动态风险管理在上海轨道交通四号线修复工程中的应用[摘要]风险管理是一门新兴学科,已广泛应用在许多行业以规避可预期的风险。与国外发达国家相比,我国工程风险管理尚处于起步阶段。结合上海轨道交通四号线修复工程中的超深基坑工程,通过将风险管理与项目管理相结合,提出了动态风险管理的思想,并将其应用于工程实践中,随着工程的顺利完工,证明了动态风险管理对于工程的风险控制确实能够起到较好的效果。[关键词]动态风险管理;修复工程;超深基坑 风险管理是一门新兴的学科,已广泛应用在许多行业以规避可预期的风险。在中国的土木工程领域,人们对风险管理的研究方兴未艾,但是与国外发达国家相比,我国工程风险管理尚处于起步阶段。本文结合上海轨道交通四号线修复工程中的超深基坑工程,通过将风险管理与项目管理相结合,提出了一种动态风险管理的思想,并将其应用于工程实践之中,最终得到了较好的效果。1 动态风险管理的提出1·1 风险管理的流程和方法介绍 地下工程风险管理大致可分为以下三个方面:风险辨识、风险评估、风险决策。 1)风险辨识 是要找出风险之所在和引起风险的主要因素,并对其后果做出定性的估计。 2)风险评估 是对危险发生的概率及其后果作出定量的估计,也就是对风险作出定量的量测。它有主观估计与客观估计之分。对客观估计比较容易进行定量计算并容易被人们所接受。但是由于地下工程资料的缺乏,使得对地下工程进行风险评估时不能单纯依靠客观估计,必须引入主观估计。 3)风险决策 是要解决如何对待风险的问题。在项目风险识别、评估后,要根据项目总体目标,规划并选择合理的风险管理对策,以尽可能地降低项目风险的潜在损失和提高对项目风险的控制能力。一般而言,风险管理有四种对策:风险避免、风险缓和、风险转移以及风险自留。1·2 动态风险管理的提出 早期风险管理思想的缺点在于将项目的发展人为地划分为“现在”和“将来”两个独立的状态,在“现在”进行风险分析,“将来”对其进行管理。但是,工程项目具有很强的过程性,项目因内外环境、目标变化以及实施过程中不断受到不确定因素的影响,因此,项目的风险管理应是实时的、连续的。静态的风险管理思想显然不能反映这种过程性,管理的结果会远远达不到预期的目标。 动态风险管理包含以下涵义:首先是对项目全过程的风险管理,从项目的立项到结束,都必须进行风险的研究与预测、控制以及风险评价,实行全过程的有效控制以及经验积累与教训;其次是对应于风险管理的人员、材料、设备、资金等的全方位管理;最后是及时实施全面动态的组织措施。1·3 动态风险管理的管理框架 面向过程的动态风险管理是将风险管理与项目管理有机结合的系统框架,该框架的特点为:①将风险管理体系进行任务单元划分,并形成一个可以进行循环作业的封闭系统,每个单元的作业流程如图1所示;②将该封闭循环单元作业步骤与项目实施过程结合起来,体现风险管理的连续性与动态性,如图2所示。
可见,在工程每个时期内对每一个关键节点都要进行风险管理,做到风险的动态控制与管理。每个节点的风险管理步骤与流程即为一个风险单元。 风险节点阶段的划分原则:①根据工程的风险点数量确定阶段数量的原则;②前一阶段的实施结果可能影响后一阶段的风险辨识、评估与控制为原则。2 动态风险管理在四号线修复工程中的应用2·1 工程概况 四号线工程原位修复方案主要可分为三大部分:①原隧道损坏部分的基坑明挖方案 根据工地周边环境情况综合考虑,该方案由东、西、中三个明挖基坑组成,长度分别为174、62.5m和27m,基坑标准段的开挖深度为38m,端头井的开挖深度达41m,围护结构采用1.2m厚的地下连续墙,所有地下连续墙的深度均为65.5m,总工程量约45 500m3;②浦东、浦西两段完好隧道的清理工作 由于四号线事故抢险期间,隧道损坏段两端的完好隧道中充满了水,并留下了一些抢险时修筑的水泥坝等障碍物,因此修复工程要对该两段隧道进行清理工作;③新建隧道与老的完好隧道的连接段施工 为保证完成基坑内部结构与清理完毕的完好隧道实施结构对接,必须在基坑两端实施水平冻结后暗挖来完成连接结构。江中段冻结暗挖的长度约10m,中山南路段冻结暗挖长度约9m(见图3)。