上海大众燃气有限公司　葛　亮

论燃气管线监护中风险控制的量化管理

上海大众燃气有限公司葛亮

由第三方工程施工对燃气管网造成的外部损害是造成输配管网运行故障和外泄的重要原因，因此对管网的监护管理成为了管网完整性管理的重要组成部分。文章探讨了输配运营方在管线监护管理中针对性地扩展第三方施工相关数据，对管网所面临的各类风险细节进行量化分析和充分挖掘，从而更全面地提升输配运营方的管网完整性管理水平。

监护管理管道保护风险分析量化管理

0　前言

大众燃气有限公司作为上海市南地区燃气输配系统运营方，拥有着大量复杂的地下燃气管网，其固定资产价值巨大，对这些管线进行高效及时的防护与监管，避免地下管网遭受破坏和影响，确保正常的管网运行已成了生产管理工作的重中之重。在大众燃气输配所，每年都有数百个在我方管网附近进行开挖作业的各类型新建工程(电力、信息、上下水、道路、地铁和基础等)和上年未竣工的在建工程需要监护人员参与监护。对这些工程进行有效针对性的预防和保护措施，防止其对我方的管网设施造成损坏和影响，是管网监护管理的主要功能和作用。

传统上管线监护人员在对方施工前接到监护例会的通知后会前往参与监护会议，在施工现场进行交底，提出我方对管道保护的要求，还要备份施工方提供的包含工程大量相关信息的相关资料和文件。进行监护工作时对于各个不同工程潜在风险的把控多数还是要凭借其个人过往丰富的个人经验以及直觉，但如果监护人和管理者能够对各种施工方的工程文件资料、监测数据和图纸上的信息加以有效利用，通过考虑其中所有风险因素并进行量化分析和估算，使得其对每个工程的风险细节的把握更加全面，对每个工程能够更直观客观的进行全面剖析和了解，改善对所监护工程的风险管理水平提高管理效率和管线监护质量，从而做好对我方管线完善的保护和预防工作。

1　风险因素量化估算的几种方法

在工作中对那些所需监护的工程施工时一些会对我方燃气管线资产造成影响的风险因素仔细观察，发现它们可以通过含量比较法，对应比例法，风险系数法等几种方法来进行量化分析并且经过不同组合之后可以成为有用的分析指标。

1.1含量比较法

含量比较法特点：

(1)需要与一个“均值”或“安全值”做比较来判断其风险程度；

(2)风险因素值与施工相邻管线长度成线性关系(因此可计算每米相临管道的该风险因素含量，或每单位风险因素所对应的管线长度含量，来对该因素进行分析估算)。

含量比较法分析步骤(以一个需要进行监护的普通的电力排管施工为例)：

(1)定性分析：确定其中一个风险因素，比如：对方管线与我方管线的交叉处。因为其他管线与燃气管线的相交处较容易出现风险，比如沟槽开挖时，交叉处裸露的燃气管线出现位移，或燃气管线需做防护措施，或对方不按监护要求施工让大口径管线从我管线上方通过等等。

(2)定量分析：①与我方管线相交叉的数量有几个，比如：11个。②我方受影响的管线总长度m，比如：200 m。那此时的含量：交叉口，即我方管线在此工程中每m产生多少个交叉风险因素，比如：11/200=5.5%，即每1 m有0.055个交叉处。

(3)含量对比：与同类型较安全的工程或同类型工程相关含量的均值或安全值做对比，假如：同类型工程相关含量的均值是1.2%，即每1 m我方管线含有0.012个交叉处。得出5.5%大于1.2%。

(4)分析结论：因为交叉口风险因素的含量要比均值高，则可以推算出其施工地周围的我方的管线情况是明显比通常情况要来的复杂(与其相交的管线较多)，这样便可推算出此工程处我方管线复杂程度是较平常高的。

