既有建筑地下空间开发风险管理与实践
崔江余
（北京交通大学，北京 100044）
［摘要］既有建筑地下空间开发存在着很大的风险，如何在地下空间开发建设中对工程存在的风险进行识别、风险分析、评估和预测、预警是工程技术人员必须面对的重要课题，本文结合近几年在地下工程中进行的安全性评估经验，对既有建筑地下空间开发中风险的特点、风险发生的机理、国内外研究的进展，论述目前实施风险管理中存在的主要问题，建立一套完善的既有地下空间安全风险识别、评估、监测和预测预警体系。从而能达到预先掌握工程安全风险所在，及时评估和预测环境安全风险水平和趋势，提高对事故发生的预测和防控能力，避免重大事故发生，使工程风险降到最低。
［关键词］既有建筑；地下空间；风险评估；风险预测；风险管理
Risk management and practice of development of underground space
for existing buildings
Cui Jiang Yu
(Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China)
Abstract: There is a considerable risk in development of underground space of existing buildings, how the underground space development and construction risks in the project identification, risk analysis, assessment and forecasting, early warning is the engineering and technical personnel must face an important issue, this paper in recent years, with underground works carried out in the safety assessment experience to the development of underground space in existing buildings risk characteristics, the mechanism of risk occurs, the progress of international research, discusses the current implementation of risk management in the main problems, the establishment of a comprehensive environmental safety risk identification, assessment, monitoring and forecasting and warning system. To achieve the first time a security risk to project where timely risk assessment and prediction of environmental safety levels and trends, improve forecasting and accident prevention and control capabilities, to prevent major accidents, to enable the project to minimize the risk.
Keywords: existing buildings; underground space; risk assessment; risk prediction; risk management
1、引言
既有建筑地下空间（即地下铁道、市政隧道、基坑、地下商场、地下停车场及地下公共设施等）的开发利用已成为工程建设中不可缺少的重要部分，是实现城市经济与环境、资源相协调的可持续发展的重要内容。我国既有建筑地下空间开发的建设已进入高速发展时期。令人触目惊心的是：近几年我国在地下空间开发建设中，由于人为或非人为的因素导致的工程事故给国家和人民造成了巨大的经济损失，引起了严重的社会不良影响。如2008年11月杭州地铁萧山湘湖段基坑施工发生塌陷事故，是我国改革开发以来最严重的一次地铁基坑工程事故。给社会和人民造成巨大的损失。
收稿日期：