2·2 动态风险管理的应用2·2·1 风险辨识与控制措施 风险辨识工作是风险管理过程中最重要的一个环节,只有对风险进行了全面细致地辨识才能有的放矢,制定出有针对性的防范措施来减少风险。 本工程由于地质条件复杂,而且无其它工程经验可借鉴,每道工序都存在着极大的风险。因此,每道工序施工之前,在方案制定的过程中就开始应用风险管理的思想,对各道工序施工存在的风险进行了辨识,并对每个风险点都制定了相应的防范措施。 本工程风险较大的主要施工工序如下:①超深基坑围护结构施工;②超深基坑地基加固施工;③超深基坑超深承压水降水施工;④超深基坑开挖施工;⑤完好隧道段清理施工;⑥连接段冻结暗挖施工。 超深基坑开挖施工方案制定时辨识出的风险以及相应的对策如下: 1)围护结构渗漏甚至涌水、喷砂 预控措施:①设计阶段,地下连续墙接头的选择;②基坑开挖之前,接缝处的旋喷止水加固;③基坑开挖时,有效调整施工工序来降低接缝渗漏风险;④基坑开挖过程中,一旦围护接缝出现轻微渗漏水现象,立即暂停开挖,以防渗漏情况进一步发展;⑤现场配备Atlas钻机一台以及相应的注浆设备,并备足一定数量的水玻璃、聚氨酯等材料;⑥利用高密度电阻仪检测方法,对地下连续墙可能存在隐患处检验,事先掌握围护缺陷情况,采取相应预控措施;⑦在围护接缝漏水情况严重,一切堵漏措施难以挽回的紧急情况之下,将采用倒虹吸方式从黄浦江中直接将江水引入基坑。 2)承压水降水不能满足基坑开挖要求 预控措施:①在勘查阶段,即对四号线修复深基坑降水工程场地进行详细勘察;②在设计阶段,通过现场的群井抽水试验,准确了解地层的水文地质情况。 3)基坑变形过大,影响周边环境 预控措施:①基坑开挖之前,为有效控制围护变形,采用了1 200mm厚、65m深地下连续墙+9道钢筋混凝土支撑的形式,并对坑内土体进行适当的地基加固;②基坑开挖时,严格按照分层、分块、间隔跳挖的挖土流程和步序,按照设计和规范的要求实施,严禁超挖,分层分块的挖土标高和部位严格控制,做到随挖随撑;③基坑开挖时,采取措施缩短支撑施工时间;④通过大量的自动化监测手段加强施工过程中的监测;⑤必要时,根据监测结果,调整支撑制作方案,在支撑底部预先浇筑30cm厚,3~4m宽的早强混凝土垫层,起到预先支撑作用。 4)纵坡滑坡 预控措施:①本工程基坑主要采取分层分块、间隔跳挖的开挖形式;②基坑东端头由于考虑第2期水平冻结管的打设,开挖深度达到41m,比周边基坑开挖深度要深3m,防止开挖时周边土体坍塌,特别对周边土体进行了旋喷加固,增强土体的自立性。 5)江中围堰变形过大、失稳,引发黄浦江水倒灌 预控措施:①采取措施确保围堰稳定和安全;②加强监测手段。 6)坑底隆起、水砂突涌 预控措施:①通过有限元分析计算,掌握承压水降水后地下水渗流场流速、流线等的变化情况;②结合坑底隆起测点的布置,在坑底开挖面以下24m范围每隔3m增设孔隙水压力测点;③做好降水井管的封井工作。2·2·2 风险监控 在项目实施过程中,还采取了先进的信息化施工技术,对较大的风险点进行监测,并邀请专家专门针对本工程特点制定了变形控制指标。在施工风险较高的工序,如在本工程基坑开挖阶段,要求监测单位加强监测的频率,及时上交监测报表,同时聘请相关科研机构对监测数据进行分析,实时了解基坑的安全性状,并为后续施工提供科学的依据。2·3 风险管理中的其它管理措施 除了以上介绍的一些风险管理中具体技术方面的措施以外,还遵循风险管理的思想在管理模式上进行了相应的改进。 1)本项目为保险公司承包的项目,因此保险公司派出了一支专业工程咨询队伍为本工程提供相应的风险查勘服务。在此基础上,承包商也聘请专业的风险评估单位,根据修复工程实际进展状况,定期进行动态风险评估分析,及时指导施工,将风险降至最低。 2)在充分分析的基础上,制定风险控制预案,成立风险控制领导小组,严格落实风险控制措施。 3)专门聘请了科研机构对本工程大量的监测数据进行定期的分析,通过数据分析了解本工程所处的安全状况。 4)承包商定期对内部员工以及各分包商员工进行安全风险培训,让安全意识常留心中。 5)对技术方案进行层层交底,并督促分包商对具体施工人员技术交底到位,保证技术措施能够落实。 6)施工现场做好风险警示牌,标明正在施工工序的风险和防范措施,让具体操作人员做到心中有数。