盾构法修建水底公路隧道风险后果严重性分析

1、盾构法修建水底公路隧道风险后果严重性分析 （一）工作井基坑坍塌风险后果严重性分析本文以盾构法修建水底公路隧道时工作井基坑坍塌后果严重性分析为例，详细介绍后果严重性分析的过程。（1）盾构法修建水底公路隧道风险后果及其分类本文根据风险后果表现形式的不同， 将海底隧道施工突水风险事故可能造成的风险后果分为经济损失和非经济损失两大类。（如下图）经济损失是指由盾构法修建水底公路隧道风险引起的易于或便于用货币计算的损失，也称为有形损失。经济损失可分为直接经济损失和间接经济损失两种。非经济损失是指出盾构法修建水底公路隧道风险引起的难于或不便于用货币计量的失，山称为无形损失。非经济损失包括生命损失、环境损失和

2、社会损失等。从损失与人类关系程度和它们的可量化程度看，生命损失和经济损失不但对人类具有直接的关系，而且比较容易进行量化统计与估算；社会损失和环境损失虽然对社会经济发展也具有重要作用，但主要表现为间接作用，而且这两种损失目前还较难以进行量化统计或估算。从各种损失在系统总体风险后果中占有的比例和大小来看，生命损失和经济损失是主要的风险损失，占有较大的比例；:社会损失和环境影响损失从目前的角度看，是次要考虑的风险损失，在系统总体风险后果中占有的比例较小。（2）盾构法修建水底公路隧道后果损失的可拓评估实证 盾构法修建水底公路隧道后果的可拓评估流程如下图 所示由于参与评价的指标涉及各种不确定性的因素和不

3、同的表述方法，在实际工程中，可应用可拓优度方法进行分析，具体评价步骤如下。确定衡量条件设定表述失效后果的因素为：c1人员伤亡损失；c2直接经济损失；c3间接经济损失；c4社会损失；c5环境影响损失根据国内外相关文献的研究成果，并结合水底隧道的特点，表 给出了盾构法修建水底隧道安全风险后果损失的等级划分。分别用区间（0,0.2），（0.2,0.4），（0.4,0.6），（0.6,0.8），（0.8,1.0）依次表示级，作为衡量条件。表 风险后果因素等级划分因素因素等级造成的人员伤亡（人）SI55SI10或F310SI50或350SI100或10F30SI100或F30直接经济损失（万元）EI50

4、0500EI10001000EI50005000EI10000EI10000间接经济损失间接经济损失极小，维修难度简单，维修费用低于10万元，工期延误时间少于1个月间接经济损失极小，维修难度一般，维修费用10万元100万元，工期延误时间13个月间接经济损失一般，维修难度复杂，维修费用100万元500万元，工期延误时间36个月间接经济损失较大，维修难度复杂，维修费用500万元1000万元，工期延误时间612个月间接经济损失大，维修难度复杂，不易维修，维修费用大于1000万元，工期延误时间超过12个月社会损失可忽略的需考虑的较严重的严重的恶劣的对环境的影响损失涉及范围很小，无群体性影响，需要紧急转

5、移安置小于50人涉及范围很小，一般群体性影响，需要紧急转移安置50100人涉及范围大，区域正常经济、社会活动受影响，需要紧急转移安置100500人涉及范围很大，区域生态功能部分丧失，需要紧急转移安置5001000人涉及范围很大，区域内周边生态功能严重丧失，需要紧急转移安置1000人，正常的经济、社会活动受到严重影响注：SI=重伤人数，F=死亡人数（含失踪），EI=经济损失；确定待评对象（后果损失严重）的评价指标将风险后果分为5级，分别对应风险矩阵中失效后的、级。待评对象的物元如下R=H其中，V1,V2,V3,V4,V5分别表示各个评价指标所处的等级，用区间表示。结合，根据专家经验，确定水底隧道