作者简介：崔江余，博士，从事隧道与岩土工程及建筑物改造与病害处理教学科研，北京交通大学隧道与地下工程教育部工程研究中心，北京交通大学709信箱，100044，电话：13911728362，E-mail:cuijiangyu@263.net。为此本文根据多年对北京地铁工程周围环境风险所进行的安全性评估方面的经验，针对既有建筑地下空间开发的关键技术与风险管理的特点，对地下空间开发中风险发生的可能性进行分析讨论，以期达到对重大工程建立一套环境风险识别、风险评估和风险监测和预测预警系统，从而达到能在第一时间掌握既有建筑地下工程的安全风险所在，及时评估和预测环境安全风险水平和趋势，提高对事故发生的预测和防控能力，避免重大事故发生。
2、既有建筑地下工程风险管理的意义
我国人多地少，地下空间的开发利用是城市建设中必经之路，如何在保证既有建筑安全正常使用的前提下，充分开发既有建筑地下空间是解决我国人多地少矛盾的重要途径。但是既有建筑地下空间的开发是一项特殊的工程，通常称为特种建筑工程。由于周边环境和地质情况的复杂性，使地下空间开发成为工程建设中的高风险项目，因此对既有建筑地下空间开发建设实行风险管理是十分重要的。
既有建筑地下空间开发风险管理的意义主要体现在以下方面。
（1）使工程建设决策科学化。
（2）可减少地下空间开发的事故发生。
（3）使工程投保费率更加合理化。
3、既有建筑地下空间开发风险管理的概念
关于工程风险的定义从不同的角度、不同行业和不同的人等有不同的解释，目前国内外也有大量文献给出了各种各样的定义。但是综合起来，各种风险管理的定义主要包含了两个基本要素：（1）工程风险管理的核心是对工程风险识别、评估分析、响应和监控。（2）工程风险管理的目的是限制和控制风险，以确保工程在既定的目标（成本、工期、质量和安全）之内完成任务。
总之，地下工空间开发利用项目的风险管理，就是工程项目管理领导班子在地下空间项目的整个寿命周期内，在追求可靠和安全的目标下，运用传统的管理思想和现代风险理论相结合的方式，通过风险的识别、风险分析评价、风险应对和风险监控这样一个重复的循环过程，以最小的代价，在最大程度上实现项目目标的系统化过程。
4、地下空间开发风险发生的机理及管理
既有建筑地下空间开发是孕育风险的环境，加上致险因子（工程本身）的诱导，就有可能引发各类风险事故，进一步对各种承载体造成损失。以城市地下空间开发施工风险为例，承险体包括地下结构本身、地面建筑物、路面系统、地下管线、已建地下工程、社会群体和生态环境，其发生的损失模式也是不同的。其中以工期损失、直接经济损失、耐久性损失及人员伤亡损失属于直接损失的范畴，而环境影响、社会影响和生态环境破坏均属于间接损失。地下工程风险发生机理及造成的损失参见图1。
既有建筑地下空间开发风险管理的基本步骤大致可分为四个方面：风险识别、风险分析评估、风险应对和风险监控，这四个方面的具体内容可参见图2，框图中各项具体内容目前国内外已有大量文献详细分析报道。
5、地下空间开发风险管理的实践
近几年结合北京轨道建设的需要，本人对地铁施工沿线周围建筑物的安全性评估作了大量的分析研究工作。下面结合北京交通指挥中心二期基坑工程施工对周围建筑物（含一期工程指挥大厅）的安全评估及风险管理实例，简要介绍地下空间开发的风险管理步骤和思路。为确保二期基坑施工的安全及一期指挥大厅的万无一失，在实施过程中主要采取了以下风险管理措施：
（1）依据工程地质勘查报告和既有一期建筑物有关设计和竣工资料，组织有关专家进行技术交流，对基坑施工方案、风险因素分析和一期建筑物的保护措施进行分析研讨，结合二期基坑特点和一期建筑安全的要求，基坑工程安全风险等级定为一级，经过分析归纳出二期基坑施工的基本方案和技术要点、风险控制重点和关键控制环节；
（2）针对一期既有建筑物的安全性影响进行分析评估。评估的基本思路为：将既有建筑物现状作为初始状态→采用三维地层—结构模型预测既有建筑物结构的附加变形→采用三维荷载－结构模型以迭加法计算既有建筑物的结构内力→验算既有建筑物的结构承载力→将结构内力与结构承载力进行比较，评估既有建筑物的安全性→试算得出既有建筑物所能允许抗变形值→在综合考虑承载能力极限状态、正常使用极限状态和预测变形值的基础上考虑一定的安全系数，确定既有建筑结构变形的控制指标→提出针对性的措施建议。安全性影响评估思路参见图3。
图3 安全影响评估思路
（3）组织专家对评估单位提出的评估意见和建议进行评审，并对施工单位的施工方案和施工组织设计进行审核，提出有针对性意见，根据评估结论对施工单位的基坑施工方案进行优化，并对一期既有建筑物和管线设施的保护性措施提出建议；
