《穿越轨道交通工程风险评估及其控制》：
第一章 绪论
1.1 引言
20世纪80年代，国际隧道协会提出“大力开发地下空间，开始人类新的穴居时代”的倡议。随着社会的快速发展和城市规模的不断扩大，轨道交通日益成为改善城市交通状况的重要手段。轨道交通以其运输效能高、低污染、低能耗，符合可持续发展等特点受到人们的青睐。我国高速铁路的大规模建设和投入运营，大大缩短了城市之间的距离。以京沪高铁为例，其地处我国经济最为发达、综合经济实力最强、最具发展活力的东部地区，纵贯北京、天津、上海三大直辖市和河北、山东、安徽、江苏四省，直接联结16个人口超过100万的大城市。
北京南站至上海虹桥站正线运营长度1308.598km。京沪高速铁路全线为新建双线，设计时速380km，共设置24个客运车站。在其建设时尽管预留了大量的穿越通道，但在通车运营后，还会有部分工程需要穿越京沪高铁，如北京地铁10号线二期盾构穿越其桥梁段、密涿高速下穿京沪高铁等。如何在保证高速铁路安全运营的条件下穿越是迫切需要解决的难题。无论是建设速度，还是建设规模，中国已经成为世界上最大的轨道交通建设市场。
以北京为例，截至2014年1月，北京地铁共有17条运营线路，包含16条地铁线路、1条机场快轨，组成覆盖北京市11个辖区，拥有273座运营车站，总长465km运营线路的轨道交通系统。以客运量计算，北京地铁是国内最繁忙的城市轨道交通系统，亦是运营时间最久、乘客运载最多、早晚峰值最高的地铁线路。北京地铁是世界上规模最大的城市地铁系统之一，2015年底北京将建成“三环、四横、五纵、七放射”的轨道交通网络，运营总里程达到561km。预计至2020年，北京将建成轨道交通线路31条，其中地铁线路28条，总长1050km，车站将近450个，形成“中心城棋盘式+新城放射式”的线网格局，线网规模达到世界领先水平。
由于隧道施工场地狭小、地质条件复杂多变、不可预见风险因素多、风险管理不科学等原因，在地铁建设中，工程事故屡屡发生，造成巨大的经济损失和人员伤亡。2003年7月1日，上海地铁4号线由于施工单位用于冷冻法施工的制冷设备发生故障，没有及时采取有效措施排除险情，导致大量流沙涌入，造成地面大幅沉降、建筑物破坏和黄浦江防汛墙断裂，直接经济损失约1.5亿元人民币；2003年10月8日，北京地铁5号线崇文门站西北风道南侧，斜撑底部地梁钢筋意外脱落，钢筋整体倾覆，造成2人死亡2人受伤；2008年11月15日15时20分，杭州地铁萧山湘湖站突然发生路面大面积塌陷事故，导致风情大道75m路面坍塌下陷，造成21人死亡。这些地铁建设事故给当地造成了重大的经济损失并产生了不良的社会影响。
2011年某市地下盾构工程在穿越既有铁路施工过程中发生了盾构隧道涌水事件，导致既有铁路线路大面积下沉，列车不得不限速运行，给铁路正常运输组织造成很大的影响。地铁穿越工程建设中存在许多风险，开展地铁工程风险分析、评估及管理等方面的理论与实践应用的研究具有重大的意义。既有轨道交通线路不同于一般建筑物，一般建筑物允许的变形或沉降数值相对较大，在保证列车正常运营的前提下，既有轨道交通结构变形一般情况下不受限，其主要受限于提供列车运行基础的轨道结构。一旦轨道几何形位（误差以毫米计）不能满足养护规范要求，就可能会危及行车安全。新建地铁施工本身存在很大的风险，如果不能很好地加以控制，在穿越既有轨道交通设施时，一旦发生事故，造成的损失将难以估计。
1.2工程风险管理的意义
目前，各大城市的地铁建设已从单线建设过渡到网络化建设，实现多线、多站的资源共享。它的实施将极大地优化土地资源、能源、车辆设备及运营管理。轨道网的形成，不可避免地产生线路的交叉布置。但由于两条邻近线路经常不是同期建设，出于对既有地铁的保护，工程风险分析以及邻近线的结构安全评估应运而生，得到了相关政府部门的高度重视。例如，铁道部制定了《铁路隧道风险评估与管理暂行规定》，中国土木工程学会、同济大学及相关单位联合编制了《地铁及地下工程建设风险管理指南》。
