CC BY
29
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
Approaches to the assessment of risks in underground building Protosenya A.1, Demenkov P.2, Trushko O.3, Verbilo P.4 Подходы к оценке рисков в подземном строительстве Протосеня А. Г.1, Деменков П. А.2, Трушко О. В.3, Вербило П. Э.4
'Протосеня Анатолий Григорьевич /Protosenya Anatoliy — доктор технических наук, профессор;
2Деменков Петр Алексеевич /Demenkov Petr — доктор технических наук, доцент;
3Трушко Ольга Владимировна / Trushko Olga — кандидат технических наук, доцент;
4Вербило Павел Эдуардович / Verbilo Pavel — аспирант,
кафедра строительства горных предприятий и подземных сооружений, строительный факультет, Санкт-Петербургский горный университет, г. Санкт-Петербург
Аннотация: рассмотрены существующие подходы по оценке рисков, применяемые в мировой практике. Раскрывается основное содержание процесса управления рисками. Проанализированы три модели оценки рисков: модель матриц, вероятностная модель, индексная модель (дерево нарушений). Выделены достоинства и недостатки их использования в подземном строительстве.
Abstract: the existing approaches to risk assessment, applied in the world practice were considered, the main content of the risk management process was revealed. Analyzed three risk assessment models: model matrix, probabilistic model, index model (tree violations). Highlighted the advantages and disadvantages of their use in underground building are allocated.
Ключевые слова: метрополитен, тоннель, станция, массив, тампонаж, авария, затопление, оценка рисков.
Keywords: subway, tunnel, station, array, plugging, accident, flood, risk assessment.
К развитию инфраструктуры и освоению подземного пространства в городах предъявляются высокие требования устойчивого развития. Основная задача состоит в том, чтобы строительство велось с минимальными негативными воздействиями на окружающую среду, при этом обеспечивалось его высокое качество и безопасность производства работ, выполнение работ велось по графику организации при соблюдении бюджета. Сегодня тоннелепроходческие компании мира придерживаются единого мнения о том, что успех строительства подземных сооружений в городских условиях определяется именно тем, как происходит управление рисками [1]. Тема анализа рисков и управления ими постоянно включается в повестку дня заседаний тоннельных организаций ассоциаций, где разрабатываются общие правила, процедуры и модели идентификации, анализа и снижения рисков, рассматриваются оптимальные решения на примерах мировой практики [2-4].
Строительства без рисков не бывает, так как процесс реализации проектов чрезвычайно сложный и существует большое количество факторов, которые могут оказать негативное влияние на развитие проекта. Самая главная трудность в подземном строительстве заключается в том, что оно ведется в условиях геотехнической неопределенности.
Управление рисками (risk management) позволяет вовремя выявить и разрешить потенциальные проблемы. Поэтому начинать заниматься управлением рисками следует на самом раннем этапе работ. План управления рисами должен охватывать все стадии процесса -от концептуального проекта до эксплуатации сооружения. Цель процесса управления рисками сводится к снижению до минимального уровня всех рисков, выявленных в проекте на каждой его стадии и проведение профилактических мер по снижению рисков в процессе строительства.
Управление рисками представляет собой логическую цепочку действий, но при этом это динамичный процесс, которым необходимо управлять и распространять на все составляющие проекта. Процесс управления рисками заключается в выполнении следующих этапов [5]:
- идентификация рисков;
- количественная оценка рисков;
- первичное реагирование на выявленные риски;
- оценка остаточных рисков;
- определение мероприятий для снижения остаточных рисков;
- проведение мониторинга.
Из представленных выше этапов можно выделить следующее:
- первый этап включает в себя оценку начальных рисков. Определяются работы, необходимые для реализации проекта. Каждому процессу соотносят возможные риски. Выполняется оценка вероятности наступления события и тяжесть последствий в случае их наступления;
- второй этап заключается в выделении работ, риск выполнения которых недопустим или нежелателен. Предлагаются контрмеры, направленные на снижение начальных рисков;
- третий этап направлен на оценку остаточных рисков, то есть оценивается влияние предложенных контрмер на снижение начальных рисков.
По степени детализации можно выделить три стадии оценки рисков, как одного их этапов управления рисками:
- первая стадия - оценка рисков на стадии обсуждения проектов;
- вторая стадия - оценка рисков на стадии проведения тендерных работ и договоренностей заказчика и исполнителей;
- третья стадия - оценка рисков на стадии строительства объекта.
Опасность обычно определяется, как характеристика события, которая может развиться в ситуацию с негативным характером. При этом очень важно разделять понятия риска и опасности, потому что возможно изменение риска без изменения опасности. Существует несколько методик идентифицирования опасностей и угроз. Основной является методика, в которой группа экспертов разрабатывает возможные сценарии развития событий и определяет возможные опасности. Таким образом, на основе возможных опасностей строится модель оценки рисков. Модель оценки рисков — это набор алгоритмов или правил, которые используются для оценки и измерения уровня риска вдоль тоннеля или подземного сооружения. Модель оценки рисков может быть выбрана из коммерчески доступных моделей, разработанных из базовых существующих моделей в зависимости от требований к проекту.