（4）施工期间除施工单位自行监测外，还委托有资质的第三方监测单位，对既有建筑及周边的管线等设施进行变形监测。要求第三方监测单位根据二期基坑工程特点、一期建筑重要性等级分类、评估分析建议的关键区域进行重点监测，有针对性的确定监测方法及数据采集、观测频率和周期，按照仪器固定、人员固定、方法固定、观测线路固定、观测时间段固定的“五固定”原则每日进行测量，消除不必要的误差，提交《第三方监测日报》，对每日监测数据及累计数据进行统计和分析，并对可能发生的安全隐患或事故及时进行分析预报，为信息化施工管理提供可靠依据。
（5）进行信息化施工，首先按照安全影响评估建议，对监测的数据采取预警值、报警值、控制值三级警戒报警管理；其次，组织编制既有建筑及地下管道日常巡查方案和应急预案，组成由业主、总包、监理和物业管理单位共同参加的联合巡查小组，每日定时对一期建筑物、通信管道、地面变形、裂缝情况进行巡查，对裂缝进行持续观测、严密监控裂缝和变形发展动态，并与第三方每日监测数据相互验证，发现异常情况及时组织相关方综合分析，并采取相应措施及时有针对性的进行处理。
（6）安全风险管理效果
通过在基坑施工前的方案论证和安全影响评估预控，在基坑施工过程中，加强管理和监督，督促施工方和监理方组织精心施工，确保按既定的方案实施，确保各工况的施工质量，施工过程中根据监测资料、和现场巡视情况及时调整了第二排锚杆位置和角度，局部采用钢支撑，在基坑东南侧、南侧部位增加了一道预应力锚杆等临时补充保护措施。先后对一期指挥大厅及北信管道预警共3次，并组织召开预警会议3次，提前消除了工程安全隐患，确保了基坑施工期间工程本身及一期既有建筑物（特别是指挥大厅）和重要设施的安全。
根据以上地下空间开发安全风险管理的步骤实施，二期基坑施工完成后，各施工工况均达到相应的工程质量要求，一期建筑（特别是指挥大厅）变形值控制在预期范围以内，通信管线沉降、地面裂缝保持稳定，二期施工期间，承担北京市轨道交通路网指挥中心的一期指挥大厅及设备设施运转正常，指挥中心业务正常进行，安全风险控制管理取得了比较满意的效果。
6、地下空间开发风险管理存在的问题
目前，许多部门和单位对于风险管理在认识上扔存在许多的误区或实施中不完善、不规范，主要体现在以下几方面。
（1）地下空间风险分析与可靠度概念混淆；
（2）实施风险管理的内容和步骤不完善、不规范；
（3）对风险决策分析的认识存在差异；
（4）保险并不是风险处理的唯一方式；
（5）风险管理工具和分析方法不科学、不完善。
7、地下空间开发风险管理研究展望
有效的风险管理要求根据地下空间开发的特点选择适当的风险管理技术建立一套风险管理体系。在其他行业已经发展了许多风险评估技术，有些技术已经不加改变地成功应用于地下空间开发领域，近年来已研究开发了大量的考虑地下空间开发特点的风险评估体系，如风险指数、风险矩阵、IMS风险评价体系、TCM模型、DAT决策工具、CEVP程序和Multrisk（一种含有随机变量的函数模拟方法）等。
针对既有建筑地下空间开发的特点，结合目前国内外的发展现状及掌握的资料，开展以下风险管理工作的研究十分必要。
（1）在风险管理应用上，应明确风险管理的目标、实施规范化和标准化的管理体系；
（2）在项目建设中，应实施动态风险管理，实现信息化施工，建立预警、报警和应急预案系统；
（3）风险工程保险与工程技术的结合；
（4）风险管理的科学研究。主要对特定工程的风险机制、风险分布特性及发展规律、定量计算分析与评估模型、风险接受准则和接受等级开展研究。
（5）建立开发符合地下空间建设的风险管理软件体系和系统模拟，以实现重大工程全自动全程监控提供基础。
风险管理在我国工程建设领域起步较晚，在既有地下空间开发中的应用则更晚。可以预期，随着大规模的建设和人们认识水平的提高，在工程建设领域，风险意识将会不断增强，风险管理的相关技术将会得到更深入的研究和应用。
参考文献
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致险因子
孕险环境
盾构隧道
建筑物
路面系统
地下管线
已建隧道
社会群体
自然环境
施工人员
工期损失
耐久性损失
直接经济损失
环境影响损失
社会影响损失
生态环境损失
人员安全损失
图1 地下空间开发风险发生机理分析
确定地下空间开发风险管理的目标和准则
识别所有潜在的可能风险因素
概率估计
分析敏感度
风险识别
识别风险事件
影响程度分析
风险评价
风险分析评价
风险自留
风险减轻
风险转移和保险
风险规避
风险应对
风险监控和检查
判断风险是否在可接受范围内
隧道与地下工程风险管理结束
风险监控
否
是