工程风险管理的内容包括工程风险的识别、估计、评价、处理和监测等，是一种主动控制方式，克服了传统工程管理以保险为单一风险应对策略的局限性，可以进一步保障项目目标的顺利实现。通过风险分析与管理，可使项目管理单位加深对各种风险因素的认识，极大地提高项目管理水平，有利于决策的科学性和合理性，降低决策的风险水平［1］。对于新建地铁隧道近距离穿越工程的研究，以往的研究类型相对单一，不够充分和深入。对于这类工程的处理结果要么采取过于保守的对策，如地铁限速甚至停运，造成很大的浪费；要么采取过于冒险或盲目的对策，造成较大的安全隐患。本书的目的是借鉴北京地铁和北京铁路局范围内轨道交通设施运营组织的特点，对风险等级判定、风险分析、控制指标及相关控制措施等多个方面进行系统、全面的分析和总结，为此类工程的风险管理提供理论依据和技术支持。
1.3工程风险管理的研究现状
1.3.1风险管理的发展
风险管理是近20年发展起来的一门综合性边缘学科，但据文献记载，古代时期人类在生产劳动中就认识到了风险因素的存在，以及由此引发的风险事故和风险损失。随着社会的发展，在经营规模日益增大的形势下产生了为减少风险损失进行风险管理的思想雏形。18世纪产业革命之后，法国学者法约尔在其著作《一般管理和工业管理》一书中，正式把风险管理思想引入企业经营领域。风险管理的基本思想是：经营主体对要保障的客体进行风险辨识、风险估算，再在风险分析的基础上，提出风险保障的目标，按目标的要求选择抵御风险的方式。从20世纪30年代起，美国就出现了风险分析的研究与咨询活动。随着研究与实务活动的深入开展，有关的基本理论、基本观点、基本方法、理论模型和求解问题的框架等内容逐步被管理专家认同和约定，学科范式日渐形成。
20世纪50年代风险管理发展成一门科学。70年代以后，美国成立了风险与保险协会，用风险管理的方式处置风险。多所大学为社会培养了风险管理的从业人员。目前，各发达国家的风险研究都是在美国理论体系的基础上发展的。随着发展中国家经济社会发展的需求，风险管理研究与实务活动也从美、英、德、日等发达国家向发展中国家扩展。1987年，为推动风险管理在发展中国家的推广和普及，联合国出版了关于风险管理的研究报告The Promotion of Risk Management in Developing Countries［2］。
1.3.2风险管理的国内外现状
作为风险管理的发源地，美国在风险管理的职业教育培训方面是相当出色的。20世纪70年代中期，全美的多数大学工商管理学院及保险系都已普遍开设了风险管理课程，为工商企业输送了大批专业人才。与美国相比，英国的风险分析研究也有其自己的特色。英国除了有自己的成熟理论体系外，许多学者还注意把风险分析研究成果应用到大型的工程项目当中［3］。此外，英国工商业界开展风险管理活动也十分活跃，设有工商业风险经营和保险协会、特许保险学会等，对推动本国的风险管理作出了卓越的贡献。英美两国在风险研究方面各有所长，且具有很强的互补性，代表了该学科领域的两个主流。第二次世界大战后，美国的风险管理开始传入德国，德国的风险政策逐步被风险管理代替。虽然现代管理理论的创始人法约尔是法国人，但他并没有系统地研究风险问题。
只是到了20世纪70年代，随着企业风险的复杂多样，以及风险费用的不断增加，法国才从美国引进风险管理理论，并在保险界传播开来。尽管法国的风险管理没有达到美、英、德那样的发达程度，但仍然取得了一定的成绩。由于日本经济高速发展之后进入了动荡不定的时代，因而企业发展充满着风险。为了自身的生存和发展，日本开始广泛研究风险管理，并将其作为管理企业的科学方法。像英美一样，日本一些大学也开设了风险管理课程。日本继承了美国的“风险管理”模式，虽然起步较晚，但成果颇丰，逐渐形成了一套适合本国的理论体系。发达国家在风险管理方面的丰硕成果对发展中国家的新兴工业有很强的吸引力。随着跨国公司的扩张和垄断资本的输出，风险管理也很自然地被带到了这些国家和地区。在非洲沿海国家尼日利亚，风险管理的发展也极为迅速，并已取得了一些实际成果。
