Управления геотехническими рисками при проектировании строительства стволов с применением способа искусственного замораживания в городских условиях

Управление рисками в строительстве – важная составная часть общего процесса управления производством. Риски, с которыми встречается любой вид строительной индустрии, можно разделить на три основных группы – финансовые, коммерческие и производственные.

Финансовые риски связаны с инфляцией, изменениями учетной ставки национальной банковской системы, банковского интереса (процента по кредитам и депозитам), соотношениями курсов валют, другими макроэкономическими факторами.

Коммерческие риски связаны с нестабильностью рыночной ситуации, т.е. действиями поставщиков и потребителей произведенной продукции, а также конкурентов. В строительной индустрии играют роль взаимоотношения генерального подрядчика и субподрядчиков.

Производственные риски связаны с технологией строительства, которые могут сопровождаться авариями с различными последствиями вплоть до катастрофических. Сюда же можно отнести и экологические риски, вызванные воздействием на окружающую природную среду.

Особенно остро вопрос производственных рисков стоит для подземного строительства, где специфические условия работы создают опасность больших материальных потерь и травматизма персонала.

Учитывая особенности этой отрасли, далее рассматриваются, в основном, производственные риски, а конкретно – геотехнические риски, т.е. относящиеся к структурным особенностям земных материалов и пород, в которых ведутся работы. Управление рисками – систематизированный процесс, включающий:

• –    идентификацию опасностей и связанных с ними рисков, которые воздействуют на процесс строительства;

• –    качественную и количественную оценку рисков;

• –    идентификацию действий и методов, планируемых для устранения или уменьшения рисков;

• –    распределение рисков между участниками проекта, входящими в контракт.

Здесь и далее риск определяется, как комбинация вероятности событий опасности и тяжести их последствий. Событие опасности имеет потенциал воздействия на:

• –    здоровье и безопасность работающих;

• –    окружающую природную среду;

• –    основные технические решения;

• –    стоимость и продолжительность строительства;

• –    так называемого третьего участника (кроме заказчика и подрядчика), к которому относятся владельцы существующих зданий, мостов, туннелей, железнодорожных наземных и подземных путей, тротуаров, инженерных коммуникаций, водных объектов, других структур, которые могут быть повреждены выполняемыми подземными работами.

Идентификация рисков – формализованный процесс описания опасностей, оценка их последствий и вероятности возникновения, а также стратегий, применяемых в качестве предотвращающих и смягчающих действий. На каждой стадии проектирования и строительства требуются оценки рисков, которые суммируются в регистре, где показана ответственность каждого участника строительства за контроль и управление идентифицированным риском (в соответствии с контрактом). Регистр рисков должен быть документом, который постоянно пересматривается и доступен для внимательного изучения в любое время. Регистр создает проверяемый след на весь срок осуществления проекта, чтобы продемонстрировать его соответствие нормам и правилам [1-3].

Опрос основных строительных компаний, проведенный в Москве в 2014 г. показал, что:

• –    у более, чем 40% респондентов половина проектов превышала первоначальную смету или установленный график строительства;

• –    у почти 55% последний проект превышал смету и график более, чем на 100%;

• –    у более, чем 66% последний проект был либо прекращен до полного завершения, либо претерпел значительные неудачи в достижении поставленных целей;

• –    более 60% опрошенных считают слабым управление рисками в своих организациях.

В настоящее время составной частью большинства проектов подземного строительства стали вопросы управления рисками, которые рассматриваются на разных стадиях работ: проектирование, тендерные и контрактные переговоры, собственно строительство.

Процесс управления рисками помогает заказчику и подрядчикам выбрать обоснованные решения из альтернативных подходов к достижению целей, увеличивая вероятность успеха.

Управление рисками требует большого опыта, практических и теоретических знаний. Из-за присущих подземному строительству неопределенностей, включая геологические и гидрологические условия, реальная стоимость проекта может существенно превышать утвержденную смету, а фактический срок строительства – его запланированный график.

Как продемонстрировали происшедшие в последние годы аварийные ситуации на Московском метрополитене, в ходе строительных работ существуют потенциальные возможности крупномасштабных аварий. Туннели, расположенные в городских районах, представляют собой также опасность для третьего участника – людей и собственность на поверхности земли, что является предметом особых забот. Подобные проблемы могут привести к таким протестам общественности, которые поставят под сомнение целесообразность строительства.

Основные принципы управления рисками должны определяться на стадии проектирования, когда принимаются главные решения в выборе параметров будущего подземного объекта и методах его строительства. Одновременно с этим должна осуществляться идентификация возможных рисков, которая решает, какие опасности могут воздействовать на проект. В состав участников идентификации рисков должны входить главный инженер проекта, проектировщики, эксперты внешних организаций, представители заказчика, подрядчиков и т.д.

Идентификация рисков – это повторяющийся процесс, поскольку в ходе проектирования и реализации проекта становятся известными новые риски и исчезают установленные ранее.

При идентификации рисков обсуждаются:

• –    угрозы, т.е. риски, которые могут негативно воздействовать на реализацию проекта;

• –    триггеры – симптомы и предупреждающие признаки, которые показывают, становится ли риск почти определенным событием и должны ли быть применены меры по его предотвращению.

Процесс идентификации рисков основывается на:

• –    обзоре мирового опыта подобных проектов;

• –    изучение специальных руководств, описывающих опасности, связанные с конкретными видами предпринимаемых работ;

• –    дискуссии с квалифицированным и опытным персоналом.

При этом рассматриваются:

• а)    общие опасности:

• –    разногласия при заключении контракта;

• –    проблемы платежной несостоятельности;

• –    вмешательство властей;

• –    вмешательство третьих участников (например, общественности);

• –    рудовые споры.

