廖偉逸,王鳳山

(中國人民解放軍陸軍工程大學(xué)野戰(zhàn)工程學(xué)院,江蘇 南京 210007)

區(qū)別于常規(guī)施工的規(guī)范性管理和進(jìn)程控制,地震、火災(zāi)、爆炸等突發(fā)性工程風(fēng)險(xiǎn)事故后的應(yīng)急施工缺乏系統(tǒng)的規(guī)劃和設(shè)計(jì)。地下工程應(yīng)急施工階段的復(fù)雜地質(zhì)、施工作業(yè)環(huán)境等因素極易耦合產(chǎn)生塌方、滲流等二次風(fēng)險(xiǎn),充滿未確知性和災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)性[1-3]。

針對地下工程應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)的復(fù)雜性,采用系統(tǒng)工程方法,從整體關(guān)聯(lián)和動(dòng)態(tài)適應(yīng)的角度對風(fēng)險(xiǎn)的辨識、預(yù)防,建立和優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)管理體系,為改進(jìn)應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)管理方案提供思路和方法。李水泉[4]采用系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)和主成分分析方法,探尋應(yīng)急搶修施工中次生、衍生、耦合、變異等風(fēng)險(xiǎn)規(guī)律,建立分析和預(yù)警機(jī)制,為施工風(fēng)險(xiǎn)評估和預(yù)警提供技術(shù)支撐和保障。于明璐[5]構(gòu)建了考慮決策者情緒的前景理論的價(jià)值函數(shù),提出決策信息模糊下的應(yīng)急搶修決策規(guī)劃模型,提高了應(yīng)急搶修人員的決策能力和心理調(diào)節(jié)能力。通過風(fēng)險(xiǎn)管理輔助制定具有針對性的應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對預(yù)案,達(dá)到減緩和控制風(fēng)險(xiǎn)傳遞的目的,是科學(xué)界和工程界關(guān)注的重點(diǎn)問題,旨在減少二次風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率,降低風(fēng)險(xiǎn)危害程度。

1 應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)管理

地下工程應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生機(jī)理復(fù)雜、風(fēng)險(xiǎn)形態(tài)多樣化,風(fēng)險(xiǎn)衍化難以用規(guī)范的物理和數(shù)學(xué)模型進(jìn)行描述。從風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)控制三個(gè)方面建立和優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)管理體系,規(guī)范應(yīng)急施工流程,推動(dòng)應(yīng)急施工的科學(xué)化、系統(tǒng)化和規(guī)范化發(fā)展。

與常規(guī)施工風(fēng)險(xiǎn)相比,地下工程應(yīng)急施工階段不僅存在復(fù)雜地質(zhì)、施工作業(yè)環(huán)境等風(fēng)險(xiǎn)因素,還存在突發(fā)性工程事故后,要素耦合產(chǎn)生的塌方、滲流等二次風(fēng)險(xiǎn)。因此,應(yīng)急施工階段的風(fēng)險(xiǎn)管理和風(fēng)險(xiǎn)決策是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)問題。袁媛[6]提出了考慮后悔規(guī)避的突發(fā)事件應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)決策方法,通過此決策方法得到的結(jié)果更加符合決策者的感知,也更易被決策者接受。文獻(xiàn)[7]通過對應(yīng)急方案的綜合前景值計(jì)算,將應(yīng)急方案以量化的形式進(jìn)行評價(jià),達(dá)到優(yōu)化風(fēng)險(xiǎn)決策的目的。結(jié)合湖南大學(xué)鄧鐵軍教授[8]對于地下工程風(fēng)險(xiǎn)管理的研究,制定應(yīng)急施工風(fēng)險(xiǎn)管理流程,如圖1所示。

地下工程應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)管理是包含風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)控制的多元非線性系統(tǒng)[9],子系統(tǒng)存在依賴和支持關(guān)系。風(fēng)險(xiǎn)辨識是風(fēng)險(xiǎn)管理的基礎(chǔ),為風(fēng)險(xiǎn)評估制定接受準(zhǔn)則和等級標(biāo)準(zhǔn),建立風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系。風(fēng)險(xiǎn)評估是對指標(biāo)體系中的要素,參照風(fēng)險(xiǎn)標(biāo)準(zhǔn),進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)概率和危害程度的估計(jì)與評價(jià),同時(shí)對應(yīng)急施工作業(yè)進(jìn)行可行性評價(jià)。風(fēng)險(xiǎn)控制是針對不同風(fēng)險(xiǎn)大小,制定合理的管控措施,規(guī)定應(yīng)急施工具體實(shí)施流程。風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警貫穿風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)控制,對風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行監(jiān)控。通過應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)管理,明確突發(fā)事故后風(fēng)險(xiǎn)管理的結(jié)構(gòu)和功能,構(gòu)建標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化、通用化的工作流程,滿足風(fēng)險(xiǎn)管理的專業(yè)化、系統(tǒng)化和科學(xué)化發(fā)展要求。

