风险评价指数矩阵法在安全预评价中的应用

刘世煌
" 水利部水利水电规划设计总院# 北京#""#!"$
摘要! 本文通过风险评价指数矩阵法在引汉济渭工程安全预评价中的应用" 介绍安全预评价的基本原则和方法"
探讨了进一步提升安全预评价针对性的途径%
关键词! 引汉济渭工程( 安全预评价( 风险辩识( 风险评价指数矩阵
中图分类号! 34$#'5555文献标识码! E5555文章编号! #)/!0!1)("!"#$#"%0""%$0"'
5
5 作者简介! 刘世煌"#(1# 年%$ # 男# 教授级高级工程师&
55安全预评价是以风险控制为理论# 以风险辨识
为手段的安全评价体系中一个重要组成部分# 它是
在充分反映设计已或拟采取的安全措施的基础上#
通过对已批准方案中风险发生可能性及灾害程度的
分析# 客观' 科学' 公正地评定残余危险等级# 提
出安全对策措施及建议# 供下阶段设计及安全管理
参考的一种评价方法& 实践证明! 安全评价已在水
利水电工程建设期及运行期的安全管理工作中发挥
了巨大作用# 深受设计' 业主和参建各方的欢迎&
为进一步提升安全评价的针对性# 加强对策措
施的互应性# 减少危险等级划分的人为性# 使安全
评价工作逐步向定量分析方向发展# 吸取水电工程
安全评价工作的经验# 通过引汉济渭深埋长隧洞的
安全预评价# 探讨利用风险评价指数矩阵法进行安
全预评价的可能性&
$%引汉济渭深埋长隧洞工程简介
引汉济渭工程是在陕西境内引汉江水穿秦岭向
渭河流域西安' 宝鸡' 咸阳' 渭南等地以及大型工
业园区的供水工程# 设计调水流量/"2
'
*-# 年调水
量#$ 亿2
'
& 该工程由水源工程' 泵站和无压输水隧
洞组成# 其中引水隧洞总长(%&'72# 最大埋深
!"""2# 为深埋长隧洞# 是我国埋深最大' 长度最长
的无压洞& 该隧洞穿越三条区域性断层和较多# ;'
级结构面# 穿越花岗岩等硬岩和千枚岩等软岩# 岩
性复杂# 可能遇到围岩失稳' 岩爆' 喷水' 喷泥'
放射性' 毒气' 高温' 高湿' 高外水压力等问题&
深埋长隧洞的勘探是目前水利水电行业重大科
研课题之一# 考虑当前深埋长隧洞勘探现状# 在开
工前# 要求查清#""72隧洞的所有地质问题是不
现实的# 估计深埋长隧洞施工期及运行期的危险#
是引汉济渭工程中的最大危险&
可研报告在深埋长隧洞设计中# 拟采取的安全
措施为! 围岩分类' 根据围岩类别全线全断面采取
不同厚度的喷锚支护加混凝土衬砌# 全线全断面固
结灌浆# 洞顶回填灌浆&
鉴于深埋长隧洞问题的复杂性# 考虑到勘探试
验洞已发生的喷水等事件" 见图# $ # 审查意见要
求! 加强深埋长隧洞勘测技术与防治相应工程问题
的研究&
图$%勘探试验洞喷水情况
&%风险评价指数矩阵法简介
风险评价指数矩阵法是根据危险发生可能性及
危害程度的一种半定量分析方法# 该方法充分考虑
,%$,
!"#$ 年第% 期水利规划与设计科研管理
设计中已或拟采取的安全对策措施# 通过对残余危
险的发生可能性及危害程度打分# 确定危险等级#
并提出相应建议# 该方法可反映设计意图# 提升安
全预评价的针对性# 减少危险等级划分的人为性&
其主要内容可见表#' 表!&
表$%风险评价指数矩阵
55可能性
严重度5555
)
"灾难的$
#
" 危险的$
!
" 临界的$
"
" 轻微的$
6" 频繁发生$ # ' / #'
E" 很可能发生$ ! $ ( #)
N" 有时发生$ 1 ) ## #%
O" 极少发生$ % #" #1 #(
P" 不可能发生$ #! #$ #/ !"