• б)    специфические опасности:

• –    несчастные случаи;

• –    непредвиденные неблагоприятные условия;

• –    аварии основного оборудования;

• –    работы, неудовлетворяющие стандартам.

Специфические опасности должны отражаться для каждой части проекта, тогда как общие опасности обсуждаются в целом по контракту.

Примером идентификации рисков служат проекты сооружения нескольких тоннелей метрополитена города Москвы, сооружение Саввинской насосной станции, насосной станции на улице Лодочная, вестибюлей станций метрополитена и наклонных эскалаторных тоннелей [1, 2] (табл. 1).

Политика строительных рисков основывается на минимизации общего уровня риска проекта путем уменьшения вероятности событий с наиболее тяжелыми последствиями, например, со значительными провалами поверхности или со смертельным исходом. Заказчик проекта должен осознавать, что даже низкая вероятность событий с тяжелыми последствиями вызывает большие проблемы, чем высокая вероятность с незначительными последствиями.

Идентификация и классификация рисков выполняется «мозговым штурмом», т.е. «... оперативным методом решения проблемы на основе стимулирования творческой активности, когда участникам обсуждения предлагают высказывать, возможно, большее количество вариантов решения, в том числе, самых фантастических. Затем из общего числа высказанных идей отбирают наиболее удачные, которые могут быть использованы    на    практике»    («Википедия», .

Мозговой штурм проводится командой, состоящей из разносторонних специалистов, технически и практически опытных экспертов. Их целью является идентификация всех осознаваемых опасных событий, угрожающих строительству, в том числе, редких, но с тяжелыми последствиями.

Пример идентификации рисков строительства

Таблица 1

Область идентификации рисков	Идентифицированные риски	Сценарий риска
Стабильность участка строительства	Локально ограниченная авария - обрушение непромороженных пород, перебор породы в контуре сечения, малые обрушения забоя	-    перебор породы до 5 м 3 ; -    перебор породы до 20 м3; -    малое обрушение забоя (до 20 м3); -    местные деформации передового туннеля на длине 20 м.
	Обширные вывалы породы от 500 м 3 до полостей, простирающихся до поверхности	- вывал 500 м3; -    расширенное обрушение забоя (более 20 м3); -    образование полости до поверхности.
	Частичное разрушение ледопородного ограждения	Прорыв воды в выработку. Разрушение временной крепи.
	Выпуск из непромороженного ядра водонасыщенных пород	-    внезапные выбросы породы; -    внезапная разгрузка горного давления -    осадка поверхностного здания
Экскавация и крепление	Вспучивание грунта с одновременной потерей грунтом гравитационной воды (отжатие воды со стороны породы), Ухудшение условий экскавации, увеличение продолжительности проходческого цикла	- всручивание и подъем фундаментов зданий изменение класса трудности экскавации; -    неполадки экскавационного оборудования; -    дефекты оборудования.
	Изменение требований к крепи	- напряжения и деформации
	Общая концепция экскавации и крепления	-    несостоятельность метода экскавации; -    неадекватность конструкции крепи.
Непредвиденные проблемы	Выделение воды	-    приток воды более 10 л/сек.; -    приток воды 3-10 л/сек.;
	Обнаружение препятствий: появление валунов, антропогенных включений (металл, старые фундаменты, колодцы и т.д.)	-    валуны диаметром до 1,5 м; -    валуны более 1,5 м; -    стволы деревьев длиной более 20 м; -    антропогенные чужеродные тела.
	Высокий уровень подземных вод, встреча нарушенной или ослабленной породной зоны	Применение специальных мероприятий, снижающих опасность риска: -    понижение уровня подземных вод до глубины 100 м; -    замораживание грунтов; -    вертикальные тампонажные колонны глубиной 50 м; -    тампонирование скважины длиной до 30 м; -    снижение давления воды дренажными мероприятиями.
Воздействие на окружающую среду	Воздействие солнечной радиации в летнее время, восполнение объема гравитационной вода при оттаивании, Ожидаемое воздействие на окружающую среду: шум, вибрации, пыль и др.	-    образование провалов и полостей при оттаивании. -    вибрации на расстоянии более 200 м; -    сброс технической воды; -    оседания поверхности.
	и, например замена выбранных двутавров на обсадные трубы, устройство наружной гидроизоляции	-    при встрече разбухающих или сжимающихся пород; -    давление воды на крепь; -    неконтролируемые нагрузки.
	Неожиданное воздействие: утечки нефти, потеря уровня воды в водоносных породах и др.	-    загрязнение подземных вод; -    нарушение режима водоснабжения наземных объектов.

В процессе обсуждения рассматриваются также общие причины опасных событий, такие как:

• -    сложность и развитость применяемой техники;

• -    неожиданные и благоприятные геологические и гидрогеологические условия;

• -    техническая и управленческая некомпетентность;

• -    человеческий фактор;

• -    недостаток коммуникационных связей и координации между внутренними и внешними системами подземного строительства;

• -    комбинация нескольких нежелательных событий, которые по отдельности не являются критическими.

Идентифицированные опасности классифицируются в соответствии с величиной риска, который они представляют. Там, где ожидаемые уровни риска превышают принятый критерий приемлемости, необходимо выработать действия, снижающие опасность, и выполнить соответствующую документацию. Уменьшение риска на этой стадии проекта достигается изменениями технических решений и возможной очередности порядка работ.

Оцениваются также:

• -    остаточные риски, которые сохраняются даже после снижения опасности первичных рисков;

• -    вторичные риски, которые возникают после или в результате мер, принимаемых для снижения первичных рисков;

• -    взаимодействие рисков, когда два или более риска происходят одновременно и приводят к послед-

• ствиям более тяжелым, чем простая сумма воздействия каждого риска в отдельности [5, 6].