Принципы системы управления рисками при строительстве и эксплуатации подземных сооружений мегаполисов

В настоящее время объемы подземного строительства в крупных городах увеличиваются. Причинами этого являются непрерывно возрастающая концентрация населения и увеличение автомобильного парка. Комплексное освоение подземного пространства в условиях плотной городской застройки выдвигает целый ряд требований, которые необходимо учитывать при планировании, проектировании и строительстве сооружений, т.к. строящиеся и эксплуатируемые подземные сооружения являются зонами повышенного риска и, в случае возникновения аварии, представляют серьезную опасность для находящихся в них людей.

Целью системы управления рисками при строительстве и эксплуатации подземных сооружений мегаполисов является обеспечение успешного функционирования городских систем в условиях риска и неопределенности. В случае возникновения аварийной ситуации реализация мероприятий по управлению рисками должна обеспечить возможность сведения к минимуму неблагоприятного влияния, вызванного случайными событиями, на успешное функционирование объектов мегаполиса. Для обеспечения высокой результативности в управлении рисками, а также гибкого реагирования на появление новых опасностей необходимо производить общую оценку совокупности рисков (технический риск, экологический риск [1,  2], геомеханический риск, геодинамический риск [3, 4], аэрологический риск [5], организационный риск) и устранение негативных последствий их реализации (рис. 1). Работа по снижению рисков может быть очень продуктивной и полезной как в плане совершенствования надежности объектов мегаполиса и экономической эффективности работы городских систем, так и в плане ужесточения требований к безопасности.

Рис. 1. Основные аспекты управления рисками

Функциональная схема системы управления рисками при строительстве и эксплуатации подземных сооружений представлена на рис. 2.

Процедура сбора информации должна осуществляться с помощью уже существующих в системе обеспечения безопасных условий труда структурных элементов (объекта управления и субъектов управления регионального и федерального уровней).

В блоке «Информационно-организационное обеспечение процедуры анализа рисков» осуществляется оперативное поступление количественной информации, выраженной в виде численных значений тех или иных показателей для оценки параметров математических моделей, и качественной, отражающей вербальное описание и/или оценочные суждения о данном объекте или процессе. На данном этапе осуществляется определение и общий анализ всей возможной совокупности рисков в условиях мегаполиса, не принимая во внимание наличие ресурсов на проведение мер и действий по их снижению или максимально возможной компенсации.

Рис. 2. Функциональная схема системы управления рисками

В блоке «Идентификация рисков» выявляются источники опасностей, приводящих к отказам городских систем, условия возникновения опасностей, элементы, технические устройства, технологические блоки или процессы, требующие наиболее детального анализа; осуществляются предварительные оценки последствий возможных техногенных аварий. Объекты подземного хозяйства оказывают существенное влияние на поверхность, атмосферу и почву мегаполиса. Поэтому также важно выявлять опасности, приводящие к возможности возникновения нежелательных техногенных изменений природных объектов и факторов, неблагоприятных для экологических ресурсов.

В блоке «Анализ и оценка рисков» проводится комплексное исследование геологических, природных, организационных, технологических и технических факторов. Исходя из результатов исследования и информационного обеспечения, осуществляется выбор методов проведения анализа риска. Практическим инструментом исследования уровня опасностей подземного объекта является количественный анализ рисков. Суть анализа рисков состоит в построении всех возможных сценариев возникновения и развития аварий и обусловленных ими чрезвычайных ситуаций, а также оценке частот и масштабов реализации каждого из построенных сценариев. Использование метода предполагает построение показателей с помощью математических моделей и статистических данных.

К техническим рискам относятся:

• •    вероятность потерь вследствие отрицательных результатов научноисследовательских работ;

• •    вероятность потерь в результате недостижения запланированных технических параметров в ходе конструкторских и технологических разработок;

• •    вероятность потерь в результате низких технологических возможностей производства, что не позволяет освоить результаты новых разработок;

• •    вероятность потерь в результате сбоев и поломки оборудования и т. д.

Технический риск определяется степенью организации производства, проведением превентивных мероприятий (регулярной профилактики оборудования, мер безопасности), возможностью проведения ремонта оборудования. Основываясь на кратких характеристиках количественных показателей риска, которые в настоящее время применяются на практике и которые рекомендованы Методическими указаниями по проведению анализа риска опасных производственных объектов (РД 03-418-01), выделим наиболее приемлемые и доступные показатели риска: вероятность разрушений городских сооружений, подземных коммуникаций, материальный ущерб. Для оценки технического риска наиболее приемлемыми являются методы деревьев отказов и событий. Если соответствующее дерево событий или отказов дополнено статистическими данными, то специалист, даже не обладая основательными знаниями по теории вероятностей, может не только найти наиболее критический вариант развития событий, но и оценить ожидаемый риск.

Количественное измерение уровня экологической безопасности при освоении подземного пространства мегаполиса также играет важную роль в управлении рисками в природной и техногенной сфере. Для анализа и оценки экологических рисков (вероятность возникновения негативных техногенных изменений окружающей среды в районе строительства и эксплуатации подземного сооружения) в условиях мегаполиса применимы статистический метод и метод экспертных оценок.

Вследствие отсутствия экологического анализа последствий подземного строительства, в настоящее время подземное пространство мегаполиса заполнено ядовитыми газами в разных концентрациях. Поэтому оценка аэрологического риска (мера опасности, характеризующая возможность возникновения аварии вследствие отклонения параметров атмосферы подземных сооружений от их нормативных значений) также важна.

Мониторинг подземных сооружений предназначен для обеспечения надежности строительства подземных сооружений и сохранения зданий и сооружений, находящихся в зоне их влияния, а также защиты окружающей среды с учетом возможных негативных последствий строительства.

Целью геомеханического мониторинга является оценка воздействия подземного строительства на окружающие здания и сооружения, на атмосферную, геологическую и гидрогеологическую среду в период строительства и эксплуатации, разработка прогноза изменения их состояния, своевременное выявление дефектов конструкций, предупреждение и устранение негативных процессов, уточнение результатов прогноза (оценка геомеханического риска).

При проведении анализа и оценки геомеханического риска следует определять:

• •    осадки, крены и горизонтальные смещения конструкций подземного сооружения, а также окружающих зданий и сооружений, расположенных в зоне влияния строительства;

• •    техническое состояние конструкций строящегося подземного сооружения и окружающих зданий и сооружений;

• •    деформации ограждающих и распорных конструкций и значения усилий в них;

• •    определение напора воды в грунтовом массиве;

• •    напряжения и деформации в грунтовом массиве;

• •    эффективность работы дренажных, водопонизительных и противо-фильтрационных систем;

• •    расходы воды, фильтрующей в массиве грунта, вмещающем подземные сооружения;

• •    уровень колебаний подземного сооружения при его строительстве рядом с тоннелями метрополитена и другими источниками вибрационных и динамических воздействий.

Система управления рисками при строительстве и эксплуатации подземных сооружений имеет определенную специфику, связанную с особенностями объекта, и находит отражение в следующих принципах:

• •    при управлении рисками следует учитывать внешние и внутренние ограничения, что означает согласование проводимых мероприятий по безопасности и условиями функционирования подземного сооружения;

• •    управление рисками представляет собой динамический процесс, который является сложной и многоуровневой процедурой;

• •    необходим высокоспециализированный характер принятия решений в рамках системы управления рисками при возведении и эксплуатации подземных сооружений мегаполисов.