基于岩土工程潜在诸多不确定性因素及岩土工程研究尚不成熟,随着工程建设脚步的加快,逐步在岩土工程项目中开展风险管理研究、力求形成从系统性上解决岩土工程安全风险的理念和手段逐渐开始在项目上付诸使用。 笔者全程参与了该岩土工程项目风险评估的项目策划、资料收集、风险分析、风险控制标准以及风险控制措施建议及实施管理工作。
第 1 章 绪论
1.1 研究背景及研究意义
建筑工程项目多是在复杂的环境中实施,因为环境条件和技术能力的限制,项目实施过程中可能会出现许多未预料到的新情况,其中较多的成为一种工程风险,因此工程风险会不断发生,而且还会发生变化。由于受众多因素的影响,部分风险因素可能超越项目管理人员认识水平或控制能力,因为缺乏有效的风险管理,致使项目主体蒙受各种各样的损失。基坑、高边坡、铁路隧道等大型岩土工程项目,是工程建设中最易出现工程风险的专项工程之一。岩土工程是以作为地基或者与建筑物安全、稳定性有关的岩石或土体作为工作对象,进行地基岩土体、地下水的勘察、评价以及改良、稳定性治理等方面工作的专业工程,在工业和民用建筑、公路、隧道、桥梁、港口、码头、机场等等项目建设中均涉及到岩土工程,而且占据很大工程比重。近年来,随着建设项目规模的增大,岩土工程项目规模也相应增大,不可知和不可控因素增多,导致岩土工程项目事故频发,其中尤以基坑和隧道工程失事为近年来的热点和解决难点。近年来基坑、隧道工程失事报道屡见不鲜,如上海的莲花小区倒楼事故、上海地铁 4 号线、广州 6 号线、新加坡环线、台湾高雄线、北京 10 号线的基坑失事事故等,均造成较大的不良社会影响和很大的经济损失,引起政府和民众对岩土工程项目风险问题的强烈关注和不满。 在当今建设工程项目管理中,风险管理已逐步被人们所认识,建筑工程中的风险是客观存在的,但并非不可控制。项目管理者需要依据项目总体目标,对工程项目进行仔细的风险识别、风险分析和评价,根据评价结果,选择并实施行之有效的风险防范措施,才有可能降低或者规避工程风险,获得预期的工期、质量和成本控制收益。因此,风险管理是工程建设项目管理不可缺少的一部分,项目实施过程中须通过反复识别风险,分析并评估风险,对风险应对措施进一步细化,并及时做出应对计划的调整,以减轻或消除风险。风险管理是系统的识别、评估、分析、控制影响项目的不确定性因素的全过程管理。目前风险管理的理论较为系统,风险识别和风险分析的方法逐渐成熟,风险管理方法也逐渐在建设工程项目上得到使用。但是对于建筑工程中危险性最大、出事几率最高、损失最严重的基坑、隧道等大型公共建筑岩土工程项目的风险管理较为缺乏,建设单位尚缺乏事前开展风险评估和风险管理的意识。
1.2 国内外研究情况
风险没有统一的定义,一般比较认可的解释为:风险是指“遭遇危险,受损失或伤害的可能或机会。”对项目来说,风险是对项目产生影响的事件的发生;对项目评价来说,风险是指预期结果中出现不利因素所造成的后果。建筑工程项目风险可能存在于建筑工程项目的设计、施工以及使用等各阶段,可定义为:在规定好建筑工程项目目标的前提下,影响工程项目目标实现的所有不确定因素的集合。公元十四世纪中叶,有了人类历史上早期风险问题的研究,欧洲地中海沿岸各港口开始出现海上保险,为人类探索风险揭开了序幕。法国经营管理理论的创始人法约尔于十九世纪首次将风险管理放到企业管理的重要职能之一的位置。美国管理协会保险部于 1931 年最先倡导风险管理,并着手风险管理与保险问题的研究工作。纽约经纪人协会于 1932 年成立,标志着风险管理兴起。美国通用汽车公司在 1953 年 8 月 13 日自动变速装置发生大火事件,致使该公司蒙受经济损失高达 5000 万美元,同时震动了全美学术界及企业界,为风险管理科学的发展带来了重大契机。