2.3 城市隧道施工風險發生機理分析

國際隧道工程保險集團曾對隧道工程風險進行統計，發現由設計原因和施工原因引起的隧道工程風險事故占60%以上，其中設計失誤占的比例最多，這是由于隧道為隱蔽工程，地層條件是動態變化的，而設計圖紙卻是基于地質鉆孔而進行設計的施工圖，在施工前就已設計完畢，這與動態修正反饋設計是矛盾的。施工缺陷也占了很大比例，可見要控制施工階段的風險，必須要動態設計、動態施工，并注重施工期的地質勘測，以彌補設計階段地質資料的不足。

2.3.1 城市隧道施工風險發生原因

風險是由不確定活動或事件造成的，而活動或事件的確定或不確定是由信息的完備與否決定的，即風險是由于人們無法充分認識客觀事物及其未來的發展變化而引起的。引起隧道工程風險的原因有很多，既有內在的因素，又有外在的因素，主要表現在以下幾方面。

1．人們認識客觀事物的局限性

隨著科學技術的發展，人們認識世界的能力在不斷提高。然而，世界上的任何事物均有其屬性，對這些屬性，人們首先是用各種數據或信息來描述，其次是通過對這些數據或信息的處理，去了解和認識事物，并預測事物未來的發展和變化。但由于人們認識事物在深度和廣度上均有局限性，使得這種描述和分析處理能力均是有限的，而客觀事物的發展變化是無限的，這就形成了人們對事物認識的信息不完備的現象。工程項目可視為客觀事物的集合體，因此，人們對工程項目的認識不可避免地存在信息上的不完備的問題，從而造成人們對工程項目建設缺乏客觀認識，對工程項目的實施過程缺乏符合實際的預見，這是導致工程項目出現風險的一個重要原因。例如，對隧道在規劃階段的地質勘察，人們經常是通過局部少數幾個鉆孔的勘探，就將其獲得的資料數據視為設計的依據，這是工程設計中信息不完備的最典型例子。當然，事實上也只能這樣做，因為由于條件的限制，無法使信息完備，或者是得到完備信息的代價太高（鉆很多很密的地質孔），不可能實施。因此，在地質情況較復雜的地方，隧道施工就有較大的風險。

2．信息本身的滯后性

從信息科學理論出發，信息的不完備性是絕對的，完備性是相對的，這主要在于信息具有滯后性。因為人們對客觀事物的屬性是用數據和信息來描述的，而這種描述僅當事物發生或形成之后才能進行，況且做這種客觀的描述也需要一定的時間才能完成。因此，這種數據或信息的形成總是滯后于事物的形成或發展，這樣就導致了信息出現滯后的現象。典型的例子就是隧道洞內測點的埋設總是滯后于開挖掌子面，一部分變形信息已經在開挖面到達前發生，造成信息的空間滯后，并且也不能立即獲取量測數據，造成時間上的滯后。從這個意義上說，完全確定的事物是不存在的，對于隧道工程項目更是如此。信息滯后性是造成信息不完備的另外一個重要原因。

3．隧道工程建設中的不確定因素

隧道工程建設中，建設隊伍、機械設備、施工操作技術水平等對工程的風險都有直接的影響。由于工程施工技術方案與工藝流程復雜，且不同的工法又有不同的適用條件，工程施工方案、技術和設備的選取，都存在巨大的潛在風險。同時，整個工程的建設周期長、施工環境條件差，這些對施工單位人員都很容易產生不良影響，容易導致出現各種意外風險事故。

4．工程建設環境的復雜性

隧道工程周邊環境的復雜性主要體現在：地面構筑物的使用年限、結構類型、基礎類型和文物價值，構筑物與隧道之間的空間關系，鄰近已有隧道的工程情況，周邊道路及管線的類別、年限、材料及施工方法，周圍生態環境狀況和社會群體等。

2.3.2 城市隧道施工風險發生機制

目前，在風險發生機理和成災模式上有許多不同的研究成果，難以概括出一般性的規律，更沒有一個統一的風險發生機理。下面對一些與風險發生相關的主要模式進行概述，并著重研究基于孕險環境—致險因子—承險體—風險損失的風險發生模式。