适用含量比较法的其他因素还可以选用每单位受影响的我方管线长度所开挖样洞的数量，基坑周边管线监测点数量等做为含量。

1.2对应比例法

对应比例法特点：

(1)通过对单位风险因素(或其他因素)甲中另一个风险因素乙的对应比例来判断甲的风险程度；

(2)风险因素值与施工相邻管线长度P不一定成线性关系。

对应比例法分析步骤：

(1)定性分析：①距离，即离开我方管线的最近距离，可设为甲；②深度，基坑的深度，可设为乙。

(2)定量分析：①考虑基坑相邻侧每侧离开我方相邻管线的距离(距离值越小说明越近则周边管线发生位移的可能性就越高)。假定两侧均有相邻管线，A侧离开10 m，B侧离开9 m，那么，此处临近管线发生位移的风险性并不是单一由一个距离因素决定，此处还需考虑另1个因素，即这段水平距离所对应的基坑垂直距离，相应的基坑深度(垂直距离因素)，因为同样离开我方管线a m的2个基坑1个垂直深度为2 m另一个垂直深度为20 m，那后者发生位移的可能性会非常的大。②分析我方管线在此工程中每m离开基坑的水平距离中对应多少基坑的垂直深度风险因素(即，管线离开基坑最近距离中对应基坑深度的比例，比例越高说明单位管线距离对应基坑深度越深，此时管线发生位移的可能性也越高)，A处：(基坑深度20 m)/(离开管线的水平距离10 m)=2；B处：(基坑深度20 m)/(离开管线水平距离9 m)=2.22，即每1 m“离开基坑水平距离”对应2(A处)和2.22(B处)的“基坑深度（垂直距离）”。因此，B侧的位移风险比A侧略大。

(3)分析结论：与同类型较安全的工程或同类型工程相关比例的均值做对比。因各类工程的规模，施工环境和工程内容等数据都不相同且经常变化其相对的风险参照值也在变化，因此假设：同类型工程相关比例的系数均值是1.15，而A、B两处为2和2.22均大于1.15的平均值，也就可以推算出基坑工地周围我方临近管线所面临的一个风险因素“水平距离”中所对应的另一个风险因素“基坑深度（垂直距离）”的比例，要比通常情况高一倍左右，这样便可推算出此工程我方管线所面临的位移风险较高。

其他适用对应比例法的因素可以是工期/施工工程量，或监测报警值/安全值，或样洞数量/交叉数量，交叉处对方管道管径/我方管道管径等等。

1.3风险系数法

风险系数法特点：

(1)无需计算对应其他风险因素比例及每m我方管道的风险含量；

(2)需对风险的大小进行预估和排序，根据其大小差异程度给与对应的权重值，量化为权重系数(具体权重比例需经验丰富的监护人与管理人一起测试分析结果后制定)。

(3)对所有与之相关的其他风险因素都会产生影响，最后作为权重系数之一乘以所有与之相关相联系的其他风险因素的加权估值。

风险系数法系数的确定：

(1)确定相关同类风险因素，将其一一列出。比如：桩基施工的方法，灌注桩，静压桩等。

(2)按风险大小进行排序。静压桩工艺在其沉桩过的程中对附近我方的燃气管道的挤土效应十分显著，因此这种施工工艺对我方管线造成的影响要比灌注桩来的大，因此发生位移和损坏的风险也较大，所以其风险权重略大。

(3)估算系数。根据其风险排序可以权重值可设为静压桩=1.8，灌注桩=1.3(一般具体权重值需经验丰富的监护人与管理人一起测算分析结果后确定)，然后分别与相联系的其他风险因素进行加权估值。

其他适用风险系数法的因素，可以是天气的原因，比如，雨季，土壤松动容易发生位移，雨季可能造成工期吃紧，施工方为了赶工，会有很大动机不按我方提出的保护要求进行施工，从而使得我方风险增大。