3 结语 对四号线修复工程进行动态风险管理,最终让本工程中许多的风险工序得以顺利完成。从监测数据表明,本工程难度较大的基坑变形控制达到了良好的效果。主要的控制指标如地下连续墙最大位移仅4.8cm(设计控制值7.6cm)、临江大厦沉降和倾斜等都大大低于设定的控制值(设计控制值:倾斜1.6‰,累计沉降6cm;实际值:倾斜0.6‰,累计沉降3.76cm,其中开挖后沉降仅1.56cm),近基坑周边地面下沉最大约1cm。可见,在工程建设工程中实施动态风险管理,能够有效地控制工程的风险,并将风险程度降至最低。参考文献:[1]杨子胜,杨建中.基坑工程项目风险管理研究[J].科技情报开发与经济,2004,(9).[2]白云,汤竞.软土地下工程的风险管理[J].地下空间与工程学报, 2006,(2).[3]莫若楫,黄南辉.地铁工程之风险评估[A]//工程管理国际研讨会论文集[C].香港,2004.[4]陈龙.城市软土盾构隧道施工期风险分析与评估研究[D].上海:同济大学,2004.[5]郭仲伟.风险分析与决策[M].北京:机械工业出版社,1987.[6]郭斯杰,邱必洙.工程风险分析与工程保险[A]//工程保险与风险分析[M].台湾营建研究院营建系列丛书.[7]毛儒.地下工程的风险管理[A]//工程管理国际研讨会论文集[C].香港,2004.[8]张建设.面向过程的工程项目风险动态管理研究[D].天津:天津大学,2002.
可见,在工程每个时期内对每一个关键节点都要进行风险管理,做到风险的动态控制与管理。每个节点的风险管理步骤与流程即为一个风险单元。 风险节点阶段的划分原则:①根据工程的风险点数量确定阶段数量的原则;②前一阶段的实施结果可能影响后一阶段的风险辨识、评估与控制为原则。2 动态风险管理在四号线修复工程中的应用2·1 工程概况 四号线工程原位修复方案主要可分为三大部分:①原隧道损坏部分的基坑明挖方案 根据工地周边环境情况综合考虑,该方案由东、西、中三个明挖基坑组成,长度分别为174、62.5m和27m,基坑标准段的开挖深度为38m,端头井的开挖深度达41m,围护结构采用1.2m厚的地下连续墙,所有地下连续墙的深度均为65.5m,总工程量约45 500m3;②浦东、浦西两段完好隧道的清理工作 由于四号线事故抢险期间,隧道损坏段两端的完好隧道中充满了水,并留下了一些抢险时修筑的水泥坝等障碍物,因此修复工程要对该两段隧道进行清理工作;③新建隧道与老的完好隧道的连接段施工 为保证完成基坑内部结构与清理完毕的完好隧道实施结构对接,必须在基坑两端实施水平冻结后暗挖来完成连接结构。江中段冻结暗挖的长度约10m,中山南路段冻结暗挖长度约9m(见图3)。2·2 动态风险管理的应用2·2·1 风险辨识与控制措施 风险辨识工作是风险管理过程中最重要的一个环节,只有对风险进行了全面细致地辨识才能有的放矢,制定出有针对性的防范措施来减少风险。 本工程由于地质条件复杂,而且无其它工程经验可借鉴,每道工序都存在着极大的风险。因此,每道工序施工之前,在方案制定的过程中就开始应用风险管理的思想,对各道工序施工存在的风险进行了辨识,并对每个风险点都制定了相应的防范措施。 本工程风险较大的主要施工工序如下:①超深基坑围护结构施工;②超深基坑地基加固施工;③超深基坑超深承压水降水施工;④超深基坑开挖施工;⑤完好隧道段清理施工;⑥连接段冻结暗挖施工。 超深基坑开挖施工方案制定时辨识出的风险以及相应的对策如下: 1)围护结构渗漏甚至涌水、喷砂 预控措施:①设计阶段,地下连续墙接头的选择;②基坑开挖之前,接缝处的旋喷止水加固;③基坑开挖时,有效调整施工工序来降低接缝渗漏风险;④基坑开挖过程中,一旦围护接缝出现轻微渗漏水现象,立即暂停开挖,以防渗漏情况进一步发展;⑤现场配备Atlas钻机一台以及相应的注浆设备,并备足一定数量的水玻璃、聚氨酯等材料;⑥利用高密度电阻仪检测方法,对地下连续墙可能存在隐患处检验,事先掌握围护缺陷情况,采取相应预控措施;⑦在围护接缝漏水情况严重,一切堵漏措施难以挽回的紧急情况之下,将采用倒虹吸方式从黄浦江中直接将江水引入基坑。 2)承压水降水不能满足基坑开挖要求 预控措施:①在勘查阶段,即对四号线修复深基坑降水工程场地进行详细勘察;②在设计阶段,通过现场的群井抽水试验,准确了解地层的水文地质情况。 