2 應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)辨識

風(fēng)險(xiǎn)辨識是對突發(fā)工程事故后,地下工程應(yīng)急施工階段潛在風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行系統(tǒng)分析、識別、篩選和分類,是對風(fēng)險(xiǎn)要素做出客觀評價(jià)的基礎(chǔ)。風(fēng)險(xiǎn)因素具有不確定性、動(dòng)態(tài)性和復(fù)雜性,但本身具有一定的規(guī)律性。通過風(fēng)險(xiǎn)辨識,識別一般性風(fēng)險(xiǎn)源和要素耦合產(chǎn)生的二次風(fēng)險(xiǎn),制定風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則和風(fēng)險(xiǎn)等級標(biāo)準(zhǔn),構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系。

風(fēng)險(xiǎn)辨識包括風(fēng)險(xiǎn)分類、確定參與者、收集相關(guān)資料、風(fēng)險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)篩選和編制風(fēng)險(xiǎn)辨識報(bào)告六個(gè)部分,如圖2所示。

風(fēng)險(xiǎn)辨識的最終目標(biāo)是構(gòu)建地下工程應(yīng)急施工階段綜合風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系。風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系是對地下工程應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)本質(zhì)特征的抽象和提取。對風(fēng)險(xiǎn)要素的抽象和提取需要滿足系統(tǒng)性、科學(xué)性、獨(dú)立性的原則,形成以地下工程應(yīng)急施工為特色的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系,提高風(fēng)險(xiǎn)評估的精度和可信度。指標(biāo)體系構(gòu)建的方法主要有德爾菲法、作業(yè)分解結(jié)構(gòu)-風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)(Work Breakdown Structure-Risk Breakdown Structure, WBS-RBS)、安全檢查表法等方法。

德爾菲法是依據(jù)專家的專業(yè)知識和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn),抽象和提取風(fēng)險(xiǎn)本質(zhì)特征,構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系的方法。徐善初[10]利用德爾菲法建立隧道地質(zhì)災(zāi)害風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,采用模糊綜合評價(jià)法計(jì)算地質(zhì)災(zāi)害的風(fēng)險(xiǎn)等級和風(fēng)險(xiǎn)值,為超前地質(zhì)預(yù)報(bào)提供了依據(jù)。應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)要素具有不確定性和動(dòng)態(tài)性,極易耦合產(chǎn)生二次風(fēng)險(xiǎn)。采用德爾菲法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識,可以提高風(fēng)險(xiǎn)辨識的精度和完備性,對風(fēng)險(xiǎn)要素及耦合產(chǎn)生的二次風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效辨識。德爾菲法是定性分析的方法,與風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)矩陣結(jié)合,可以實(shí)現(xiàn)半定性分析,彌補(bǔ)了定性分析帶來的不足。

WBS-RBS方法是將應(yīng)急施工階段分解為風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)和工作分解結(jié)構(gòu),通過WBS-RBS矩陣進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識。采用WBS-RBS進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)辨識,可以涵蓋應(yīng)急施工階段潛在的風(fēng)險(xiǎn)源和二次風(fēng)險(xiǎn),對風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行歸類和層次劃分,得到清晰、系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)辨識結(jié)果。王壟等人[11]采用WBS-RBS方法對地鐵施工要素進(jìn)行辨識與評價(jià),構(gòu)建了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,提取總結(jié)了影響地鐵施工的風(fēng)險(xiǎn)要素,為施工風(fēng)險(xiǎn)管理提供了依據(jù)。

3 應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)評估

風(fēng)險(xiǎn)評估是對風(fēng)險(xiǎn)評估指標(biāo)體系中的風(fēng)險(xiǎn)要素的發(fā)生概率和危害性進(jìn)行估計(jì)和評價(jià)[12]。依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則和等級標(biāo)準(zhǔn),對風(fēng)險(xiǎn)要素劃分危險(xiǎn)等級,找出影響地下工程應(yīng)急施工階段應(yīng)急施工的關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因素。依據(jù)評估結(jié)果,對應(yīng)急施工作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估,進(jìn)行可行性評價(jià)。

