岳建東

(河北省高速公路邢衡籌建處，河北衡水 053000)

0 引言

大型基礎(chǔ)工程在發(fā)揮巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的同時(shí)，面臨的風(fēng)險(xiǎn)問題越來越受到政府和公眾的廣泛關(guān)注。由于其規(guī)模大、施工復(fù)雜的特點(diǎn)，常常需要面對(duì)很多難以預(yù)測的風(fēng)險(xiǎn)。像高速公路立交橋這樣的大型施工工程不可避免的會(huì)經(jīng)常發(fā)生事故，因此對(duì)于其施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估就顯得尤為重要。2001年3月21日～23日，期間多個(gè)學(xué)術(shù)協(xié)會(huì)在馬耳他舉辦的大型學(xué)術(shù)研討會(huì)主演針對(duì)安全與風(fēng)險(xiǎn)的議題進(jìn)行探討，其中的論文有力推動(dòng)了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在工程領(lǐng)域中的應(yīng)用[1]。2006年，同濟(jì)大學(xué)阮欣的博士論文橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及關(guān)鍵問題研究[2]，其中對(duì)橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的基本體系，以及針對(duì)橋梁的風(fēng)險(xiǎn)事件的統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)概率損失評(píng)價(jià)和決策方法等問題進(jìn)行了更加深入的研究。2003年中國工程院咨詢項(xiàng)目同意《大型建筑工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)與保險(xiǎn)研究》立項(xiàng)研究，該項(xiàng)目是由范立礎(chǔ)院士提出的關(guān)注于大型工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法及其保險(xiǎn)策略研究。2005年，長安大學(xué)的張柳煜對(duì)項(xiàng)目施工階段的主要風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和評(píng)估以及控制理論研究進(jìn)行了理論上的探索。長安大學(xué)劉英富通過分析施工過程中常見風(fēng)險(xiǎn)事故，總結(jié)并建立了橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系，同時(shí)也引入模糊控制法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估管理[3]。到現(xiàn)階段為止對(duì)大型施工的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估的研究，主要都是基礎(chǔ)性、理論性和宏觀性的研究分析，而很少關(guān)注于類似立交橋施工這類具體的施工方案中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。

1 高速公路立交橋施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別步驟

施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是否全面和準(zhǔn)確，直接影響著風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果的可靠性。在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過程中任何一種風(fēng)險(xiǎn)在都必須重視，特別是重大風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)一旦忽視，將會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，甚至整個(gè)項(xiàng)目失敗。高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別分為7個(gè)步驟，如下所述：

（1）確定系統(tǒng)；

（2）數(shù)據(jù)的收集與研究

a.施工環(huán)境方面的數(shù)據(jù)資料；b.工程施工文件；c.類似工程的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料；d.與之交叉路段的運(yùn)營情況；

（3）系統(tǒng)功能分解分析；

（4）具體分析不確定性

a.工程施工環(huán)境的不確定性；b.不同施工段的不確定性；c.不同施工階段的不確定性；

（5）選擇分析方法；

（6）風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別；

（7）確定風(fēng)險(xiǎn)事件建立風(fēng)險(xiǎn)清單。

2 高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程及模型

高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要流程見圖1。

圖1 高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程圖

在確定層次結(jié)構(gòu)模型時(shí)，首先是要確定影響因素及其相互關(guān)系，將風(fēng)險(xiǎn)因素按不同層次組合。高速公路立交橋施工期整體風(fēng)險(xiǎn)是有多方面因素構(gòu)成的，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是對(duì)安全、環(huán)境質(zhì)量、投資等目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和估計(jì)。要把握整體目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，就要分析實(shí)際發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)來源和風(fēng)險(xiǎn)損失，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行分級(jí)。進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)的建立，即將安全、環(huán)境質(zhì)量、投資作為目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，以此建立層次結(jié)構(gòu)。高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)之間的隸屬關(guān)系比較容易判斷，其層次關(guān)系也比較容易判斷清楚。在層次結(jié)構(gòu)建立時(shí)，目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)作為總得決策層，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的結(jié)果即風(fēng)險(xiǎn)事件作為第二層次來建立模型，將不同的風(fēng)險(xiǎn)事件放在同一層次內(nèi)構(gòu)第二層，也稱做準(zhǔn)側(cè)層；施工階段的風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)損失決定了風(fēng)險(xiǎn)事件的嚴(yán)重等級(jí)，所以將風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)險(xiǎn)損失第三層次，稱為指標(biāo)層；盡管不同時(shí)期的橋型不同，結(jié)構(gòu)不同，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)也不同，但是建立的層次模型形式相同[4]。圖2為層次結(jié)構(gòu)簡圖。

圖2 評(píng)估層次結(jié)構(gòu)簡圖

3 權(quán)重確定方法

（1）判斷矩陣的構(gòu)造[5]

層次結(jié)構(gòu)建立后，各層元素之間的隸屬關(guān)系就已經(jīng)確定了好了，然后就是根據(jù)同一層中各因素對(duì)上一層的重要性標(biāo)準(zhǔn)來確定各自的權(quán)重，權(quán)重值直接用定量數(shù)值表示，因此需要合適方法來確定各元素的重要性指標(biāo)，AHP法采用的是填寫兩兩比較判斷矩陣的方法。

（2）權(quán)重的計(jì)算方法[6]

填寫完成比較矩陣后，根據(jù)比較矩陣計(jì)算各元素的權(quán)重值，通過計(jì)算比較矩陣的最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量即為權(quán)重值。本文采用和法計(jì)算法計(jì)算權(quán)重，對(duì)于一個(gè)判斷矩陣B，它的每一列歸一化后就是相應(yīng)的權(quán)重向量。當(dāng)判斷矩陣不一致時(shí)，每一列歸一化后近似于權(quán)重向量。和法就是采用這n個(gè)列向量的算術(shù)平均作為權(quán)重向量[7]。因此有：

