Использование подземного пространства

Основные виды рисков в подземном строительстве*

В процессе строительства и эксплуатации подземного сооружения возникают различные аварийные ситуации, связанные с ошибками в решениях изыскателей, проектировщиков, строителей и эксплуатационного персонала. Принятие того или иного решения зависит от множества объективных и субъективных условий и факторов. Учесть все условия и факторы, а затем активно на них воздействовать, не всегда возможно. Соответственно и принятое решение может иметь различный исход, как желательный, т.е. правильный, так и нежелательный — ошибочный. В любом случае, появляется неопределённость в прогнозировании исхода ситуации, т.е. имеется лишь некоторая вероятность достижения результата, или риск.

Риском принято называть вероятность достижения желательного или нежелательного результата от принятого решения*.

Как известно из теории вероятностей, вероятность р может принимать значения от 0 до 1. При р = 1 имеется полная уверенность в достижении запланированного результата, при/ = 0 можно быть уверенным в том, что запланированный результат достигнут не будет. В обоих случаях для прогнозирования риска необходима полная и достоверная информация об объекте. Любое промежуточное значение р свидетельствует о недостаточности и (или) недостоверности информации для выработки правильного решения.

Все риски, возникающие при проектировании, строительстве и эксплуатации подземного сооружения, можно условно классифицировать:

— по природе возникновения: внешние, обусловленные различными внешними факторами (инженерно-геологическими и гидрогеологическими условиями, сбоями в поставках строительных материалов и оборудования или поставками некачественных материалов, проблемами финансирования и пр.), и внутренние, возникшие внутри системы (некачественно проведённые инженерные изыскания, нарушения технологий производства работ, выход из строя проходческого оборудования, нарушения строительных норм и правил техники безопасности и т.д.);

по принадлежности: ошибки изыскателей, проектировщиков, строителей, эксплуатационного персонала, поставщиков строительных материалов и оборудования, заказчика, инвестора и др.;

по времени возникновения и проявления: ошибка, возникшая при инженерно-геологических изысканиях или при проектировании, может проявиться лишь при строительстве или, что ещё хуже, при эксплуатации сооружения. Примером подобных ошибок может служить Лужнецкий метромост в Москве, а также широко известные аварии, связанные с прорывами плывунов в тоннели метрополитенов Москвы и Санкт-Петербурга ;

по продолжительности проявления негативных последствий: длительные и кратковременные;

по интенсивности проявления и ущербу: крупные и местные;

по степени влияния на результат: незначительные — не оказывающие влияния на само сооружение, сроки строительства, не имеющие человеческих жертв и крупных материальных по следствий; значительные — приводящие к изменению конфигурации или трассы подземного сооружения, увеличению сроков строительства, длительному выходу из строя проходческого оборудования, приводящие к травмам и гибели людей и крупным материальным последствиям; катастрофические, результатом которых является прекращение строительства или невозможность эксплуатации подземного объекта;

по реальности проявления — прогнозируемые и фактические.

Неизбежность возникновения рисков в процессе строительства и эксплуатации подземного сооружения требует разработки и применения методов прогнозирования рисковых ситуаций и реагирования на них для исключения или минимизации последствий.

Для качественного анализа причин и последствий возможных рисков применяют различные математические методы, в частности:

-аналитический, базирующийся на жёстко последователь ном расчёте по заданным формулам и нормативам;

- алгоритмический — использующий систему логических построений, позволяющих более полно учесть имеющиеся условия и ограничения;

- статистический — требующий наличия статистических данных об аварийных ситуациях на объектах-аналогах. Этот метод малоприменим при строительстве уникальных сооружений, каковыми являются многие крупные подземные объекты;

имитационное моделирование — позволяет наиболее пол но и адекватно описывать все процессы, происходящие при строительстве и эксплуатации подземного сооружения и отслеживать последствия имитируемых и фактических сбоев. Для этого, не редко, общее алгоритмическое представление системы реализуется с помощью ЭВМ.

Наиболее сложной задачей становится количественная оценка последствий проявления каждого вида риска и их совокупности, связанная с существованием множества вариантов решений и, как следствие, неопределённостью рисковых ситуаций. Для выявления вероятности возникновения каждого вида риска необходимо составить классификацию всех возникающих рисков, произвести расчёт базовых значений рисков и выделить из них основные. В первую очередь на возникновение различных рисковых ситуаций при строительстве и эксплуатации подземных сооружений влияют факторы, представленные на рис. 6.6.

Математическое ожидание ущерба от принятого решения M°j можно оценить по формуле:

где Pj — вероятность проявления возможных рисковых ситуаций, J = 1, 2, 3, m — количество вариантов возможных рисковых ситуаций, Uy — величина ущерба при реализации i -то решения в j -ой рисковой ситуации или значимость i -го риска.

При наименее удачном решении значение М°j минимально, при наиболее благоприятном — максимально. В расчёте pj необходимо учитывать, что некоторые рисковые ситуации могут накладываться друг на друга во времени и в пространстве, а некоторые ситуации являются взаимоисключающими. Соответственно, величина риска будет увеличиваться или уменьшаться.

В соотношении между математическим ожиданием ущерба и разбросом случайных значений ущерба (дисперсией) всегда имеется некоторая точка безразличия. Для дискретных случайных величин дисперсия Д определяется как:

Чем больше дисперсия, тем, при меньшем среднем ущербе, раньше наступает точка безразличия. При значении дисперсии, равном нулю, гарантирован максимальный ущерб. При некотором значении дисперсии, равном Д., наступает равновесное состояние, при котором как ущерб, так и эффективность принятого решения становятся равными нулю. При дальнейшем возрастании дисперсии снижается риск возникновения аварийной ситуации и повышается эффективность принятого решения.

По результатам качественной и количественной оценки рисков разрабатываются мероприятия по предупреждению аварийных ситуаций и нейтрализации их последствий.