6、段安全风险严重度的因素等级见表#表# 工作井基坑坍塌后果风险严重度评估因素集主要因素严重度可能等级人员伤亡损失c1级（0.8,1.0）直接经济损失c2级（0.8,1.0）间接经济损失c3级（0.6,0.8）社会损失c4级（0.6,0.8）环境影响损失c5级（0.2,0.4）则有R=Hc1V1确定与评价等级相对应的各指标的量域和极限量域确定失效后果等级对应的各个评价指标的量域和极限量域设失效后果为H1，H2，H3，H4，H5（不严重，不太严重，严重性一般，比较严重，非常严重），用对应所有失效后果等级的同征物元体表示量域Vij。R=H=H=H根据各个指标的取值范围，确定各后果因素的极限量域c1：(

7、0，1.0)；c2：(0，1.0)；c3：(0，1.0)；c4：(0，1.0)；c5：(0，1.0)即有R=Hc1V1计算合格度利用关联函数计算各评价指标Vi（i=1,2，5），对于各后果等级Hj（j=1,2，5）的合格度，由于每个指标的取值为一个区间值，所以关联函数计算所用的距和位值分别为区间距和区间位值。即K因此，由式5-48 可得由式5-45可知由式5-44可得由式5-43可得所以同理可得其它合格度值合格度规范化为了便于对评价的优劣程度进行比较，必须将计算的所得的合格度进行规范化。规范化是将不同领域或具有不同单位的不同因素纳入到同一个优化函数或优化工程中而进行的一种操作。合格度规范化的计

8、算按公式5-55进行。确定根据式5-45和式5-47当x在区间中心时最大，取值为区间长度的一半，对于i=1,2,3,4,5都有最大长度为（0,0.2），中心x=0.1，按照公式5-43故 （i=1，2，3，4，5）确定根据式5-45和式5-47根据距的特性，当时，当时，故上式右侧分数中分母恒大于零。即显然有，即 （i=1，2，3，4，5）按照式5-55规范化合格度为确定权系数评价基坑坍塌后果等级的各评价因素的权重集A=(a1，a2，a3，a4，a5)采用层次分析法确定权重，建立判断矩阵A d1 d2 d3 d4 d5d1，d2，d3，d4，d5分别对应“人员伤亡”、“直接经济损失”、“间接经济

9、损失”、“社会损失”和“对环境的影响损失”5个评价因素。表 基坑坍塌后果等级各评价因素的单排序权重判断矩阵单排序权重ai一致性计算d1d2d3d4d5d1122450.403max=5.0128C.R.=0.00410.1d21/211230.209d31/211230.209d41/41/21/2120.111d51/51/31/31/210.068根据判断矩阵可得权重集A=（0.403，0.209，0.209,0.111,0.068）计算优度后果等级H1：级的优度为C(H1)=AK(H1)=(a1,a2,a3,a4,a5)=（0.403，0.209，0.209,0.111,0.068）=-

10、0.792同样可以求得：对的优度进行比较，最大，则盾构法修建水底隧道风险后果等级为级，即施工风险后果损失为“比较严重”。（二）盾构进出洞风险后果严重性分析根据上述工作井基坑风险后果严重性的分析计算方法，从而也可以合理的得出盾构进出洞风险后果严重性分析。本文盾构法修建水底公路隧道后果损失因素统一都以 划分计算；后果损失等级划分同上文，分别用区间（0,0.2），（0.2,0.4），（0.4,0.6），（0.6,0.8），（0.8,1.0）依次表示级，作为衡量条件。1）确定待评对象（后果损失严重）的评价指标将风险后果分为5级，分别对应风险矩阵中失效后的、级。待评对象的物元如下表# 盾构进出洞风险后果

11、严重度评估因素集主要因素严重度可能等级人员伤亡损失c1级（0.8,1.0）直接经济损失c2级（0.8,1.0）间接经济损失c3级（0.4,0.6）社会损失c4级（0.4,0.6）环境影响损失c5级（0.2,0.4）则有R=Hc1V1确定与评价等级相对应的各指标的量域和极限量域1.确定失效后果等级对应的各个评价指标的量域和极限量域设失效后果为H1，H2，H3，H4，H5（不严重，不太严重，严重性一般，比较严重，非常严重），用对应所有失效后果等级的同征物元体表示量域Vij。R=H=H2.根据各个指标的取值范围，确定各后果因素的极限量域c1：(0，1.0)；c2：(0，1.0)；c3：(0，1.0)

