1. 绪论
1.1 研究背景及意义
1.1.1 研究背景
随着我国城市数量的增加以及规模的扩大，造成可用土地减少、环境污染、交通拥挤、空气质量下降等一系列问题。我国城市化进程的不断推进和城市内机动车数量的快速增长，给城市交通带来诸多的压力和挑战。为适应城市的快速发展，缓解交通带来的阻碍，近年来，全国城市轨道交通大规模的快速发展。截至 2018 年底，新增运营线路长度 728.7 公里，其中新增地铁 470.7 公里，地下线路敷设 3639.8 公里。中国内地累计开通轨道运营线路的城市有 35 个，其中运营的地铁线路达到 4354.3 公里，约占我国运营线路总长的 75.6％[1]，预计到 2019 年底，全国城市轨道交通运营总里程将达 6600 公里[2]，2012-2018 年全国城市轨道交通历年运营里程表见图 1.1 所示。
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1.2 国内外研究现状及存在问题
1.2.1 国外研究现状
风险管理这门系统的科学上世纪初产生于西方国家，最初是由德国提出，目的是为了控制损失而做出的一种尝试，也是对企业内部管理的一种探索。后来美国逐渐兴起了较系统的理论,最具代表性的是美国管理协会在 1931 年提出的风险管理理论，虽探讨和研究了一系列风险管理的问题，但内容和范围还是十分狭窄的。
在上世纪 50 至 60 年代左右，出现了职业化和学术性的风险管理，一系列著作《企业的风险管理》以及《风险管理与保险》的出现，都有力地证明了风险管理的研究理论开始登上世界历史的舞台[12]。从上世纪 60 年代之后，人们开始对风险管理进行系统化和专业化的研究，风险管理作为一门独立的学科出现，并进入到社会的诸多领域。直到上世纪的 70 年代，美国诸多大学开始设置与风险管理相关的一些课程，有关风险管理的著作也逐渐增多，欧洲和亚洲各国的风险管理体系也陆续形成，西方一些发达国家开始通过建立机构、举办年会等形式，使得风险管理步入全球化。 在隧道施工的风险管理理论方面，国外的专家以及学者开展了大量的研究工作，其中代表人物有美国 MIT 的 EinsteinH.H 教授是隧道施工风险的最早研究者，在其发表的一系列重要文献中系统地提出了隧道施工的风险分析理论，并与实际案例相结合指出了隧道施工风险的独特性[13-14]。
Geyer.T.认为在施工过程中有两大重要风险因素，分别是社会因素和个人因素，通过分析这两种风险原因，得出一套科学、合理的风险评价标准，对其进行深入研究，并对风险进行了量化的评价[15]。
Reilly JJ 对隧道在施工过程中出现的沉降进行了研究，得出隧道施工将对地面沉降造成影响，并且提出地铁隧道施工中最关键的环节即风险管理[16-17]。
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2. 地铁盾构法施工风险管理理论
2.1 地铁盾构法施工概述
随着我国地铁工程的快速发展，盾构施工技术在中国得到了跨越式发展，目前已成为城市地铁隧道施工最先进的方法之一。用盾构机修建隧道的施工过程即为盾构施工，盾构法主要由开挖面稳定、盾构掘进和衬砌构筑三大要素组成，盾构机是盾构施工过程中最重要的机械设备。盾构施工时，使用盾构机在地下掘进，一方面防止开挖面坍塌并保持开挖面的稳定，另一方面，在盾构设备内安全的进行隧道的开挖以及衬砌施工，从而构筑成隧道。
“类矩形”在隧道领域是一个新术语，是指盾构机断面型式类似矩形断面，这种非圆形断面的盾构工法，可解决单元断面隧道断面利用率不高、不经济、空间利用率不高等问题。在我国城市地铁隧道施工中，首次应用于宁波地铁。类矩形盾构施工的基本工况与地铁盾构法施工基本一致[46]。类矩形盾构隧道具有断面利用率大、覆土浅、施工成本低等一系列优点,尤其在城市的高密度区域有广泛的应用前景[47]。盾构法施工按照施工力学分析，通常包括刀盘前方土体的开挖与支护、盾构推进与拼装衬砌、盾尾空隙形成与填充、周围地层的固结重塑四个力学阶段。盾构法施工按照施工过程分析，通常包括施工准备工作、盾构掘进、盾构始发与接收四个施工阶段。
