Прогноз рисков в составе инженерных изысканий для проектирования транспортных тоннелей
Разработка проекта организации строительства транспортных тоннелей регламентируется требованиями действующей нормативной технической документации (НТД).
Строительство станции Правобережной линии Петербургского метрополитена «Горный институт».
При проектировании организации строительства транспортных тоннелей учитываются инженерно-геологические, градостроительные и планировочные условия и их изменчивость.
Сложные условия строительства приводят к необходимости использования при строительстве одного объекта разных технологий, применения специальных методов работ, освоения новых методов строительства, внедрения высокоэффективных современных горнопроходческих механизмов отечественного и зарубежного производства.
В соответствии с требованиями нормативных технических документов [4] проектирование строительства тоннелей должно осуществляться:
- на основе принципов системного анализа и логистических подходов, позволяющих обеспечить принятие оптимальных организационно-технических и технологических решений, в наибольшей степени отвечающих требованиям надежности и долговечности сооружений при высоком качестве тоннельных конструкций, сокращении сроков и стоимости строительства, сбережении материальных ресурсов и минимизации эксплуатационных затрат;
- с принятием в проекте организации строительства технологий, обеспечивающих безопасное и безаварийное строительство.
Для обеспечения перечисленных условий требуется оценка степени риска и его возможные последствия на всех этапах инженерных изысканий, проектирования и строительства, обеспечение систематического контроля качества тоннелестроительных работ, а в сложных условиях – и научное сопровождение строительства.
Требованиями Постановления Правительства РФ [3] регламентируется:
- расчет пожарных рисков угрозы жизни и здоровью людей и уничтожения имущества (при выполнении обязательных требований пожарной безопасности, установленных техническими регламентами, и выполнении в Материалы добровольном порядке требований НТД по пожарной безопасности расчет пожарных рисков не требуется);
- разработка карты-схемы границ зон экологического риска и возможного загрязнения окружающей природной среды вследствие аварии на линейном объекте;
- указание границ территорий, подверженных риску возникновения чрезвычайных ситуаций природного и техногенного характера.
Геотехнический риск в строительстве
Вместе с тем одними из основных видов рисков в подземном строительстве являются геотехнические риски. Ввиду их нелинейной изменчивости как по площади и глубине, так и во времени именно геотехнические риски вносят самый значительный вклад в уровень неопределенности при принятии проектных и конструктивных решений.
Базовым элементом в структуре управления геотехническими рисками является идентификация всех характерных для данного объекта факторов риска, с последующей их качественной и количественной оценкой. Другими составляющими системы управления геотехническими рисками в подземном строительстве являются: определение допустимого уровня риска, разработка мероприятий по снижению риска и другие процедуры.
Существенную роль в системе управления геотехническими рисками в процессе подземного строительства играет временной фактор – действие различных переменных параметров среды, изменение условий и воздействий природного и техногенного происхождения. В связи с этим контроль опасных явлений и процессов, происходящих в системе «подземное сооружение– вмещающая среда» и анализ их изменений должен вестись непрерывно на всех этапах существования подземного сооружения начиная с идентификации и прогноза рисков на предпроектном этапе.
Важнейшими этапами прогноза рисков является их идентификация и последующий количественный и качественный анализ, в ходе которых ранжируют риски, оценивают вероятность событий и связанные с этим опасности воздействия на цели проекта. Такой анализ должен вестись в течение всего срока строительства подземного сооружения.
В [1] рассмотрен один из возможных общих подходов к качественной оценке рисков подземного строительства, применяемый в зарубежной практике (США), который заключается в выполнении следующих шагов.
- Создается матрица ранжирования вероятности возможных рисков.
- Создается матрица тяжести последствий рисков для целей проекта:
‒ времени (сроков строительства);
‒ стоимости;
‒ содержания;
‒ качества. - Каждый идентифицированный риск оценивается, основываясь на его вероятности, ранжируемой по пункту 1 и тяжести последствий, оцениваемой отдельно для каждой цели проекта по пункту 2. Для увеличения значимости более высоких степеней тяжести последствий риска им присваиваются оценки в нелинейной (усиленной) системе, в других случаях – в линейной (умеренной) системе.
- Создается матрица произведений класса вероятности риска и оценки тяжести его последствий. Определяются матричные зоны наиболее опасных рисков строительства [5].
