構對本工程大量的監測數據進行定期的分析,通過數據分析了解本工程所處的安全狀況。 4)承包商定期對內部員工以及各分包商員工進行安全風險培訓,讓安全意識常留心中。 5)對技術方案進行層層交底,并督促分包商對具體施工人員技術交底到位,保證技術措施能夠落實。 6)施工現場做好風險警示牌,標明正在施工工序的風險和防范措施,讓具體操作人員做到心中有數。3 結語 對四號線修復工程進行動態風險管理,最終讓本工程中許多的風險工序得以順利完成。從監測數據表明,本工程難度較大的基坑變形控制達到了良好的效果。主要的控制指標如地下連續墻最大位移僅4.8cm(設計控制值7.6cm)、臨江大廈沉降和傾斜等都大大低于設定的控制值(設計控制值:傾斜1.6‰,累計沉降6cm;實際值:傾斜0.6‰,累計沉降3.76cm,其中開挖后沉降僅1.56cm),近基坑周邊地面下沉最大約1cm。可見,在工程建設工程中實施動態風險管理,能夠有效地控制工程的風險,并將風險程度降至最低。參考文獻:[1]楊子勝,楊建中.基坑工程項目風險管理研究[J].科技情報開發與經濟,2004,(9).[2]白云,湯競.軟土地下工程的風險管理[J].地下空間與工程學報, 2006,(2).[3]莫若楫,黃南輝.地鐵工程之風險評估[A]//工程管理國際研討會論文集[C].香港,2004.[4]陳龍.城市軟土盾構隧道施工期風險分析與評估研究[D].上海:同濟大學,2004.[5]郭仲偉.風險分析與決策[M].北京:機械工業出版社,1987.[6]郭斯杰,邱必洙.工程風險分析與工程保險[A]//工程保險與風險分析[M].臺灣營建研究院營建系列叢書.[7]毛儒.地下工程的風險管理[A]//工程管理國際研討會論文集[C].香港,2004.[8]張建設.面向過程的工程項目風險動態管理研究[D].天津:天津大學,2002.
可見,在工程每個時期內對每一個關鍵節點都要進行風險管理,做到風險的動態控制與管理。每個節點的風險管理步驟與流程即為一個風險單元。 風險節點階段的劃分原則:①根據工程的風險點數量確定階段數量的原則;②前一階段的實施結果可能影響后一階段的風險辨識、評估與控制為原則。2 動態風險管理在四號線修復工程中的應用2·1 工程概況 四號線工程原位修復方案主要可分為三大部分:①原隧道損壞部分的基坑明挖方案 根據工地周邊環境情況綜合考慮,該方案由東、西、中三個明挖基坑組成,長度分別為174、62.5m和27m,基坑標準段的開挖深度為38m,端頭井的開挖深度達41m,圍護結構采用1.2m厚的地下連續墻,所有地下連續墻的深度均為65.5m,總工程量約45 500m3;②浦東、浦西兩段完好隧道的清理工作 由于四號線事故搶險期間,隧道損壞段兩端的完好隧道中充滿了水,并留下了一些搶險時修筑的水泥壩等障礙物,因此修復工程要對該兩段隧道進行清理工作;③新建隧道與老的完好隧道的連接段施工 為保證完成基坑內部結構與清理完畢的完好隧道實施結構對接,必須在基坑兩端實施水平凍結后暗挖來完成連接結構。江中段凍結暗挖的長度約10m,中山南路段凍結暗挖長度約9m(見圖3)。2·2 動態風險管理的應用2·2·1 風險辨識與控制措施 風險辨識工作是風險管理過程中最重要的一個環節,只有對風險進行了全面細致地辨識才能有的放矢,制定出有針對性的防范措施來減少風險。 本工程由于地質條件復雜,而且無其它工程經驗可借鑒,每道工序都存在著極大的風險。因此,每道工序施工之前,在方案制定的過程中就開始應用風險管理的思想,對各道工序施工存在的風險進行了辨識,并對每個風險點都制定了相應的防范措施。 本工程風險較大的主要施工工序如下:①超深基坑圍護結構施工;②超深基坑地基加固施工;③超深基坑超深承壓水降水施工;④超深基坑開挖施工;⑤完好隧道段清理施工;⑥連接段凍結暗挖施工。 超深基坑開挖施工方案制定時辨識出的風險以及相應的對策如下: 1)圍護結構滲漏甚至涌水、噴砂 預控措施:①設計階段,地下連續墻接頭的選擇;②基坑開挖之前,接縫處的旋噴止水加固;③基坑開挖時,有效調整施工工序來降低接縫滲漏風險;④基坑開挖過程中,一旦圍護接縫出現輕微滲漏水現象,立即暫停開挖,以防滲漏情況進一步發展;⑤現場配備Atlas鉆機一臺以及相應的注漿設備,并備足一定數量的水玻璃、聚氨酯等材料;⑥利用高密度電阻儀檢測方法,對地下連續墻可能存在隱患處檢驗,事先掌握圍護缺陷情況,采取相應預控措施;⑦在圍護接縫漏水情況嚴重,一切堵漏措施難以挽回的緊急情況之下,將采用倒虹吸方式從黃浦江中直接將江水引入基坑。 