2　风险估算与应对

现在我们可以结合利用上面几种对风险量化的方法来对所需监护的工程进行风险评估，假设某工程公司要进下水道排管施工附近有我方的燃气管线需要监护，经过监护例会和现场交底及工程相关文件的资料备案后，我方监护人员对该工程所包含的风险因素进行逐一罗列，下水管口径300 mm，全长271 m，与我方2侧平行管线距离均为3 m，其埋深为2 m，与我方管线有3处交叉，其中2处开挖样洞，1处与我方管线交叉处需做保护，在其施工范围内的我方管线为418 m，其中老管道长度为196 m，附近有D100的废管一根99 m，D200的低压燃气管道，一根D100的0.1 MPa中压天然气管道，3个阀门，施工周期2个月，施工期内正好为雨季等等，然后对其进行一一具体分析和估算。

2.1风险含量指标的计算

风险含量指标的计算，具体数据见表1。

排管施工长度/P=271/418=64.83%，每m我方管线对应的对方施工的长度。

样洞数量/P=2/418=0.004 8，每m我方受影响管线含有0.004 8个样洞。

受影响管道中老管道长度/P=196/418=46.9%，附近我方管道中老龄管道的含量为46.9%。

受影响范围内废管长度/P=99/418=23.7%，我方管道附近对应的废管长度为其总长的23.7%。(这个比率增加有几率增加施工方对我方管位产生误判的风险概率)。

排管土方开挖工程量/P=2 437/418=5.83，每m我方管线所对应的对方土方开挖量为5.83 m3。

该处gps跟踪路线的长度/P=271/418=64.8%，监护人员对该处我方管线的巡视量为64.8%(如果分子分母相差巨大则说明管理没有到位。要加大对该处的巡视力度。)。

阀门设备数量/P=3/418=0.0072，每m我方管线含有0.007 2个阀门。

表1　风险含量指标

2.2风险比例指标

风险比例指标，具体数据见表2。

工期/施工工程量=60/271=0.2214，每排设1 m新建下水管道需花费0.22 d的时间。

交叉处对方管道管径/交叉处我方管道管径=300/200=1.5，300/100=3，交叉处对方管径的大小是我方的1.5倍和3倍。

保护数/交叉处总量=1/3=0.33，33%的交叉处做了保护。

交叉处对方管线从我方管线上方经过的数量/交叉处总量=0/3=0。

样洞数量/交叉数量=2/3=0.67，67%的交叉处开挖了样洞。

表2　风险比例指标

2.3风险系数指标

风险系数指标，具体数据见表3。

表3　风险系数指标

天气(大雨=1.1，小雨=1.05，晴天=1.0)，此处取1.05。

开挖排管长度系数：施工单位排管的总长度(0～50 m=1.01，50～100 m=1.02，100～200 m=1.03，200 m以上=1.04)此处取1.004。

顶管总长系数：施工单位非开挖顶管工程的总距离。(0～50 m=1.01，50～100 m=1.02，100～200 m=1.03，200 m以上=1.04)。

距离风险系数：排管施工离我方平行管线的距离。(0～1 m=1.5，1～2 m=1.2，2～3 m=1.1，3～5 m=1.05，5 m以上=1.0)。

周边风险系数：基础施工或排管施工时周围几侧与我方管线相邻(4侧=1.2，3侧=1.1，2侧=1.05，1侧=1.0)。

压力风险系数：受施工影响的管线的是4 kg还是1 kg，(4 kg=1.5，1 kg=1.25，低压=1)。

附近新建燃气工程风险系数：附近有新建燃气施工工程，有=1.05，无=1。

交距系数(与我方管道交叉处离开的距离)(0～0.5 m=1.2，0.5～1 m=1.1，1～2 m=1.05，2 m以上=1)。

2.4风险计算

该工程的总风险等于以上3张表中所有因素作用后的总风险。其中，表1“含量风险”的程度大小都与我方管线长度相关；表2“比例风险”分为与“所有”含量风险都有关的“总比例风险”和“某个”含量风险有关的“单项比例风险”；表3“风险系数”=每m我方管线对所面临的各类风险程度都产生影响的系数。

假设：各个含量风险=A、B、C、D、E、F和G，风险系数=S，比例风险系数=S1、S2、S3(S1为与“所有”含量风险都有关的“比例总风险系数”，S2为与含量风险C相关的单项比例风险，S3为与含量风险D和E都相关的单项比例风险)。得到：总风险=S×S1[A+B+F+G+S2×C+S3×(D+E)]。