风险管理这门新的管理科学自上世纪 60 年代在美国正式形成后,开始在西方资本主义国家快速发展起来。上世纪 80 年代,我国刚开始风险管理研究工作,并尝试将其引入项目管理中。在过去国家作为唯一投资主体,一切投资由国家控制,企业无独立经济效益指标的计划经济体制下,国家承担全部风险,故风险意识较为淡薄。而随着现在社会主义市场经济体制的完善,不同的投资主体都会关注投资的效益和风险,包括技术上的风险和经济上的风险,对科学性的风险管理的需求日益迫切,从而促进对风险管理的研究在学术界成为一个热点,风险管理的理论也被越来越多的引入各种不同的行业。目前,在大型工程项目的可研、策划、实施和后评价中,开展风险研究和评估的越来越多,在很多方面也取得了较为明显的效果。
第 2 章 岩土工程技术风险管理
2.1 岩土工程的含义
岩土工程是土木工程的一个分支,其工作对象是岩石、土体和包含在其中的地下水。是研究利用或治理岩土体的一门科学技术。土木工程建设中经常会遇到与岩土有关的问题,如建筑物的地基基础、土方和深基坑开挖、隧道工程开挖和支护、矿山开采和其他边坡的稳定性、围海造地土方回填等等,都属于岩土工程方面的工作。由上可见,岩土工程的研究对象是具有很突出的特殊性、地域性、各向异性的岩石和土,以及包括在岩土中的水,该学科工作存在的意义就是作为一门工程技术对具有非常不确定性的岩石或土进行改良或治理。因此,在岩土工程中出现工程风险的可能性完全存在。岩土工程是以岩体作为工程建筑项目的地基或者施工环境,并对该岩体进行一系列的开挖和加固的工程,它包括地面上的工程和地下的工程,因此涉及范围非常广泛。从岩土工程涉及的工程项目(包括地上工程和地下工程)来看,它几乎可说是无处不在。在我们日常的生活中,岩土工程的应用相当的广泛,小到路基、桥梁以及房屋的建设,大到隧道、地质灾害等的防护,都发挥着重要的作用。从结构形式上来看,作为一门科学技术,岩土工程已经成为社会经济发展过程中不可或缺的一部分。正是由于岩土工程所涉及的范围非常广泛,不确定因素非常多,因此工程风险就难免发生。然而,如何正确认识岩土工程中的这些风险,并及时采取有效的措施予以应对,使其成为日常应用的一部分,成为当前我们迫切需要研究的问题。因此,针对我国岩土工程的实际情况,对岩土工程开展全面的、系统的风险分析和评估,采取合理的风险规避方法和控制措施,追求工程安全,对于最大限度地减少风险,降低事故的发生,全面提高岩土工程安全管理是十分必要的。经常发生风险事故的岩土工程项目中,深基坑工程是占据事故率最高的项目之一。
2.2 岩土工程的专业特点
岩土工程的专业特点大致体现在如下几个方面。各种地上建筑物、构筑物和地下建筑,都建造在岩土上,此时岩土作为地基,要承受建筑物的荷载,自身要产生变形,研究时主要关注它的承载能力和变形情况。对基坑和边坡工程、露天矿开采等地面开挖工程,隧道、地下洞室等地下开挖工程,岩土体的稳定和变形又是最要关心的问题。有时,地下水在其中又起着决定性的作用。大面积高填方、围海造陆水库大坝、路堤等需要大量的岩土作为填料使用,此时岩土体作为材料本身的特性和其工程表现上的强度、变形和稳定性一定需要掌握清楚。崩塌、滑坡、泥石流、岩溶、地面沉降和地面塌陷等地质灾害孕育、发生和发展特性的把握和治理方法,也离不开岩土体性质的研究和工程措施技术的发展,场地和地基的地震效应有时也是岩土工程中非常突出的一部分。由上可以看出,人类现有的各种工程,不仅涉及天然岩土,还包括各种经过压密、改性、注浆、加筋、锚固、设置增强体等方法处理后的人工土,因此岩土工程涉及的范围是相当广泛的,实践性非常强,工作内容千变万化,遇到的问题也会是层出不穷。