3)基坑变形过大,影响周边环境 预控措施:①基坑开挖之前,为有效控制围护变形,采用了1 200mm厚、65m深地下连续墙+9道钢筋混凝土支撑的形式,并对坑内土体进行适当的地基加固;②基坑开挖时,严格按照分层、分块、间隔跳挖的挖土流程和步序,按照设计和规范的要求实施,严禁超挖,分层分块的挖土标高和部位严格控制,做到随挖随撑;③基坑开挖时,采取措施缩短支撑施工时间;④通过大量的自动化监测手段加强施工过程中的监测;⑤必要时,根据监测结果,调整支撑制作方案,在支撑底部预先浇筑30cm厚,3~4m宽的早强混凝土垫层,起到预先支撑作用。 4)纵坡滑坡 预控措施:①本工程基坑主要采取分层分块、间隔跳挖的开挖形式;②基坑东端头由于考虑第2期水平冻结管的打设,开挖深度达到41m,比周边基坑开挖深度要深3m,防止开挖时周边土体坍塌,特别对周边土体进行了旋喷加固,增强土体的自立性。 5)江中围堰变形过大、失稳,引发黄浦江水倒灌 预控措施:①采取措施确保围堰稳定和安全;②加强监测手段。 6)坑底隆起、水砂突涌 预控措施:①通过有限元分析计算,掌握承压水降水后地下水渗流场流速、流线等的变化情况;②结合坑底隆起测点的布置,在坑底开挖面以下24m范围每隔3m增设孔隙水压力测点;③做好降水井管的封井工作。2·2·2 风险监控 在项目实施过程中,还采取了先进的信息化施工技术,对较大的风险点进行监测,并邀请专家专门针对本工程特点制定了变形控制指标。在施工风险较高的工序,如在本工程基坑开挖阶段,要求监测单位加强监测的频率,及时上交监测报表,同时聘请相关科研机构对监测数据进行分析,实时了解基坑的安全性状,并为后续施工提供科学的依据。2·3 风险管理中的其它管理措施 除了以上介绍的一些风险管理中具体技术方面的措施以外,还遵循风险管理的思想在管理模式上进行了相应的改进。 1)本项目为保险公司承包的项目,因此保险公司派出了一支专业工程咨询队伍为本工程提供相应的风险查勘服务。在此基础上,承包商也聘请专业的风险评估单位,根据修复工程实际进展状况,定期进行动态风险评估分析,及时指导施工,将风险降至最低。 2)在充分分析的基础上,制定风险控制预案,成立风险控制领导小组,严格落实风险控制措施。 3)专门聘请了科研机构对本工程大量的监测数据进行定期的分析,通过数据分析了解本工程所处的安全状况。 4)承包商定期对内部员工以及各分包商员工进行安全风险培训,让安全意识常留心中。 5)对技术方案进行层层交底,并督促分包商对具体施工人员技术交底到位,保证技术措施能够落实。 6)施工现场做好风险警示牌,标明正在施工工序的风险和防范措施,让具体操作人员做到心中有数。3 结语 对四号线修复工程进行动态风险管理,最终让本工程中许多的风险工序得以顺利完成。从监测数据表明,本工程难度较大的基坑变形控制达到了良好的效果。主要的控制指标如地下连续墙最大位移仅4.8cm(设计控制值7.6cm)、临江大厦沉降和倾斜等都大大低于设定的控制值(设计控制值:倾斜1.6‰,累计沉降6cm;实际值:倾斜0.6‰,累计沉降3.76cm,其中开挖后沉降仅1.56cm),近基坑周边地面下沉最大约1cm。可见,在工程建设工程中实施动态风险管理,能够有效地控制工程的风险,并将风险程度降至最低。参考文献:[1]杨子胜,杨建中.基坑工程项目风险管理研究[J].科技情报开发与经济,2004,(9).[2]白云,汤竞.软土地下工程的风险管理[J].地下空间与工程学报, 2006,(2).[3]莫若楫,黄南辉.地铁工程之风险评估[A]//工程管理国际研讨会论文集[C].香港,2004.[4]陈龙.城市软土盾构隧道施工期风险分析与评估研究[D].上海:同济大学,2004.[5]郭仲伟.风险分析与决策[M].北京:机械工业出版社,1987.[6]郭斯杰,邱必洙.工程风险分析与工程保险[A]//工程保险与风险分析[M].台湾营建研究院营建系列丛书.[7]毛儒.地下工程的风险管理[A]//工程管理国际研讨会论文集[C].香港,2004.[8]张建设.面向过程的工程项目风险动态管理研究[D].天津:天津大学,2002.