風(fēng)險(xiǎn)評估不僅僅是對風(fēng)險(xiǎn)要素進(jìn)行評估,同時(shí)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)要素,對地下工程應(yīng)急施工作業(yè)整體進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評估和可行性評價(jià),如圖3所示。

風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)是通過采集地下工程應(yīng)急施工建設(shè)數(shù)據(jù),采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)和概率論的方式,對風(fēng)險(xiǎn)的可能性及其后果進(jìn)行估計(jì)。通過風(fēng)險(xiǎn)要素評估,對應(yīng)急施工作業(yè)進(jìn)行評估和可行性評價(jià),決定應(yīng)急施工實(shí)施與否。

風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)方法主要有風(fēng)險(xiǎn)矩陣法、故障樹法、層次分析法等。風(fēng)險(xiǎn)矩陣法是將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率和危害程度結(jié)合,建立風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行綜合評估的方法。張驍[13]將風(fēng)險(xiǎn)矩陣法與貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行結(jié)合,對地下工程中的動(dòng)態(tài)風(fēng)險(xiǎn)要素建立了風(fēng)險(xiǎn)管理體系,實(shí)現(xiàn)了對風(fēng)險(xiǎn)要素的動(dòng)態(tài)監(jiān)測和實(shí)施處置。

故障樹法是描述因果關(guān)系的有向邏輯樹,是安全系統(tǒng)工程中最重要的方法。故障樹法通過邏輯圖表達(dá)風(fēng)險(xiǎn)要素之間的邏輯關(guān)系,進(jìn)行定量與定性分析。針對地鐵盾構(gòu)隧道施工成本風(fēng)險(xiǎn)、盾構(gòu)隧道管片失效風(fēng)險(xiǎn)和車站深基坑工程失事風(fēng)險(xiǎn),文獻(xiàn)[14]構(gòu)建了模糊理論故障樹法和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)故障樹法的風(fēng)險(xiǎn)分析模型,為地鐵盾構(gòu)隧道的施工風(fēng)險(xiǎn)分析與控制提供了思路和方法。岳誠東[15]建立隧道施工塌方風(fēng)險(xiǎn)故障樹,構(gòu)建了風(fēng)險(xiǎn)評估體系,有效預(yù)防了施工安全風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生。

層次分析法是將分析問題分解為目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等結(jié)構(gòu),計(jì)算各個(gè)要素的最終權(quán)重的分析方法。劉頌秋[16]對北京地鐵建立了風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)體系,通過改進(jìn)后的層次分析計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)指標(biāo)的權(quán)重,針對不同風(fēng)險(xiǎn)等級,采取相應(yīng)的控制策略,達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)分級管理的目的。

除了傳統(tǒng)的模型與方法,突變理論、可拓模型等也被應(yīng)用在風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)中。山東大學(xué)袁永才教授[17]建立隧道塌方風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的突變理論模型,運(yùn)用模型對300例隧道塌方案例進(jìn)行分析,驗(yàn)證了模型的可靠性和準(zhǔn)確性。

隨著施工作業(yè)流程的規(guī)范化與科學(xué)化,施工數(shù)據(jù)的采集與整理也日益規(guī)范。基于施工數(shù)據(jù)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測也逐漸受到重視,作為風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)的一部分得到了廣泛應(yīng)用。王鳳山[19]針對地下結(jié)構(gòu)樣本數(shù)據(jù)復(fù)雜非線性的特點(diǎn),提出了一種基于最小二乘支持向量機(jī)的預(yù)警模型。模型具有有效的小樣本學(xué)習(xí)能力,擬合和預(yù)測精度高于傳統(tǒng)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等預(yù)測模型,為有效進(jìn)行地下結(jié)構(gòu)孕險(xiǎn)環(huán)境危險(xiǎn)性預(yù)警提供了思路和方法。

4 應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)控制

風(fēng)險(xiǎn)控制是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)辨識和評估的結(jié)果,制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)急預(yù)案,達(dá)到減緩和控制風(fēng)險(xiǎn)的目的[20]。風(fēng)險(xiǎn)控制的措施包括有風(fēng)險(xiǎn)回避、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移、風(fēng)險(xiǎn)緩解和風(fēng)險(xiǎn)自留等,如圖4所示。