Для технических рисков подземного строительства часто используется способ качественной оценки, предложенный Международной тоннельной ассоциацией ITA-AITES, который базируется на классификации вероятности (частоты) рисков и тяжести их последствий, определяя, таким образом, действия, которые должны быть предприняты [11].
Система классификации вероятности должна быть общей для всех видов рисков, тогда как классификация тяжести последствий устанавливается раздельно для каждого вида риска.
В зависимости от оценки интегрального уровня риска предпринимаются действия по снижению его опасности (табл. 1).
Таблица 1.
В качестве примера практического прогнозирования рисков в составе инженерных изысканий для проектирования транспортных тоннелей можно привести некоторые аспекты этого вида работ на стадии разработки основных проектных решений по Второму Северо-Муйскому тоннелю, возводить который планируется параллельно существующему Северо-Муйскому тоннелю – сложнейшему из реализованных тоннельных проектов в истории нашей страны [2]. Прогнозом риска на предпроектной стадии Второго Северо-Муйского тоннеля являлся процесс определения вероятности возникновения факторов риска, то есть определенных событий и ситуаций, способных негативно повлиять на ход строительства тоннеля, а также процесс интегральной оценки уровня риска и разработки действий по снижению опасности.
Для разработки алгоритма прогноза рисков по данным анализа имеющихся материалов геологической документации по условиям проходки горных выработок существующего Северо-Муйского тоннеля было выделено три основных критерия для ранжирования вероятности возможных рисков по количественным и качественным параметрам:
- Прочность, устойчивость пород (по значению коэффициента крепости f по шкале проф. М.М. Протодьяконова, определенному при проходке горных выработок существующего тоннеля);
- Водопроявления (по водопритоку V в горные выработки существующего тоннеля на этапе их строительства и эксплуатации);
- Проявления горного давления (по масштабам и интенсивности геодинамических событий при проходке горных выработок существующего тоннеля).
Кроме этого, также учитывалось влияние других факторов в различных интервалах сооружения:
- особенности структурного строения массива;
- воздействие землетрясений различной интенсивности и удаленности на горные выработки и массив;
- вероятность выбросов водонасыщенных грунтовых масс в выработки;
- радиационная обстановка в горных выработках;
- радоновыделение;
- изменение гидрогеологических условий при проходке выработок;
- воздействие склоновых процессов на припортальные участки;
- климатические факторы;
- взаимовлияние существующих и строящихся горных выработок и некоторые другие.
В результате по каждому фактору интегральный уровень риска был охарактеризован в соответствии с табл. 1 «пренебрежимый», «незначительный», «умеренный», «высокий».
Для дальнейшей обработки материалов каждому уровню было присвоено свое числовое значение в нелинейной (усиленной) системе, так чтобы высокий уровень был больше, чем сумма умеренных, а умеренный уровень – больше, чем сумма незначительных (табл. 2).
Таблица 2. Прогнозный профиль риска для Второго Северо-Муйского тоннеля на предпроектном этапе. Цветом обозначены уровни риска по сумме установленных критериев с проекцией на трассу одного из вариантов тоннеля: красный – высокий, желтый – средний, зеленый – низкий уровень риска.
Итоговое значение риска определялось, как сумма числовых значений всех факторов и было представлено в виде графика, с проекцией на трассу одного из вариантов тоннеля – прогнозного профиля риска (табл.2).
На заключительном этапе прогноза выделенные зоны с высоким уровнем риска накладывались на трассу тоннеля, и их форма корректировалась с учетом косвенных признаков и актуализированных материалов инженерных изысканий. Кроме этого, корректировка осуществлялась по качественной оценке взаимовлияния совокупности различных опасных процессов и явлений, характерных для района строительства. Для оценки взаимовлияния совокупности рисков, а также степени и характера их взаимовлияний для комплекса сооружений существующего Северо-Муйского тоннеля и проектируемого Второго Северо-Муйского тоннеля реализован подход, при котором графически выделялись значимые связи между конкретными типами опасных явлений.
В результате выполненных работ разработан принципиальный подход к прогнозированию, контролю и снижению геотехнических рисков на этапе строительства Второго Северо-Муйского тоннеля. Аналогичные подходы с соответствующей спецификой могут применяться для исследования, оценки и прогнозирования рисков в составе инженерных изысканий для проектирования других транспортных тоннелей.