其計(jì)算步驟如下：

第一步：將判斷矩陣的元素按列歸一化；

第二步：將歸一化后的各行求和；

第三步：將相加后的向量除以向量的代數(shù)和即得權(quán)重向量（正規(guī)化）；

第四步：求特征根，和法可按式（2）計(jì)算：

式中：(Aw)i－向量Awi的第i個(gè)分量。

4 工程實(shí)例

邢衡高速公路是河北省“五縱六橫七條線”高速公路網(wǎng)主骨架的重要補(bǔ)充,該互通主線設(shè)計(jì)速度為120 km/h，路基寬28.5 m，平曲線最小半徑為4 600 m。互通匝道設(shè)計(jì)速度為40 km/h，平曲線最小半徑為250 m。單向單車道匝道行車道寬3.5 m，路基寬10.5 m。匝道最大縱坡為-2.923%，最小凸形豎曲線半徑為4 652.588 m，最小凹形豎曲線半徑為2 200 m，互通匝道總長406.553 m。

棗園樞紐互通立交橋部分施工過程中的重大風(fēng)險(xiǎn)主要存在于以下幾個(gè)方面：鉆孔灌注樁及DX擠擴(kuò)樁施工、梁板的預(yù)制與吊裝、現(xiàn)澆橋梁施工、架橋機(jī)施工，其各具特點(diǎn)。詳細(xì)風(fēng)險(xiǎn)清單見表1。

通過對(duì)棗園樞紐互通施工階段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)，該橋梁不存在“IV級(jí)、極高”等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，坍塌、高空墜落、物體打擊、支架失穩(wěn)、火災(zāi)觸電的最高風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“III級(jí)、高度”。

采用層次分析法計(jì)算重大風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)于總體風(fēng)險(xiǎn)的權(quán)重，計(jì)算見表2～表4。

通過計(jì)算得最大特征值對(duì)應(yīng)特征向量：

W={0.077 8 0.500 4 0.222 0.103 2 0.050 9 0.045 7}

再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：

（2）計(jì)算判斷矩陣一致性指標(biāo)

單排序判斷矩陣分析結(jié)果如下：λmax=6.580 45，代入一致性指標(biāo)公式得：CI=(λmax-n)/(n-1)=（6.580 45-6）/（6-1）=0.116 09；

表1 立交橋風(fēng)險(xiǎn)清單表

表2 層次模型建立

表3 判斷矩陣

表4 權(quán)重向量計(jì)算表

（3）隨機(jī)一致性比率計(jì)算

而一次性比例：CR=CI/RI=0.11609/1.26=0.0921<0.1，因此，矩陣滿足一致性判斷。

采用加權(quán)平均法，并結(jié)合各項(xiàng)重大風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，對(duì)總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，見表5。

表5 總體風(fēng)險(xiǎn)判斷矩陣

根據(jù)最大隸屬性原則，W=[0.077 38、0.497 43、0.220 65、0.102 63、0.050 56、0.051 35]中，最大值為0.497 43，高空墜物和物體打擊安全隱患較大，說明此立交橋施工過程中存在高風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)管理的動(dòng)態(tài)性是由對(duì)地質(zhì)因素了解的局限性和客觀因素的多變性所決定的，施工前需制定坍塌、高空墜落、物體打擊、支架失穩(wěn)、火災(zāi)或觸電、施工機(jī)械傷害的風(fēng)險(xiǎn)處置預(yù)案，同時(shí)做好應(yīng)對(duì)突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的準(zhǔn)備工作，根據(jù)施工過程中的實(shí)際情況對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行再評(píng)估；處理好風(fēng)險(xiǎn)事件造成的不利后果，用合理的成本來保證預(yù)定目標(biāo)安全、可靠地實(shí)現(xiàn)。

5 結(jié)論

本文運(yùn)用了層次分析法對(duì)棗園互通立交橋部分的施工階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了劃分，分析不同施工各工序的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，得到了主要的風(fēng)險(xiǎn)事件。將風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)因素劃分為兩個(gè)層次，層次中各風(fēng)險(xiǎn)因素的發(fā)生概率等級(jí)和損失等級(jí)通過對(duì)有經(jīng)驗(yàn)的專家調(diào)查來獲得，運(yùn)用層次分析法和變權(quán)原理計(jì)算施工階段風(fēng)險(xiǎn)事件的權(quán)重，對(duì)其發(fā)生的可能性進(jìn)行排序，突出了主要的風(fēng)險(xiǎn)事件，最后對(duì)整個(gè)施工階段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，計(jì)算出整體風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，為管理者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理與預(yù)防提供依據(jù)。

[1]HakanF,Fredrik N.Risk Concepts in Fire Safety Design[Z].Safet,Risk,Reliability Trends in engineering.Malta IABSE,2001.

[2]阮欣.橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及關(guān)鍵問題研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2006.

[3]劉英富.橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法研究[D].陜西西安:長安大學(xué),2005.

[4]張杰.大跨度橋梁施工期風(fēng)險(xiǎn)分析方法研究[D].上海:同濟(jì)大學(xué),2007.

[5]湯紅霞.基于AHP的橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別[J].公路交通科技(應(yīng)用技術(shù)版),2011(4):194-197.

[6]許樹柏.適用決策方法——層次分析法原理[M].天津:天津大學(xué)出版社,1991.

[7]姚宣德.淺埋暗挖法城市隧道及地下工程施工風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)估[D].北京:北京交通大學(xué),2009.