1991年，Irukwn出版的Risk Management in Developing Country，系统地阐述了风险管理的基本理论，并结合发展中国家的国情进行了剖析和说明。1994年，尼日利亚还对全国的高速公路建设项目进行了系统的风险分析。我国台湾的风险管理在20世纪80年代初期由美国传入。美籍华人段开龄博士是美国风险管理运动的早期参与者之一。段博士在岛内发起并推动了风险管理运动，其间论文和著作颇多。在台湾，尤以宋明哲先生的《风险管理》一书最具有代表性。与美国不同的是，台湾的风险管理发源于该领域的研究和探讨，然后才影响到企业界。因此，尽管在学术界十分活跃，但在实际应用中成效并不显著。在我国大陆，风险管理虽然刚刚起步，但已在大型工程项目建设（地铁工程、公路工程、水利工程等）、国际工程、金融、房地产等领域开展了应用研究，并取得了较为明显的实际效果。如今，风险管理研究已成为管理学科研领域中一项重要的课题。1.3.3风险管理在国内外工程领域发展西方发达国家在工程领域开展风险管理的研究和实践始于20世纪五六十年代。伴随着战后重建和大规模的工程建设投资，管理者越来越重视工程项目的管理问题。在工程风险管理的发展过程中，先后研究了多种工程项目风险评估技术，如早期的项目计划评审技术以及后来的敏感性分析和模拟技术等。通过多年的发展，工程项目风险管理已经由浅入深，由片面到全面，并逐步向系统化、专业化方向发展。
20世纪70年代，美国爱因斯坦将风险管理应用于隧道及地下工程领域，提出隧道工程风险分析的特点和应遵循的理念。随后风险管理的研究在欧美国家取得了一定的研究成果，并开始大量应用于实践。另外，日本将在隧道工程中出现的安全事故进行了细致的统计分析，得到一些规律性的结论。2000年，赖利提出“隧道工程的建设过程就是全面的风险管理和风险分担的过程”的理念，他将地下结构工程会出现的主要风险总结为四类：造成人员伤亡或财产、经济损失的风险，造成项目造价增加的风险，造成工期延误的风险，以及造成不能满足设计、使用要求的风险。我国香港地区的风险管理研究成果主要集中在岩土工程的应用。由于香港特定的地质情况，岩土工程问题非常严重，尤其是滑坡等地质灾害发生率高，因此，如何对岩土工程病害进行防治就成为风险研究的热点。虽然相关的成果很多，但主要是以可靠度理论作为依托，依然没有很好地实现环境、经济、技术相结合的风险定量研究。
相比之下，我国内地工程领域的风险管理研究起步较晚，从20世纪80年代才开始从美国等西方发达国家引入风险管理思想，当时主要以翻译国外著作为主。随着社会主义市场经济体制的完善，对风险管理的研究开始在学术界形成了一个热点，在工程领域逐步开展应用研究，取得了比较明显的效果，并以三峡工程为代表，在大型水利工程得到应用，并获得了一些基础性的资料。清华大学的郭仲伟教授可以说是国内引入风险分析理论的主要代表，他在1987年撰写的《风险分析与决策》一书详细介绍了风险分析的理论和方法，对国内外研究成果做了全面的综述，时至今日仍有极大的参考价值。天津大学于九如教授结合三峡工程风险分析成果，撰写了《投资项目风险分析》一书，为风险分析理论在大型工程中应用作了理论上的探讨。近年来，我国风险管理理论研究的重点也已转移到风险定量分析上来，并取得了不少的成果。姜青舫在其《风险度量原理》一书中，对风险的定义提出了新的数学描述，结合效用理论，用数学的方法给出了风险度量的理论方法。邱苑华在其《管理决策与应用熵学》中提出将热力学中“熵”的概念引入风险评价和决策中来，为评价目标的不确定性提供了一种验证手段。
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