Заключение
Оценка и прогноз геотехнических рисков на протяжении всего жизненного цикла транспортного тоннеля является весьма актуальной задачей в практике мирового тоннелестроения. В настоящее время разрабатываются новые подходы и методики количественной и качественной оценки геотехнических рисков для тоннельных проектов [6‒10].
В нашей стране необходимость оценки и прогнозирования степени риска на всех этапах инженерных изысканий, проектирования и строительства транспортных тоннелей предусмотрена нормативной технической документацией. Прогноз геотехнических рисков в составе инженерных изысканий для проектирования транспортных тоннелей является обобщающей интегральной оценкой комплексной безопасности проекта строительства сооружения.
Прогноз рисков на этапе проектно-изыскательских работ позволяет осуществлять риск-ориентированный подход при проведении горноэкологического (геотехнического) мониторинга при строительстве и эксплуатации транспортных тоннелей, когда в зонах высокого уровня риска контроль увеличивают, а в зонах пониженного риска – снижают или исключают вовсе. Это позволяет оптимально использовать трудовые, материальные и финансовые ресурсы, снижать издержки и повышать результативность контроля.
Список литературы:
1. Кауфман Л.Л., Лысиков Б.А. Зарубежный опыт управления геотехническими рисками подземного строительства на стадии проектирования // Горный информационно-аналитический бюллетень. Строительная геотехнология. 2010. Отдельный выпуск № 6.
2. Лебедев М.О., Романевич К.В. Оценка и прогнозирование природных и техногенных рисков на этапе проектирования Второго Северо-Муйского тоннеля // Книга тезисов и Программа Первой Евразийской конференции «Инновации в минимизации природных и технологических рисков». Баку, 2019. С. 106.
3. Постановление Правительства РФ от 16.02.2008 № 87 «О составе разделов проектной документации и требованиях к их содержанию».
4. СП 122.13330.2012 «СНиП 32-04-97 Тоннели железнодорожные и автодорожные».
5. СП 48.13330.2011 «СНиП 12-01-2004 Организация строительства. Актуализированная редакция». 6. A code of practice for risk management of tunnel works, 2nd edition. International Tunneling Insurance Group, 2012. 28 p. Материалы XV Общероссийской научно-практической конференции «Перспективы развития инженерных изысканий в строительстве в Российской Федерации», г. Москва, 26 ‒ 29 ноября 2019 г. 435
7. A review on the risk analysis and construction claims in Tehran underground projects / S.M. Pourhashemi, A.S. Tarigh, M. Ghorbani, E. Khorasani // Proceedings of the World Tunnel Congress-2019. London, 2019. Р. 4547‒4557.
8. Bourget A.P.F., Chiriotti E., Patrinieri E. Evolution of risk management during an underground project’s life cycle // Proceedings of the World Tunnel Congress-2019. London, 2019. Р. 4375‒4385.
9. Brox D. A simplified quantitative risk assessment for the insurability of tunnel projects // Proceedings of the World Tunnel Congress-2018. Dubai, 2018. Р. 3718‒3731.
10. Integrating risk management in underground works: the french experience and AFTES recommendations / M. Pré, E. Chiriotti, G. Hamaide, J. Piraud // Proceedings of the World Tunnel Congress-2019. London, 2019. Р. 4558‒4566.
11. Proprenter М., Lenz G. Risk Management in tunneling – a joint approach of all Involved // Proceedings of the World Tunnel Congress-2018. Dubai, 2018. Р. 439‒450.
12. International Tunneling and Underground Space Association [Электронный ресурс]. Режим доступа: https://www.ita-aites.org/ (дата обращения: 04.10.1019).
Дополнительные статьи
Выберите интересующую статью:
Аэропорт Тюмени построит подземное бомбоубежище
26 апреля, 2024
Эффективность конкурсных управляющих ОАО «Метрострой» оценит суд
25 апреля, 2024
Полвека назад началось строительство БАМа
24 апреля, 2024
Рублево-Архангельскую линию в Москве откроют через 5 лет
23 апреля, 2024
Для ВСМ Москва – СПб выполнили более 60% изыскательских работ
22 апреля, 2024
Тоннели войдут в список топонимов
19 апреля, 2024
Расскажите о нашей статье своим друзьям,
поделившись ссылкой в социальной сети
Комментарии (0)
Настоящим подтверждаю, что я ознакомлен с политикой конфиденциальности
и согласен на обработку персональных данных. Подробнее