（1）盾构施工的前期准备工作
端头加固。在盾构始发掘进时，随着竖井挡土墙（桩）的拆除，端头土体的结构、作用荷载将发生变化，对端头地层需进行加固。 洞门密封。洞门密封装置的作用是，在盾构始发时防止泥水地层泥水和背衬注浆砂浆外泄。
始发基座安装。盾构始发基座（也称始发架），盾构在组装前，需在竖井内精确放置始发基座并固定其位置，随后在其上铺设轨道；始发基座一般采用钢结构，预制成榀。
反力架安装。反力架的作用是在盾构始发掘进时，为盾构提供向前推进的反作用力。安装时，支架端面应与始发基座水平轴垂直，确保盾构轴线与隧道设计轴线平行。与此同时，还需对反力架支撑受力和支撑体系稳定性进行验算复合。
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2.2 地铁盾构法施工风险理论
盾构施工技术高效、节能、低耗、安全，近年来得到了迅速发展，广泛应用于城市地铁施工建设中，成为了城市地铁隧道施工的主要方法，但是安全问题时有发生。结合对已有文献的分析与研究，对地铁盾构隧道施工风险的原因按照人员、施工材料、机械设备、施工技术、环境等 5 类因素进行分析概述，形成基于 4M1E 风险管理理论基础的地铁盾构施工风险要素。
2.2.1 盾构施工风险控制要点
（1）地质勘察准确度
地质勘察准确度在盾构法隧道施工中尤其重要，准确地勘察出隧道区间地质情况，对盾构机的选型起决定性因素，地下水位、岩石抗压强度和土层的物理特性决定了盾构的选型与动力配置，地质勘察在隧道施工中，目前 30m 一个测孔比较多见，也可以做详勘，根据要求确定间隔距离，甚至 10m 一个孔。
（2）盾构的地质适应性
盾构的地质适应性在工程开建前要经过专家评审论证，以确保盾构满足该工程施工要求，包括盾构类型是泥水还是土压、刀盘的设计、刀具的配置、动力系统、转弯能力等，盾构的选型问题是盾构法施工中的关键问题。
（3）盾构进出洞
盾构进出洞是盾构法施工过程中最需要解决的问题，洞门加固区域一定要按设计要求加固，完成后需要打水平探孔检测加固效果，在满足要求后才能出洞(即始发)，进洞(即到达)也一样，如果加固效果不理想是不能轻易进出洞的，否则有可能导致洞门土体坍塌，盾构进出洞一定要加固到满足设计要求的强度、宽度、长度和深度，另外控制盾构姿态也是盾构顺利进出洞必不可少的因素。
（4）土仓压力稳定
针对宁波类矩形盾构法施工所采用的是土压平衡式盾构机的情况，对于土压平衡式盾构机开挖面稳定，平衡压力的设定是关键，如支护压力过小，开挖面前方土体会大量进入压力仓，从而引起地表沉降甚至塌陷。如支护压力过大，会引起地表隆起。因此，在盾构推进过程中，需结合盾构机推力、刀盘扭矩、出土情况及监测数据，根据不同水位地质、覆土厚度等工程实际来调整土仓压力设定值，保持推进速度相对平稳，减少对土体的扰动。
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3. 宁波地铁区间类矩形盾构法施工安全风险指标体系建立 ....................... 26
3.1 工程概述 ..............26
3.2 基于 WBS-RBS 的地铁盾构法安全风险识别 .........................29
4. 宁波地铁类矩形盾构法施工安全风险评价研究 .......................... 42
4.1 层次分析法确定指标权重 ........................... 42
4.1.1 风险权重计算...............................42
