1.3 本書(shū)主要研究?jī)?nèi)容和要解決的問(wèn)題

城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)是隧道工程建設(shè)中不可回避的重大問(wèn)題，本書(shū)在分析國(guó)內(nèi)外相關(guān)理論及類(lèi)似工程實(shí)踐的基礎(chǔ)上，依托膠州灣隧道青島端接線(xiàn)工程、青島地鐵隧道工程以及青島地鐵工程研究課題，系統(tǒng)剖析城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)及其控制技術(shù)，并對(duì)此類(lèi)工程的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警問(wèn)題進(jìn)行了初步探討。

1.3.1 主要研究?jī)?nèi)容

隨著城市建設(shè)的發(fā)展，將有越來(lái)越多的越江隧道、地鐵隧道、海底隧道穿越城市密集建筑群，所面臨的工程設(shè)計(jì)難題會(huì)越來(lái)越多，遇到的施工技術(shù)及管理問(wèn)題也會(huì)越來(lái)越復(fù)雜，偶發(fā)性及突發(fā)性的風(fēng)險(xiǎn)因素更會(huì)越來(lái)越突出，如何解決這一難題成為城市隧道工程設(shè)計(jì)及施工管理的關(guān)鍵。基于隧道地下工程風(fēng)險(xiǎn)管理存在的問(wèn)題，本書(shū)擬從以下幾個(gè)方面分析城市隧道施工安全風(fēng)險(xiǎn)及其關(guān)鍵控制技術(shù)。

1．城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

通過(guò)查閱相關(guān)文獻(xiàn)資料，深入現(xiàn)場(chǎng)調(diào)研，分析城市淺埋暗挖隧道施工的主要風(fēng)險(xiǎn)因素，并進(jìn)行分類(lèi)，重點(diǎn)研究其中偶發(fā)性的以及突發(fā)性的孕險(xiǎn)因素導(dǎo)致的隧道圍巖的變化和地表沉降影響。

系統(tǒng)分析城市隧道工程施工建設(shè)基本資料，對(duì)工程建設(shè)的目標(biāo)、工藝和周邊環(huán)境存在的各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行綜合分析，利用風(fēng)險(xiǎn)調(diào)研表或風(fēng)險(xiǎn)檢查表建立初步風(fēng)險(xiǎn)清單。結(jié)合青島膠州灣隧道青島端接線(xiàn)工程狀況，分析隧道施工風(fēng)險(xiǎn)清單。

2．城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)因素分析

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別后，需要辨識(shí)引起風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的具體因素并加以控制。通過(guò)構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)因素分析模型，并依托重大工程對(duì)新建模型的可靠性、客觀性進(jìn)行驗(yàn)證，主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）采用專(zhuān)家調(diào)查法、德?tīng)柗品ā㈩^腦風(fēng)暴法等多種方法對(duì)項(xiàng)目整體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析，獲取城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)因素清單。

（2）識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)因素清單后，采用主成分分析法獲取各風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)的影響權(quán)重，據(jù)此對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行排序。

（3）采用關(guān)聯(lián)分析和對(duì)比分析的方法，獲取風(fēng)險(xiǎn)因素之間的因果關(guān)系，剖析內(nèi)源性風(fēng)險(xiǎn)和外生性風(fēng)險(xiǎn)，據(jù)此篩選出內(nèi)源性因素并加以評(píng)估，確定出外生性因素進(jìn)行管理。

3．建立城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則

根據(jù)篩選出的內(nèi)源性風(fēng)險(xiǎn)因素，從隧道施工變形、上部建筑物變形控制入手，綜合國(guó)內(nèi)外其他類(lèi)似工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)研究成果，建立礦山法施工城市淺埋大跨隧道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)級(jí)與風(fēng)險(xiǎn)接受標(biāo)準(zhǔn)。具體內(nèi)容包括以下幾個(gè)方面。

（1）對(duì)比分析國(guó)內(nèi)外有關(guān)礦山法施工隧道等地下工程對(duì)施工變形和上部建筑物變形控制的準(zhǔn)則，并分析各準(zhǔn)則的適用性及準(zhǔn)則之間的關(guān)聯(lián)性，探求各準(zhǔn)則選取參數(shù)的規(guī)律性。

（2）將城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)管理轉(zhuǎn)化為變形控制問(wèn)題，包括地面沉降值、地面建筑傾斜值、隧道拱頂下沉值、水平收斂值及建筑物裂縫統(tǒng)計(jì)值等。在此基礎(chǔ)上，以風(fēng)險(xiǎn)概率分析、風(fēng)險(xiǎn)損失（包括經(jīng)濟(jì)損失、工期損失、人員傷亡損失等）控制為基礎(chǔ)，綜合建立城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)四級(jí)評(píng)級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與風(fēng)險(xiǎn)接受標(biāo)準(zhǔn)。