根据上述表中数据可推导出，该工程的总风险H=2954.95，也就是意味着，对比基准风险值1 000而言，风险程度增量为1 954.95单位。

2.5风险分析

假设所有同类工程的平均风险值为1901.2，那该工程高出约1053.75即风险程度量多出幅度为55.4%，多项风险指标都略高于同类型工程的平均值。其中该工程“受影响管道中老管道长度/P”指标中每米受对方影响的我方管线中含有46.9%的老龄管道，比正常情况下多了268.2%，如果对方的下水排管沟槽很深与我方交叉处我方管道暴露较多未作保护且离得近，我方老龄管道都更容易发生位移，其接口工艺也使得其有着比较容易损坏漏气等风险，因此需特别注意。

其中“排管土方开挖工程量/P”这个指标也值得注意，显然其最后风险值达到了124.3高于大多数指标的风险程度值，因为其土方开挖量要比一般的平均开挖量和安全值高出113%，这使得我方附近的燃气管线被悬空在外的可能性增大，发生位移漏气的概率也就大增。

虽然其他风险都略高于平均值，但有2个指标其对应的风险程度是较安全的，如：保护数/交叉处总量，因为保护措施做得到位，比均值高57.1%从而使得其风险程度不升反降。而由于相对于其他施工队们更加宽容的工期不需特别赶工(比均值多了15%的时间)，其为了赶工不按监护要求施工的概率就降了下来，不会在应该手工挖掘的地方直接快速机器开挖了。

对于整体施工角度(考虑进风险系数和总比例风险等因素)而言影响比较大的还是该工程的施工范围涉及到我方的1公斤中压管，如果造成损坏的话后果严重影响巨大，因此该因素也成为了该工程总风险程度中风险权重(250/2954.95=8.5%)和风险程度值(=250)第2高的一项了。

3　相应对策

对风险因素进行各种分析之后，下一步就是要寻找相应对策，这些风险根据管理方法主要可分为通过管理可以直接控制的因素以及通过间接管理手段降低其风险的客观因素两大类。

通过监护管理可以直接控制的风险因素指标有很多，比如：与样洞相关的各类风险指标，像样洞数量/交叉数量，样洞暴露率等，保护数/交叉处总量，受影响管道中老管道长度/P等等都可以通过管理手段来对风险因素施加有效管理，从而显著降低与这些因素所相关的风险程度值进而降低总体风险值。

比如，附近新建燃气工程风险系数是衡量对方施工范围附近其他燃气在建工程受对方施工影响的程度(因为我方在建的一些燃气工程的相关资料和信息随着燃气工程的进度进展不断变化着)所以会导致一些新的风险因素比如：新的图纸更新延迟及误差风险。因此需要管理方加强各个和新工程相关的部门之间的沟通，使得我方燃气施工的最新进展和管位能及时交底给对方施工单位避免对方只根据老图纸判断管位从而造成误判。

还有像道路施工时现场留人监护，防止阀门井盖等资产被埋没，影响以后阀门的定位和使用，通过降低井盖埋没率，防止停通气配合以及紧急情况下阀门无法使用的情况的风险发生。

再有当发现多个风险因素如交距系数，距离风险系数，顶管总长系数等都较高的情况下可由监护人员根据现场情况判断，采取让对方按我方要求进行施工离开足够距离，如果对方做不到，告知其委托我方管线搬迁，如果对方所有条件均不能满足则我方当果断拒开监护绿卡终止所有风险的发生。

还有的风险因素是和施工环境和条件以及施工单位的安全意识相关的客观因素，管理方和监护人可以积极的通过间接管理手段降低其风险。比如，基坑周围监测数据每日(或总)报警的数量/P，排管土方开挖工程量/P，排管施工长度/P，阀门设备数量/P，工期/施工工程量，速率风险系数等等。