1．風險（事故）因果理論

風險因果理論中有兩種模型：一種是因果連鎖理論，另一種是多米諾骨牌理論。因果連鎖理論將風險和事故看成一個連鎖事件鏈：風險損失—風險事故—一次原因（直接原因）—二次原因（間接原因）—基礎原因。顯然，調查風險事故時，應該從一次原因逆行查起。因果有繼承性，是多層次的連鎖關系，一次原因是二次原因的結果，二次原因又是三次原因的結果。海因里希（W. H. Heinrich）用多米諾骨牌來形象地描述風險事故因果的連鎖關系，即多米諾骨牌事故模型。他認為，人員傷亡的發生是事故的結果，事故的發生是由于人的不安全行為和物的不安全狀態造成的，人的不安全行為或物的不安全狀態是由于人的缺點造成的，而人的缺點是由于不良環境誘發或者由先天的遺傳因素所造成的。應該指出的是，雖然海因里希把風險（事故）致因的事件鏈假設得過于簡單與絕對化了（事實上，各個骨牌之間的連鎖關系是復雜的、隨機的。前面的牌倒下，后面的牌可能倒下，也可能不倒下。另外，事故也并不是全部都造成傷害，不安全狀態也并不是必然會造成事故等），然而他的事故因果連鎖理論促進了事故致因理論的發展，成為事故研究科學化的先導，具有重要的歷史地位。

2．能量意外轉移理論

1961年Gibson、1966年Haddon等人提出了能量意外轉移理論，他們認為風險（事故）是一種不正常的或不希望的能量釋放并轉移于人體。在生產過程中，能量是必不可少的，人類利用能量做功以實現人們生產的目的。人類在利用能量時必須采用措施去控制能量，使能量按照人們的意圖產生、轉換與做功。如果由于某種原因能量失去了控制，發生了異常或意外的釋放，則會發生事故。如果發生事故時意外釋放的能量作用于人體，并且能量的作用超過了人體的承受能力，則將造成人員傷害，如果意外釋放的能量作用于設備、建筑物、物體等，并且能量的作用超過它們的抵抗能力，則將造成設備、建筑物、物體等的損壞。

3．軌跡交叉理論

軌跡交叉理論的基本思想是：風險事故是由許多相互聯系的事件順序發展的結果。這些事件概括起來可分為人與物（包括環境）兩大系列。當人的不安全行為和物的不安全狀態在各自發展過程中，如果在一定的時間和空間上二者發生了接觸或交叉，于是導致能量轉移到人體，便發生了風險事故。當然，人的不安全行為和物的不安全狀態之所以產生和發展，往往是受多種因素作用的影響。軌跡交叉理論作為一種事故致因理論，它強調了人的因素與物（包括環境）的因素在事故致因中占有同樣重要的地位，這一觀點對于調查和分析風險事故來講是十分重要的。

4．基于孕險環境—致險因子—承險體—風險損失的風險發生模式

該模式認為風險發生的機理是某種或多種致險因子通過孕險環境作用于特定的承險體而產生風險事故。

① 孕險環境指可能會產生事故的區域和環境，在隧道施工中，存在不良地質狀況的土層環境、地下水文、施工段附近的路面、建筑物、管線等均構成了孕險環境。如果地下水位足夠低，隧道施工事故發生率將下降很多，如果隧道周圍沒有那么多建筑物，也就不會牽涉到那么多的環境影響問題。因此，可以說孕險環境是風險的客觀基礎，是決定風險事故是否發生的根本性因素，也可以稱之為風險的內因。如果能在施工前期，通過規劃選線盡量避開孕險環境，那么風險自然可以得到控制。

② 致險因子是風險事故產生的直接原因，與孕險環境構成了風險事故的兩個必備要素。對于某種承險體來說，當致險因子超過某些閾值時才能造成傷亡或損失，風險的發生是致險因子對承險體作用的結果，沒有致險因子，就沒有風險。如果說孕險環境是風險的基礎，那么致險因子就可以說是風險的外因。例如，隧道施工中遇到的復雜地質、爆破方法、支護強度、地下水等都是風險的致險因子。

③ 承險體指承擔風險損失的對象，也是各種致險因子的作用對象，如機械設備、隧道結構、鄰近建筑物、地下管線、社會群體、生態環境等。各類承險體構成了整個項目的承險體系統。

④ 風險損失是在孕險環境和致險因子作用下，發生偏離目標期望的事件。隧道工程項目中，風險損失往往是指會給項目帶來損失的事件。這些事件有時可能比較嚴重，則被稱為工程事故，但更多的情況下，只是一些會造成損失的工程問題。