12、；c4：(0，1.0)；c5：(0，1.0)即有R=Hc1V1计算合格度利用关联函数计算各评价指标Vi（i=1,2，5），对于各后果等级Hj（j=1,2，5）的合格度，由于每个指标的取值为一个区间值，所以关联函数计算所用的距和位值分别为区间距和区间位值。即K因此，由式5-48 可得所以同理可得其它合格度值。合格度规范化确定根据式5-45和式5-47根据距的特性，当时，当时，故上式右侧分数中分母恒大于零。即显然有，即 （i=1，2，3，4，5）按照式5-55规范化合格度为确定权系数盾构进出洞风险后果等级的各评价因素的权重集A=(a1，a2，a3，a4，a5)采用层次分析法确定权重，建立判断矩阵d

13、1，d2，d3，d4，d5分别对应“人员伤亡”、“直接经济损失”、“间接经济损失”、“社会损失”和“对环境的影响损失”5个评价因素。 表 盾构进出洞后果等级各评价因素的单排序权重判断矩阵单排序权重ai一致性计算d1d2d3d4d5d1123350.410max=5.0879C.R.=0.01960.1d21/212230.239d31/31/21230.167d41/31/21/2120.116d51/51/31/31/210.068根据判断矩阵可得权重集A=（0.410，0.239，0.167, 0.116,0.068）计算优度后果等级H1：级的优度为C(H1)=AK(H1)=(a1,a2,

14、a3,a4,a5)=（0.410，0.239，0.167, 0.116,0.068）=0.746同样可以求得：对的优度进行比较，最大，则基坑坍塌风险后果等级为级，即施工风险后果损失为“比较严重”。（三）盾构下穿大堤风险后果性分析1）确定待评对象（后果损失严重）的评价指标将风险后果分为5级，分别对应风险矩阵中失效后的、级。待评对象的物元如下表# 盾构进出洞风险后果严重度评估因素集主要因素严重度可能等级人员伤亡损失c1级（0.8,1.0）直接经济损失c2级（0.8,1.0）间接经济损失c3级（0.6,0.8）社会损失c4级（0.6,0.8）环境影响损失c5级（0.2,0.4）则有R=Hc1V1确定

15、与评价等级相对应的各指标的量域和极限量域1.确定失效后果等级对应的各个评价指标的量域和极限量域设失效后果为H1，H2，H3，H4，H5（不严重，不太严重，严重性一般，比较严重，非常严重），用对应所有失效后果等级的同征物元体表示量域Vij。R=H=H2.根据各个指标的取值范围，确定各后果因素的极限量域c1：(0，1.0)；c2：(0，1.0)；c3：(0，1.0)；c4：(0，1.0)；c5：(0，1.0)即有R=Hc1V1计算合格度利用关联函数计算各评价指标Vi（i=1,2，5），对于各后果等级Hj（j=1,2，5）的合格度，由于每个指标的取值为一个区间值，所以关联函数计算所用的距和位值分别为

16、区间距和区间位值。即K合格度规范化确定根据式5-45和式5-47根据距的特性，当时，当时，故上式右侧分数中分母恒大于零。即显然有，即 （i=1，2，3，4，5）按照式5-55规范化合格度为确定权系数盾构下穿大堤后果等级的各评价因素的权重集A=(a1，a2，a3，a4，a5)采用层次分析法确定权重，建立判断矩阵d1，d2，d3，d4，d5分别对应“人员伤亡”、“直接经济损失”、“间接经济损失”、“社会损失”和“对环境的影响损失”5个评价因素。 表 盾构进出洞后果等级各评价因素的单排序权重判断矩阵单排序权重ai一致性计算d1d2d3d4d5d1123350.410max=5.0879C.R.=0.