表&%危险等级划分
风险评
价值
风险等级
风险可接受
程度
风险控制措施及时间期限
# ;$
一级
" 高度风险$
不能接受的
风险
为降低风险# 必须配备大量
资源# 立即采取措施
) ;(
二级
" 重度风险$
不希望有的
风险
#" ;#/
三级
" 中度风险$
有条件接受
的风险
确定改进措施# 努力在限定
的成本和时间内实施减少风
险措施
#% ;!"
四级
" 低度风险$
可以接受的
风险
通过监测等手段防止风险
升级
三$ 引汉济渭深埋长隧洞安全预评价
引汉济渭深埋长隧洞危险分析见表'&
表(%引汉济渭输水隧洞危险分析表
评价项目引汉济渭输水隧洞5" 长(%&'72# 最大埋深!"""2# 输水/"2
'
*-无压隧洞$
危险表现形式及原因
一B施工期!
#$ 围岩失稳! 硬岩结构面不利组合及失稳' 软岩变形失稳&
!$ 岩爆! 深埋隧洞高地应力引发脆性岩体应力突然释放&
'$ 喷水喷泥! 承压地下水喷射# 携带水石泥流#
1$ 毒气与放射性元素辐射! 母岩含放射性元素# 洞内毒气# 通风不良# 防护不到位&
$$ 高温' 高湿! 埋深太大地温太高# 施工排水不够# 湿度超标# 通风不力&
二' 运行期!
#$ 围岩失稳! 外排水不力# 围岩力学特性变化# 衬砌漏水' 开裂' 失稳&
!$ 不良水力学现象! 水流波动# 补气不足'
!空不够&
' 检修时通风排水不良# 人员窒息# 设备运行不佳
风险后果
施工期冒顶' 塌方' 岩爆' 喷水喷泥' 毒气' 放射性辐射' 人员伤亡' 设备损坏&
运行期围岩失稳及中断供水' 检修期人员窒息# 抢修困难&
固有危险分析
#$ 当前勘探水平尚无法查清长(%&'72' 最大埋深!"""2深埋长隧洞的工程地质与水文地质情况&
!$ 跨越三条区城性大断层及众多大的结构面# 大结构面及软岩附近的岩体破碎# 围岩自稳能力低&
'$ 地应力高# 岩爆及脆性破坏可能性大&
1$ 地下水位高# 外水压力大# 易加速围岩失稳# 造成喷水喷泥&
固
有
危
险
分
析
严重程度
施工期可造成重大人员伤亡及设备损坏# 延误工期# 运行期可中断供水# 检修期可引起窒息# 危险等级为#级" 危险
的$
可能性为很可能发生# E级风险
指数$
等级一级" 不能接受风险# 应采取措施防治$
设计采取措施围岩分类# 全线固结灌浆# 洞顶回填灌浆# 净空满足设计要求# 喷锚支护加不用厚度衬砌
审查意见加强深埋长隧洞勘探技术及其主要工程问题研究
,%),
科研管理水利规划与设计!"#$ 年第% 期
续表'
残
余
风
险
分
析
严重程度
采取设计拟采取措施后# 可减少围岩失稳概率及严重程序# 但仍可能发生岩爆' 喷水喷泥等现象# 仍可造成轻度人
员伤亡及设备损坏& 危险等级#级# " 危险的$
可能性有时发生# N
指数)
等级二级风险# 应努力减少风险
改进建议
#0#5卫片与航片等资料解译# 估计重大地质构造位置及规模&
#0!5加强施工期超前勘探# 搞好地质预测预报# 根据开挖后揭露的地质情况# 调整围岩分类# 提出应关注及防范洞段&
#0'5加强施工期洞室收敛变形监测# 开展反演计算# 预测预报洞室围岩稳定状况# 合理开挖# 适时支护或应急处理#
非常时应立即逃生# 确保人员安全&
#015搞好隧洞进出水口附近勘测设计# 鉴于出口区为/ 度地震区K9"&#$L# 按抗震规范规定# 应验算抗震稳定性#
按规范要求做好地下洞室抗震设防措施# 关注黄三段与穿岭段及连通洞交叉处地震反应&