比如，日常数据中监测报警值/安全值，每日位移量报警数/P以及累积位移量报警数/P指标出现异常之后，及时令工程施工方对我方管线位移处进行注浆补救等措施。防止更严重的位移甚至管道损坏发生。因为这些补救措施只能由施工方来完成，我方只能在第一时间予以督促提醒和监护，并且可增加一些补充管理手段，如在施工区域可以增派巡检查漏次数，事先确定该处我方管线周边阀门等设备的位置，为万一的紧急情况做好一切事先准备。通过这些间接的管理方法有效的限制风险程度的增大。

还有如基坑周边管线监测点数量/P，如果其风险程度值偏高，则说明对方施工时监测点数量和位置未按照我方要求布置，说明其主观上对安全意识的淡薄，因此需立即要其达到我方要求，并对相关人员进行安全教育，并明确我方管线保护的相关条款和政府的法律规定，并告知对方以往同类型管线受损后造成的损失及赔偿和对责任人所承担的法律后果的案例，使其知道后果的严重性和所带来的法律后果。同时在其提供工程资料声请绿卡时让其签署我方的监护要求为可能发生的法律行动备案。

以上讨论的这些风险指标看似复杂，其实都是由一些非常基本的工程相关必要信息的数据变形而来，比如“我方受影响管线长度P”，这个值的获取可以直接在我方GIS系统里算出，也可以在图纸上用比例尺手工量出，而很多和对方相关的信息数据指标都可以在其相关工程文件中直接找到，因此对于数据的采集而言几乎没什么困难，以上数据采集和分析的步骤看似复杂，其实只要让对方施工单位根据其来办理施工绿卡所提供的工程文件和资料填写一份“工程风险清单”的表格，如表7，且无需自己计算各种指标和比率，完成后需签字盖章与其他工程资料一起流转，然后输入到监护管理系统中，由系统自动进行计算和分析后得出各种风险因素指标的程度值，表中的数值输入系统后会产生多种组合和相关的风险指标，这样可以对工程相关风险信息进行统一格式标准化收集和分析，省去了我方自行从文件和资料中查找和归纳信息的工作，也方便之后输入系统进行的分析工作。除了“工程风险清单”这种形式，还可以结合现有监护系统采用用户网上注册信息的方法，让施工单位在我方监护管理网站上注册帐号，提交工程风险相关信息和资料，在网上填写风险清单获取工程流水号，来申请监护绿卡时只需告知监护管理方流水单号便可使管理人在该工程初始流转时在监护系统中读取该工程的所有信息，对工程的各种细节有较为详细的认识。

表7　工程风险清单

4　结语

本文列举了表格内的一些风险因素并对其进行量化计算出其相关风险值，如果对每个工程更具体的进行数据整理和挖掘并细化分析还可以获取更多和该工程相关的风险因素，因此对于监护工作而言在进行数据使用和分析的同时，逐步增加数据的获取面和来源，或者对各类型工程的相关资料数据进行总结和相关性分析，从而可以获取比表格中更多有用的可供分析的风险因素，并找出其与我方管线和监护工作之间的内在关系和规律从而加以估算和分析，在使用中经不断修正和检验获得更精确的工程风险评估。

这种对风险进行量化并通过数据指标分析的方法使得监护人和监护管理人可以依靠这些客观真实的信息而不是仅凭经验和直觉对所需监护的工程做出判断，对管线资产所面临的风险有较全面的把控和前瞻性，对风险的判断也更加细化精确和及时，给予监护管理人拥有对所监护工程更深的洞察力，在看到这些数据时，眼前已出现该工程的各种细节和可能的安全隐患的生动画面。

Quantitative Methods for Risk Control in Pipeline Safety Management

Shanghai Dazhong Gas Co., Ltd,GeLiang

Third-party damage has caused disturbances and dangerous leaks to the pipeline network. Therefore, it makes pipeline safety management a critical part of the pipeline integrity management. This paper discusses how, by targetedly expanding the third-party construction data, the gas distribution operator is able to use quantitative analysis and data mining methods to look into the variety of risks the pipeline networks are vulnerable to. This discovery will give the pipeline integrity management level an opportunity to obtain overall improvement.

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