17、01960.1d21/212230.239d31/31/21230.167d41/31/21/2120.116d51/51/31/31/210.068根据判断矩阵可得权重集A=（0.410，0.239，0.167, 0.116,0.068）计算优度后果等级H1：级的优度为C(H1)=AK(H1)=(a1,a2,a3,a4,a5)=（0.410，0.239，0.167, 0.116,0.068）=0.801同样可以求得：对的优度进行比较，最大，则盾构进出洞后果等级为级，即施工风险后果损失为“比较严重”。（四）盾尾法修复后果严重性分析1）确定待评对象（后果损失严重）的评价指标将风险后果分为5级，分

18、别对应风险矩阵中失效后的、级。待评对象的物元如下表# 盾构进出洞风险后果严重度评估因素集主要因素严重度可能等级人员伤亡损失c1级（0.8,1.0）直接经济损失c2级（0.8,1.0）间接经济损失c3级（0.4,0.6）社会损失c4级（0.4,0.6）环境影响损失c5级（0.2,0.4）则有R=Hc1V1确定与评价等级相对应的各指标的量域和极限量域1.确定失效后果等级对应的各个评价指标的量域和极限量域设失效后果为H1，H2，H3，H4，H5（不严重，不太严重，严重性一般，比较严重，非常严重），用对应所有失效后果等级的同征物元体表示量域Vij。R=H=H2.根据各个指标的取值范围，确定各后果因素的

19、极限量域c1：(0，1.0)；c2：(0，1.0)；c3：(0，1.0)；c4：(0，1.0)；c5：(0，1.0)即有R=Hc1V1计算合格度利用关联函数计算各评价指标Vi（i=1,2，5），对于各后果等级Hj（j=1,2，5）的合格度，由于每个指标的取值为一个区间值，所以关联函数计算所用的距和位值分别为区间距和区间位值。即K因此，由式5-48 可得所以同理可得其它合格度值。合格度规范化确定根据式5-45和式5-47根据距的特性，当时，当时，故上式右侧分数中分母恒大于零。即显然有，即 （i=1，2，3，4，5）按照式5-55规范化合格度为确定权系数盾尾冻结法风险后果等级的各评价因素的权重集A

20、=(a1，a2，a3，a4，a5)采用层次分析法确定权重，建立判断矩阵d1，d2，d3，d4，d5分别对应“人员伤亡”、“直接经济损失”、“间接经济损失”、“社会损失”和“对环境的影响损失”5个评价因素。 表 盾尾冻结法后果等级各评价因素的单排序权重判断矩阵单排序权重ai一致性计算d1d2d3d4d5d1112350.330max=5.0287C.R.=0.00620.1d2112340.316d31/21/21230.182d41/31/31/2120.108d51/51/41/31/210.064根据判断矩阵可得权重集A=（0.330，0.316，0.182, 0.108,0.064）计算

21、优度后果等级H1：级的优度为C(H1)=AK(H1)=(a1,a2,a3,a4,a5)=（0.330，0.316，0.182, 0.108,0.064）=0.800同样可以求得：对的优度进行比较，最大，则盾尾冻结法后果等级为级，即施工风险后果损失为“比较严重”。（五）联络横通道后果严重性分析1）确定待评对象（后果损失严重）的评价指标将风险后果分为5级，分别对应风险矩阵中失效后的、级。待评对象的物元如下表# 盾构进出洞风险后果严重度评估因素集主要因素严重度可能等级人员伤亡损失c1级（0.8,1.0）直接经济损失c2级（0.8,1.0）间接经济损失c3级（0.4,0.6）社会损失c4级（0.4,0.6）环境影响损失c5级（0.2,0.4）则有R=Hc1V1确定与评价等级相对应的各指标的量域和极限量域1.确定失效后果等级对应的各个评价指标的量域和极限量域设失效后果为H1，H2，H3，H4，H5（不严重，不太严重，严重性一般，比较严重，非常严重），用对应所有失效后果等级的同征物元体表示量域Vij。R=H=H2.根据各个指标的取值范围，确定各后果因素的极限量域c1：(0，