!0#5测试地应力# 分析沿线地应力场# 根据地应力' 岩性' 埋深' 结构面分布' 地下水状况# 划出可能岩爆地段&
!0!5在可能岩爆段首先开凿应力释放孔" 洞$ ' 放炮后掌子面即时喷水# 即时喷锚支护# 避开岩爆高峰期# 声发射监
测# 做好人员及设备保护&
'0#5分析区域水文地质资料# 调查沿线地下水位状况# 提出高水下水位及富水区可能地段# 结合施工支洞施工# 提
前开凿排水洞# 有效控制洞室周围地下水位&
'0!5加强施工排水&
'0'5按规范要求# 根据隧洞工程地质和水文地质条件# 合理确定围岩固结灌浆范围# 做好隧洞衬砌的纵横缝止水
设计&
10#5加强施工通风# 开展放射性氡等元素及毒气监测# 提出警戒值# 超值后及时发出警报# 及时逃生&
10!5加强施工期爆炸器材及火种管理# 防止安全事故发生&
10'5编制应急抢险预案! 普及深埋长隧洞危险辨识及抢险知识- 设立专门逃生通道和避险室# 备好相应生活用水及食物#
备好应急抢险医护设备- 健全应急抢险组织及专业人员# 备好应对各种危险的抢险器材' 物资' 工具00
$0#5完善无压长隧洞运行期通气补气设施&
$0!5加强运行期隧洞围岩变形' 隧洞内水位及净空区范围监测# 加强隧洞水力学监测# 对可能失稳段衬砌变形和应
力监测# 加强洞周地下水位监测&
)%结论
从上述实例中可见# 风险指数矩阵法具有下述
特点!
"#$ 引汉济渭工程安全预评价# 针对已批准的
调水方案及其建筑物设计# 根据审查意见# 围绕本
工程的最大风险%%%深埋长隧洞风险# 分析残余风
险# 根据风险发生的可能性及危害程度# 采用矩阵
指数法# 半定量评定危险等级# 减少了危险等级评
定中的人为性&
"!$ 在矩阵指数法中增加了设计拟采取的安全
措施# 较好地反映了设计意图# 区分固有风险和残
余风险# 较好地预测工程建设期及运行期的安全状
况及尚存风险&
"'$ 根据引汉济渭引水隧洞建设期及运行期各
种危险源及危害程度的特点# 突现深埋长隧洞评价
单元的作用# 将同危险等级的相应危险# 合并于一
张表中# 反映了同一评价单元中相关危险间相互关
系# 使评价结果更为简捷明了- 同时还将风险等级
与对策措施合并于一张表格中# 从而提升了危险分
析与对策措施的互应性&
"1$ 风险指数矩阵法# 始终围绕具体工程' 具
体建筑物' 具体危险因素展开# 充分反映设计拟采
取的安全措施# 遵循审查意见# 对策措施的建议与
尚存风险紧密挂钩# 有利于评价人员更进一步了解
设计意图和审查意见# 有利于评价人员客观科学地
预测工程建设期和运行期的安全状况及尚存风险#
有利于安全预评价工作的顺利展开- 把同一评价单
元中各种危险' 危险等级及对策措施集中展现# 也
有利于各参建方了解安全评价结果# 有利于下阶段
设计报告的修编# 有利于加强建设期和运行期项目
安全管理&
实践证明# 风险评价指数矩阵法# 有利于反映
设计意图和审查意见# 有利于科学客观地预测工程
尚存的危险# 有利于提升安全预评价的针对性- 实
践还证明# 只有确保了安全预评价的针对性# 才能
对设计和管理单位有实用价值# 也才能使安全预评
价工作焕发出旺盛的生命力&
参考文献
.#/ 陕西省引汉济渭工程建设有限公陕西省引汉济渭工程安全预评
价报告.I/B西北勘测设计院# !"#1&
,%/,
!"#$ 年第% 期水利规划与设计科研管理
!"#! #"&'()(*+&,--.&#)/!0!1)(&!"#$&"%&"!(