略谈地铁风险评估方法

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风险接受准则

在确定风险接受准则之前，首先要确定风险概率值以及后果值的打分范围。由于风险概率指数计算模型中设计指数、施工指数是以系数的形式考虑，所以风险概率指数的打分范围主要取决于基本指数的范围。基本指数范围值定为1～100，后果指数范围同样为1～100。对指数分值进行等距离划分，各等级分值范围如表1和表2所示参考GB50652－2011《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》中的风险接受准则划分方法，将风险接受准则分为4个方面：不可接受、不愿接受、可接受、可忽略，根据指数法打分规律和特点，划定风险接受标准。

风险评估示例

打分总体原则

打分总体原则包括打分范围、设计指数标准值、施工指数标准值以及概率指数计算模型的确定，由上述刀盘刀具磨损相关分析可以看出，该风险发生的可能性与基本指数、设计指数、施工指数相关。由于施工指数与后果指数相关工程数据获取难度较大，文中暂未考虑施工指数以及后果指数，主要计算以基本指数与设计指数组合而成的风险概率指数，并在实际工程中验证模型的可靠度。

基本指数的打分模型

参考经验公式（1），确定基本指数的打分模型为地层指数×掘进距离指数×盾构直径指数。1）地层对摩擦系数的影响刀具磨损形式主要有两种，一是正常磨损，包括正常切削土体以及渣土流动对土体的磨损，这种磨损主要是由于土体摩擦刀具而引起的，在粉细砂层一般以正常磨损为主；二是非正常磨损，比如卵石地层中对刀具的冲击引起刀具崩裂、合金脱落，就属于非正常磨损，一般砾砂层、卵石层以非正常磨损为主。文献［7］中对不同地层下（粘性土、淤泥，砂质土，砾砂层，卵石）刮刀正常磨损系数进行统计，对数据进行综合，得到4种地层中磨损系数比例为5∶16∶31∶50；对于非正常磨损状态下，文献涉及很少，参考工程实例数据［8］，考虑刀具的非正常磨损，粘性土、淤泥，砂质土，砾砂层，卵石4种地层磨损系数比值为5∶16∶150∶225。针对上面的分析结果，制定粘性土、淤泥，砂质土，砾砂层，卵石4种地层对应的分值为1、3、30、45。2）掘进距离指数以及盾构直径指数的确定为了建立合理的打分模型，从文献中收集了一些刀具磨损比较严重的现场资料［9］（刀具改进前），进行统计（由于刀盘刀具在黏土层和砂层中磨损量比较小，所以磨损事故大都集中于砾石层中）。从统计数据看，砾砂层换刀距离在100～360m之间，而砾石层换刀距离在60～180m之间，综合考虑，取砾石层中推进229m作为换刀距离的一般情况，就是说在砾砂层中掘进229m就频繁换刀，这个掘进距离的风险概率指数分值在频繁范围内（即分值范围为80～100，取平均值90），掘进距离指数采用公式BL＝3L／229，即在砾砂层掘进距离为229m的情况下，掘进距离指数为3，刀盘磨损的指数为3×30＝90。国内大部分地铁盾构直径在6～7m范围，但是有些过江过海盾构存在大于10m的大直径盾构，取7m为盾构直径的一般直径，即在上述地层和距离的情况下，大于7m的盾构直径会增大风险。所以BD＝D／7。从而得到基本指数打分模型为B＝BG×BL×BD＝BG×3L／229×D／7。

设计指数的打分模型

指数分类一节中提到与刀盘磨损相关设计指标主要包括：盾构机选型，刀盘的设计，刀具的选择、布置，刀具合金性能。通过对各设计指标分析，可以得到不同地层下影响刀盘刀具磨损的设计指标，如表3所示。根据刀盘磨损的特点，设计指数打分规则：设计指数＝盾构机选型系数×刀盘设计系数×刀具选型指数。根据盾构机选型、刀盘开口率对于地层中刀具磨损量的改善程度设定系数，如表4所示，表中值为1时表明该地层中刀具磨损与盾构机选型或刀盘开口率没有关系或者该项指标不能改善或增加刀具磨损。对于刀具的选型设计来说，由于因素的复杂性，难以定量化评价，采用定性分级定量评价的方法进行评价。

模型的验证

为了对上述模型进行检验，选取了几个实际工程进行评估，刀盘刀具磨损严重以致于换刀主要出现在卵砾石层中，选取的几个工程刀具磨损实例的工程地质限于卵砾石层。工程名称及介绍如表5所示。从表5中结果可以看出，对不同的刀具配置，换刀距离有着比较大的区别，对应于工程实际换刀距离的风险可能性分值都处于70～100之间，而对于北京地铁四号线14标一个区间在一次性掘进1100m的情况下，对应分值为60，处于可能与偶尔等级的分界线下，也就表明，此时刀具应该已经有了比较大的磨损，但是还能够继续推进，一般来说若分值达到80，就表明该盾构机基本处于即将换刀状态。

本文作者：赵蕾1卢浩2王明洋2肖军华3杨宝怀4作者单位：1后勤学院军事物流系2解放军理工大学国防工程学院3南京工业大学交通学院4南京坤拓土木工程科技有限公司