岩石的裂隙性、土的孔隙性和散碎性,是岩土材料区别于钢材、木材、混凝土、玻璃等均匀介质的主要特点。(1)岩石的裂隙性 ,岩石中总是存在着各种各样的裂隙,自然界中没有完全一样的两块岩体,这是岩石不同于均质材料的主要特点。岩体中的裂隙分布异常复杂,其粗糙程度、形状、延展情况、充填情况、分布密度、间隙大小、产状等都是千差万别的,岩土裂隙的成因多种多样,形成裂隙的状态和性质也就千差万别。因为裂隙形成的结构面的存在,造成岩体的特性和岩块有很大的不同。结构面是岩体中最薄弱的环节,各种不同的结构面决定着不同岩体的力学和工程表现。因此,岩体的裂隙性致使岩体的工程表现具有很大的差异性和不确定性。(2)土的孔隙性和散碎性 ,众所周知,土是一种散体材料,因为土颗粒间存在孔隙。孔隙中有时还充填有地下水,并且充填的程度不一样,形成饱和土和非饱和土。地下水充填程度的差异,就导致其研究方法和适用的土力学理论不同,形成了饱和土力学理论和非饱和土力学理论,饱和土力学中的有效应力原理不再适用于非饱和土中,而非饱和土中的基质吸力也是饱和土中不存在的。饱和土中,土体的承载能力和变形性状与排水固结状况、应力历史等有很大的关系。饱和土中,地震和打桩振动时会产生超静孔隙水压力,这种超静孔隙水压力产生的挤土效应,可能使先前施工的桩挤断、倾斜或上浮,失去桩基的承载能力;地震产生的超静孔隙水压力会导致砂土和粉土液化,极大地降低或完全失去承载能力。
第 3 章 华能大厦岩土工程项目技术条件分析
岩土工程因为工作对象岩石和土体的巨大区域性、各向异性和各种计算使用参数的不确定性等特点,导致在岩土工程项目实施过程中存在巨大风险,岩土工程行业已是建设工程事故的高发地带,并且一旦发生风险事故,对项目的经济、社会效益将产生巨大的不利影响。华能大厦岩土工程风险管理,采用了情景分析法进行风险识别,采用敏感性分析法和专家打分法进行了风险因素的分析,然后将这些分析结果分别作为限定条件或边界条件,进行量化后作为输入条件,然后采用岩土工程专业计算软件进行结构强度、土层沉降、隧道支护结构变形分析;根据计算结果,对照专家法分析拟定的风险标准,对风险大小进行了判定,并据此提出了进一步控制工程风险和进行风险管理的措施建议。华能大厦岩土工程项目依据风险评估结论和风险管理措施建议,在后续岩土工程设计、施工、监测中实施有效的风险管理获得成功,取得了可观的经济效益、社会效益和技术效益。华能大厦岩土工程项目技术风险评价及风险控制的成功实践表明:(1)作为建设项目中的一个特殊门类,岩土工程项目也可以引入风险管理理论进行风险管理。从目前的实践上看,在岩土工程项目上实施风险管理是可行的,能解决部分风险规避和风险降低甚至风险控制问题。 (2)岩土工程项目的风险评估应注重专家的专业作用和科技发展能力的应用,以技术风险分析为核心,采用先进的数值模拟技术定量地进行风险计算和评估,将计算结果和专门研究分析制定的风险评判标准进行对比,最终给出工程风险的大小。这种考虑多种因素结合专业软件力学计算进行风险评估的方法,具有岩土工程项目风险评估的独特特点。(3)随着工程建设的快速发展,大型复杂的岩土工程项目越来越多,风险性也越来越大,加强岩土工程项目风险管理对我国工程项目建设的顺利实施具有重要意义。风险管理是岩土工程项目建设过程中可以利用的有力手段,风险管理在岩土工程项目实践中的进一步发展和应用,将会成为岩土工程专业进一步发展的重要方向之一。
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