Целью любой модели оценки рисков является количественное определение величины рисков в абсолютных или относительных величинах. Этап оценки риска является важным и самым сложным шагом в практике управления рисками. Проблема заключается в том, что никто точно не может сказать, где и когда произойдет авария или нарушение при строительстве и эксплуатации подземного сооружения. Однако, вероятностно механизмы разрушения, их расположение могут быть установлены. Существует три главных вида моделей оценки риска: матричная, вероятностная и индексная модель.
Возможно применение любой из вышеуказанных моделей оценки рисков, но понимание преимуществ и недостатков (таблица 1) каждой из них даёт основу принимающему решение человеку для выбора [6].
Таблица 1. Применение и особенности моделей оценки рисков
Модель оценки рисков Применение и особенности
Модель матриц Для получения лучшей количественной оценки, простой инструмент позволяет объединять несколько мнений в одном решении
Вероятностная модель, дерево нарушений Изучение специфических событий, выполнение исследований после проявления опасности, сравнение рисков конкретных аварий, расчет вероятностей специфических событий
Индексная модель Получение недорогой общей модели рисков, позволяет создавать модель распределения ресурсов, модель взаимодействия нескольких механизмов потенциальных опасностей
Модель матриц является одним из самых простых в применении подходов для оценки рисков. Определение риска проводится в соответствии с вероятностью негативного события и потенциальными последствиями события. По величине каждого из этих параметров определяется величина риска, ранжирование которой производится на высокий, средний и низкий уровни в числовой шкале. Каждой опасности присваивается ячейка в матрице, координата которой определяется вероятностью события и величиной предполагаемых последствий. Опасности с высоким уровнем вероятности и величиной последствий находятся в матрице выше остальных. Опасность определяется, как событие, которое при определенных условиях может привести к последствиям связанным с нанесением ущерба.
При использовании для оценки рисков модели рисков возможно использование, как экспертного мнения, так и более сложного количественного метода определения вероятности и последствий проявления опасности. Недостатком применения модели матриц является невозможность учета всех
факторов опасности и взаимосвязи между собой, но такой подход позволяет структурно анализировать, описывать опасности по вероятности и последствиям возможного проявления.
Модель вероятностей для оценки рисков нашла широкое применение в различных областях человеческой деятельности, таких как ядерная, химическая, аэрокосмическая, нефтехимическая и другие виды промышленности [7-9]. Эта модель оценки рисков является наиболее строгой и комплексной, в литературе она может встречаться под названиями вероятностная оценка рисков (probabilistic risk assessment), количественная оценка рисков (quantitative risk assessment (QRA)) или численная оценка рисков (numerical risk assessment (NRA)). Вероятностная модель оценки рисков является последовательной математической и статистической моделью, которая в значительной мере основана на эмпирических данных о проявлении опасностей, аварий и нежелательных, неблагоприятных событий.
Третьей моделью оценки рисков является индексная модель, хорошо зарекомендовавшая себя при оценке рисков строительства трубопроводов [6]. С помощью индексного метода решаются следующие задачи: оценка изменения уровня явления, выявление роли отдельных факторов в изменении результативного показателя, оценка влияния изменения структуры совокупности на динамику среднего уровня анализируемого показателя, пересчет показателей для сравнения. При таком подходе, численные значения в виде баллов присваиваются важным условиям и событиям в системе трубопроводов, что позволяет создать полную картину рисков.
В мире все больше осознают необходимость сохранения окружающей среды и все серьезнее относятся к экологическим аспектам строительных проектов, Россия в этом вопросе не является исключением.
Литература
1. Parker H. W. Visions in planning tunnels & underground space. Lecture and Extended Abstract: International Seminar on Tunnels and Underground Works. Lisbon, 2006.
2. Grasso P., Chiriotti E. and Xu S. Reduction and shearing of residual risks associated to mechanised tunneling in urban area through the use of a tunnel advancement protocol. Proc.: XXI SIG - National Geotechnical Congress. L'Auila. Italy, 2006.
3. Reilly J. J., Isaksson T. and Anderson J. Tunnel procurement-management issues and risk mitigation. Proc.: 10th Australian Tunneling Conference. Melbourne, 1999.
4. BTS/ABIThe joint code of practice for risk management of tunnel works in the UK. London: BTS, 2003. [Electronic resource]. URL: www.britishtunnelling.org/ (date of access: 21.10.2016).
5. Vittorio Guglielmetti, Piergiorgio Grasso, Ashraf Mahtab, Shulin Xu. Mechanized Tunnelling in Urban Areas: Design methodology and construction control, 2007. London. Taylor & Francis Group. 504 p.
6. Pipeline Risk Management Manual Ideas, Techniques, and Resources / by W. Kent Muhlbauer. 3rd ed.
7. Rocchetta R., Li Y. F., Zio E. Risk assessment and risk-cost optimization of distributed power generation systems considering extreme weather conditions, Reliability Engineering & System Safety. V. 136, 2015. P. 47-61.
8. Jonas Sundell, Lars Rosén, Tommy Norberg, Ezra Haaf. A probabilistic approach to soil layer and bedrock-level modeling for risk assessment of groundwater drawdown induced land subsidence, Engineering Geology. V. 203. 25 March 2016. P. 126-139.
9. Hayns M. R. The Evolution of Probabilistic Risk Assessment in the Nuclear Industry, Process Safety and Environmental Protection. V. 77. I 3. May 1999. P. 117-142.