2)承壓水降水不能滿足基坑開挖要求 預控措施:①在勘查階段,即對四號線修復深基坑降水工程場地進行詳細勘察;②在設計階段,通過現場的群井抽水試驗,準確了解地層的水文地質情況。 3)基坑變形過大,影響周邊環境 預控措施:①基坑開挖之前,為有效控制圍護變形,采用了1 200mm厚、65m深地下連續墻+9道鋼筋混凝土支撐的形式,并對坑內土體進行適當的地基加固;②基坑開挖時,嚴格按照分層、分塊、間隔跳挖的挖土流程和步序,按照設計和規范的要求實施,嚴禁超挖,分層分塊的挖土標高和部位嚴格控制,做到隨挖隨撐;③基坑開挖時,采取措施縮短支撐施工時間;④通過大量的自動化監測手段加強施工過程中的監測;⑤必要時,根據監測結果,調整支撐制作方案,在支撐底部預先澆筑30cm厚,3~4m寬的早強混凝土墊層,起到預先支撐作用。 4)縱坡滑坡 預控措施:①本工程基坑主要采取分層分塊、間隔跳挖的開挖形式;②基坑東端頭由于考慮第2期水平凍結管的打設,開挖深度達到41m,比周邊基坑開挖深度要深3m,防止開挖時周邊土體坍塌,特別對周邊土體進行了旋噴加固,增強土體的自立性。 5)江中圍堰變形過大、失穩,引發黃浦江水倒灌 預控措施:①采取措施確保圍堰穩定和安全;②加強監測手段。 6)坑底隆起、水砂突涌 預控措施:①通過有限元分析計算,掌握承壓水降水后地下水滲流場流速、流線等的變化情況;②結合坑底隆起測點的布置,在坑底開挖面以下24m范圍每隔3m增設孔隙水壓力測點;③做好降水井管的封井工作。2·2·2 風險監控 在項目實施過程中,還采取了先進的信息化施工技術,對較大的風險點進行監測,并邀請專家專門針對本工程特點制定了變形控制指標。在施工風險較高的工序,如在本工程基坑開挖階段,要求監測單位加強監測的頻率,及時上交監測報表,同時聘請相關科研機構對監測數據進行分析,實時了解基坑的安全性狀,并為后續施工提供科學的依據。2·3 風險管理中的其它管理措施 除了以上介紹的一些風險管理中具體技術方面的措施以外,還遵循風險管理的思想在管理模式上進行了相應的改進。 1)本項目為保險公司承包的項目,因此保險公司派出了一支專業工程咨詢隊伍為本工程提供相應的風險查勘服務。在此基礎上,承包商也聘請專業的風險評估單位,根據修復工程實際進展狀況,定期進行動態風險評估分析,及時指導施工,將風險降至最低。 2)在充分分析的基礎上,制定風險控制預案,成立風險控制領導小組,嚴格落實風險控制措施。 3)專門聘請了科研機構對本工程大量的監測數據進行定期的分析,通過數據分析了解本工程所處的安全狀況。 4)承包商定期對內部員工以及各分包商員工進行安全風險培訓,讓安全意識常留心中。 5)對技術方案進行層層交底,并督促分包商對具體施工人員技術交底到位,保證技術措施能夠落實。 6)施工現場做好風險警示牌,標明正在施工工序的風險和防范措施,讓具體操作人員做到心中有數。3 結語 對四號線修復工程進行動態風險管理,最終讓本工程中許多的風險工序得以順利完成。從監測數據表明,本工程難度較大的基坑變形控制達到了良好的效果。主要的控制指標如地下連續墻最大位移僅4.8cm(設計控制值7.6cm)、臨江大廈沉降和傾斜等都大大低于設定的控制值(設計控制值:傾斜1.6‰,累計沉降6cm;實際值:傾斜0.6‰,累計沉降3.76cm,其中開挖后沉降僅1.56cm),近基坑周邊地面下沉最大約1cm。可見,在工程建設工程中實施動態風險管理,能夠有效地控制工程的風險,并將風險程度降至最低。參考文獻:[1]楊子勝,楊建中.基坑工程項目風險管理研究[J].科技情報開發與經濟,2004,(9).[2]白云,湯競.軟土地下工程的風險管理[J].地下空間與工程學報, 2006,(2).[3]莫若楫,黃南輝.地鐵工程之風險評估[A]//工程管理國際研討會論文集[C].香港,2004.[4]陳龍.城市軟土盾構隧道施工期風險分析與評估研究[D].上海:同濟大學,2004.[5]郭仲偉.風險分析與決策[M].北京:機械工業出版社,1987.[6]郭斯杰,邱必洙.工程風險分析與工程保險[A]//工程保險與風險分析[M].臺灣營建研究院營建系列叢書.[7]毛儒.地下工程的風險管理[A]//工程管理國際研討會論文集[C].香港,2004.[8]張建設.面向過程的工程項目風險動態管理研究[D].天津:天津大學,2002.