4.1.2 风险权重结果分析..........................48
5. 宁波地铁区间类矩形盾构法施工安全风险应对措施 .................. 61
5.1 风险防治措施 ........................... 61
5.1.1 重大风险源防治措施........................................ 61
5. 宁波地铁区间类矩形盾构法施工安全风险应对措施
5.1 风险防治措施
由风险评价结果可知，宁波地铁类矩形盾构法施工区间，重点关注的安全风险主要有盾构吊装、盾构始发接收、盾构推进过程掌子面的稳定、周边建筑物、管线及道路。盾构始发接收、盾构吊装、周边环境保护等总体风险较高，应编写应急预案或现场处置方案；盾构正常掘进阶段个别风险点也较高，掘进前应做好相应的技术准备措施。
5.1.1 重大风险源防治措施
选择Ⅱ级或Ⅱ级以上的风险源，作为宁波区间类矩形盾构施工的重大风险源。根据本文风险分析评价结果，综合考虑其风险发生的概率及风险发生后所造成的损失，给出本区间工程重大风险源防治措施，见表 5.1。
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6. 结论与展望
6.1 结论
本文选取了宁波轨道交通在建的类矩形盾构区间项目，运用 WBS-RBS 方法、层次分析法、模糊综合评价法等风险管理方法，结合《宁波市轨道交通工程关键节点风险管控条件验收管理办法》《城市轨道交通地下工程建设风险管理规范》（GB50652-2011）《危险性较大的分部分项工程安全管理规定》（住建部〔2018〕37 号令）等相关法规、标准规范及项目工程资料，对类矩形盾构法施工项目安全风险进行了风险识别、风险评价、风险应对等方面的风险分析与管理研究，主要结论如下：
（1）构建了基于 4M1E 风险管理理论的宁波地铁类矩形盾构法施工安全风险指标体系
从地铁盾构法施工概述、地铁盾构法施工风险理论、地铁盾构法施工风险管理方法等方面，围绕施工前期准备工作、盾构始发、盾构掘进、盾构到达等 4个盾构施工主要活动，基于 4M1E 风险管理理论，形成了基于 4M1E 风险管理理论的地铁盾构施工安全风险初始清单。根据风险因素的从属关系和层次结构，构建了宁波地铁类矩形盾构法施工安全风险指标体系，主要包括目标层、准则层、子准则层以及因素层四个层次。目标层为宁波地铁类矩形盾构法施工安全风险评价；准则层为人员管理风险、设备风险、材料风险、施工技术风险、环境风险；子准则层为盾构吊装、盾构自身、机械设备等 11 项指标；因素层为吊装过程中重物脱落、掘进后发现盾构选型不合理等 63 项指标，安全风险评价内容更加系统，层析结构清晰，评价过程可操作。
（2）建立了基于 WBS-RBS 的宁波地铁区间类矩形盾构法风险识别矩阵与判断矩阵
运用 WBS 方法分别从施工准备、盾构始发、盾构掘进、盾构到达这 4 个地铁盾构主要施工活动进行分解，形成地铁盾构施工工作分解结构表。运用 RBS 方法，对 4M1E 管理的“人”、“机”、“料”、“法”、“环”五方面进行分析研究，形成了地铁隧道盾构施工风险分解结构。在此基础上，通过专家调查、查阅地铁隧道盾构法施工安全风险识别的相关文献以及文中地铁盾构施工的 10 项风险控制要点，分别建立了地铁盾构施工中施工准备、盾构始发、盾构掘进、盾构到达风险等 4 个盾构施工主要活动的识别矩阵。根据宁波地铁类矩形盾构法施工的实际情况，结合已经建立的安全风险评价指标体系，运用专家调查法，以 1—9 标度法作为评价标度，分别对准则层、子准则层以及因素层各因素的重要程度进行两两比较，分析整理，建立了宁波地铁区间类矩形盾构法项目准则层、子准则层风险指标的判断矩阵，解决了类矩形盾构法地铁施工风险因素多级关系复杂的问题。
参考文献（略）