風(fēng)險(xiǎn)回避是通過工程技術(shù),從根本上斷絕地下工程應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生,是徹底消除風(fēng)險(xiǎn)影響的風(fēng)險(xiǎn)管控措施。風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移是通過一定的途徑將風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)嫁給其他承擔(dān)者的過程。風(fēng)險(xiǎn)緩解是將風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率或者造成的損失降低到可承受范圍內(nèi)。風(fēng)險(xiǎn)自留則是預(yù)先制定風(fēng)險(xiǎn)費(fèi)用、進(jìn)度和技術(shù)各方面的后備措施。

在風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)控制的基礎(chǔ)上,構(gòu)建地下工程應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng)。闞潔[21]基于地理信息系統(tǒng),構(gòu)建了地鐵施工坍塌事故預(yù)警模型,實(shí)現(xiàn)了坍塌施工預(yù)警系統(tǒng)的可視化,取得了良好的預(yù)警效果。預(yù)警系統(tǒng)的主要目的是通過系統(tǒng),對應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控和實(shí)施處置,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和應(yīng)急處置,完善風(fēng)險(xiǎn)管理流程,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管理的信息化和自動(dòng)化。

預(yù)警系統(tǒng)包括風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測、風(fēng)險(xiǎn)判別和風(fēng)險(xiǎn)控制三個(gè)模塊[22]。風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)測是風(fēng)險(xiǎn)與系統(tǒng)的基礎(chǔ),根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系,對地下工程關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)要素實(shí)施監(jiān)控。風(fēng)險(xiǎn)判別是當(dāng)監(jiān)測關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)要素的屬性發(fā)生變化,預(yù)警系統(tǒng)判別應(yīng)急施工即將發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)時(shí),通知施工和管理人員進(jìn)行緊急處置,防患于未然,將風(fēng)險(xiǎn)扼殺于搖籃中,達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防的效果。風(fēng)險(xiǎn)控制是風(fēng)險(xiǎn)管理系統(tǒng)的核心。當(dāng)系統(tǒng)監(jiān)測到風(fēng)險(xiǎn)已經(jīng)發(fā)生,可以通過風(fēng)險(xiǎn)回避、風(fēng)險(xiǎn)緩解等手段,降低風(fēng)險(xiǎn)危害程度,減少二次風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生可能。通過風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)管理的自動(dòng)化和科學(xué)化,達(dá)到有效控制二次風(fēng)險(xiǎn)的目的。

5 結(jié)束語

地下工程應(yīng)急施工階段風(fēng)險(xiǎn)要素繁多,具有復(fù)雜性和動(dòng)態(tài)性,極易轉(zhuǎn)移形成二次風(fēng)險(xiǎn),造成人員和財(cái)產(chǎn)損失。對應(yīng)急施工采取風(fēng)險(xiǎn)管理,減緩和控制風(fēng)險(xiǎn)的轉(zhuǎn)移,是工程研究的熱點(diǎn)。將風(fēng)險(xiǎn)管理劃分為風(fēng)險(xiǎn)辨識、風(fēng)險(xiǎn)評估和風(fēng)險(xiǎn)控制。通過風(fēng)險(xiǎn)辨識概括和提取風(fēng)險(xiǎn)要素的本質(zhì),建立評估模型對風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分級,采取合理的風(fēng)險(xiǎn)控制措施,達(dá)到控制二次風(fēng)險(xiǎn)的目的。同時(shí)構(gòu)建應(yīng)急風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控系統(tǒng),達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)預(yù)防和應(yīng)急處置的目的,實(shí)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)管理的信息化和自動(dòng)化。

合理的風(fēng)險(xiǎn)管理體系是減少地下工程應(yīng)急施工階段二次風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生,降低風(fēng)險(xiǎn)危害程度的重要舉措。通過風(fēng)險(xiǎn)管理體系,明確了風(fēng)險(xiǎn)管理的基本框架,制定了標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)范化和科學(xué)化的風(fēng)險(xiǎn)管理流程,為應(yīng)急施工風(fēng)險(xiǎn)管理提供了思路和方法,進(jìn)一步推動(dòng)風(fēng)險(xiǎn)管理科學(xué)化、系統(tǒng)化和專業(yè)化發(fā)展。