（3）根據(jù)膠州灣隧道青島端接線(xiàn)工程的隧段差異性，分別建立破碎巖層隧道施工和穿越高層隧道施工變形控制標(biāo)準(zhǔn)。

4．城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

在風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則構(gòu)建的基礎(chǔ)上，采用反傳遞矩陣改進(jìn)層次分析法模型，確定不同級(jí)別指標(biāo)的影響權(quán)重，并通過(guò)構(gòu)建模糊評(píng)判模型分析城市隧道風(fēng)險(xiǎn)，獲取城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)云圖主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）采用反傳遞矩陣，使專(zhuān)家調(diào)查結(jié)果更好地傳遞到下一分析階段，采用改進(jìn)后的層次分析法構(gòu)建影響因素權(quán)重矩陣。

（2）通過(guò)兩級(jí)模糊評(píng)判模型，建立城市隧道模糊評(píng)判矩陣，并根據(jù)最大隸屬度原則確立風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

（3）利用模糊評(píng)判分析模型，確定出所研究工程各隧道段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，繪制風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)云圖。

5．城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)控制

在風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定的基礎(chǔ)上，從管理層面和技術(shù)層面分析了隧道地下工程風(fēng)險(xiǎn)處置的常用方案，并對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)主要影響因素的改變對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的影響進(jìn)行了分析，主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）模擬分析不同開(kāi)挖方式對(duì)地層、上部結(jié)構(gòu)變形及破壞區(qū)形態(tài)的影響，通過(guò)比較對(duì)隧道的開(kāi)挖方式和步驟進(jìn)行優(yōu)化，針對(duì)不同工況設(shè)計(jì)最佳施工方案。

（2）對(duì)內(nèi)源性風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，并根據(jù)監(jiān)測(cè)結(jié)果及時(shí)處置；對(duì)外延性風(fēng)險(xiǎn)，對(duì)其風(fēng)險(xiǎn)因素加強(qiáng)管理、規(guī)范。

（3）針對(duì)膠州灣隧道青島端接線(xiàn)工程不同隧段的風(fēng)險(xiǎn)采取相應(yīng)的措施，使風(fēng)險(xiǎn)處在可接受范圍。

6．城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制研究

預(yù)警是事先預(yù)知風(fēng)險(xiǎn)并做好相應(yīng)處置預(yù)案的“防患于未然”的控制手段，通過(guò)制定模糊風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警機(jī)制建立城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)動(dòng)態(tài)預(yù)警系統(tǒng)，其內(nèi)容主要包括以下幾個(gè)方面。

（1）構(gòu)建動(dòng)態(tài)預(yù)警模型，并采取合理且可以方便監(jiān)測(cè)的指標(biāo)變量為基本輸入變量，確定不同預(yù)警指標(biāo)的閾值。

（2）制定出針對(duì)不同預(yù)警級(jí)別的風(fēng)險(xiǎn)所采取的策略措施。

1.3.2 要解決的關(guān)鍵問(wèn)題

本書(shū)主要解決以下關(guān)鍵問(wèn)題。

（1）構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別及風(fēng)險(xiǎn)因素分析模型，獲取城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)清單及風(fēng)險(xiǎn)因素清單，建立風(fēng)險(xiǎn)分析與變現(xiàn)監(jiān)測(cè)之間的關(guān)聯(lián)。

（2）探求城市隧道施工變形變化機(jī)理，建立風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則，并探求風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估機(jī)理，獲取工程區(qū)段的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)云圖。

（3）構(gòu)建不同等級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)處置預(yù)案，建立動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警模型與風(fēng)險(xiǎn)處置策略的對(duì)應(yīng)關(guān)系。

綜上所述，本書(shū)的研究不僅要解決理論問(wèn)題，構(gòu)建相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)模型、力學(xué)模型以及力學(xué)和風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)影響模型等；還要通過(guò)數(shù)值模擬，建立三維模型，將風(fēng)險(xiǎn)因素、評(píng)價(jià)指標(biāo)嵌入到數(shù)值模擬程序中進(jìn)行綜合分析，制定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)并根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)解決工程實(shí)際問(wèn)題，密切結(jié)合實(shí)際工程施工狀況，優(yōu)化模型，用實(shí)際監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)反演優(yōu)化，并對(duì)其通用性進(jìn)行探究。