鹿健，蔣泉，王海燕，顧雪寧

（1.南通大學(xué)杏林學(xué)院，江蘇 南通 226019；2.南通大學(xué)交通與土木工程學(xué)院，江蘇 南通 226019）

1 引言

大型橋梁工程涉及面廣、施工環(huán)境復(fù)雜、施工周期長、施工工藝要求高，使得整個施工階段面臨著風(fēng)險。為了確保大型橋梁施工順利進(jìn)行，橋梁工程施工風(fēng)險識別以及風(fēng)險評估便得到了廣泛的運(yùn)用。風(fēng)險評估就是利用所收集的各種信息和資料，查明橋梁施工階段所存在的風(fēng)險并進(jìn)行詳細(xì)分析與研究，評估出每個風(fēng)險的重要程度，根據(jù)風(fēng)險大小進(jìn)行排序，然后對項目的總體風(fēng)險進(jìn)行評估，并制定風(fēng)險管理應(yīng)對措施。對施工階段的風(fēng)險做出準(zhǔn)確有效的評估，從而提前做出行動來防范風(fēng)險的發(fā)生，減少不必要的損失，具有非常重要的現(xiàn)實意義。

2 橋梁施工階段風(fēng)險評估方法

2.1 德爾菲法（主觀評分法）

德爾菲法是通過專家打分的方法對橋梁施工階段的每一個風(fēng)險進(jìn)行評估，比較重要程度，并賦予他們相應(yīng)的權(quán)重值并累加，再把它們和風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行比較分析，最后得出關(guān)于風(fēng)險評估的結(jié)論。

德爾菲法通過專家充足的知識儲備和專業(yè)性，來對風(fēng)險因素進(jìn)行分析和評估，對其進(jìn)行打分，是一種簡單容易操作的評估方法，具有很大的主觀性，準(zhǔn)確度完全取決于專家打分的評判標(biāo)準(zhǔn)。但是德爾菲法可以將許多種因素都納入考慮范圍，可以進(jìn)行更多的分析，所以德爾菲法在許多領(lǐng)域的問題評估中都有廣泛應(yīng)用，但在橋梁施工階段的風(fēng)險評估中有效成功的應(yīng)用不多。

2.2 層次分析法

層次分析法（AHP）以系統(tǒng)工程理論為基礎(chǔ)，廣泛運(yùn)用于解決具有多個層次和多個準(zhǔn)則的實際決策問題。其中心思想是：首先把一個復(fù)雜的多層次的系統(tǒng)分解成為一個個小的組成因素，按照一定的邏輯特征把它們進(jìn)行分組，構(gòu)成一個多層次評價結(jié)構(gòu)體系；然后對兩兩因素的重要程度進(jìn)行分析比較，采用某一標(biāo)度法進(jìn)行打分，構(gòu)造判斷矩陣，最后對其進(jìn)行一致性檢驗。層次分析法在橋梁建設(shè)項目里有著廣泛的應(yīng)用，能夠較準(zhǔn)確的對橋梁工程施工階段的風(fēng)險進(jìn)行有效評估，在我國有著較多的成功案例。

2.3 模糊風(fēng)險綜合評價法

模糊綜合評價法就是依據(jù)所給定的條件，考慮所有影響因素，運(yùn)用模糊數(shù)學(xué)的方式對一個事物由下向上進(jìn)行多層次的綜合評價，最終得到目標(biāo)層的評價結(jié)果。針對準(zhǔn)則層和目標(biāo)層進(jìn)行二級綜合評價，其步驟如下。

①建立評價指標(biāo)集：M={M1，M2…Mi}，其中，Mi={Mi1，Mi2，…，Mik}。確定指標(biāo)權(quán)重集：各指標(biāo)對 Mi的影響大小，即權(quán)重分配為 Bi={Wi1，Wi2，…，Wik}；同樣，Mi對 M 的權(quán)重分配集為 D={W1，W2，…，Wi}。

②選擇評價集：根據(jù)橋梁工程的風(fēng)險程度，建立合適的評價等級組成評價集。一般取5級，即V={V1，V2，V3，V4，V5}={低風(fēng)險，較低風(fēng)險，中風(fēng)險，較高風(fēng)險，高風(fēng)險}。

③建立一個指標(biāo)評價矩陣：專家判斷任意一個指標(biāo)Mi的水平，然后計算屬于每個級別的每個指標(biāo)的頻率。每一頻率與專家總數(shù)之比作為每一指標(biāo)的隸屬程度，從而建立一個評價矩陣R。

④各子目標(biāo)Mi的綜合評價向量Ci：Ci=BiR，形成各子目標(biāo)評價矩陣 C={C1，C2，…，Ci}。

⑤各總目標(biāo)評價向量M∶M=DR。根據(jù)最大隸屬度原則，確定橋梁工程的風(fēng)險等級。

⑥利用上述多級模糊綜合評判的數(shù)學(xué)模型，且采取模糊算子M（·，+），就可以對橋梁工程風(fēng)險進(jìn)行評價。指標(biāo)集M={16個因素}，按其屬性分為：M={M1，M2，M3，M4，M5}={項目自然風(fēng)險因素，項目施工風(fēng)險因素，項目經(jīng)濟(jì)風(fēng)險因素，項目環(huán)境風(fēng)險因素，其他風(fēng)險因素}。

風(fēng)險選擇評價集 V={V1，V2，V3，V4，V5}={低風(fēng)險，較低風(fēng)險，中等風(fēng)險，高風(fēng)險，較高風(fēng)險}。

根據(jù)上述步驟，運(yùn)用模糊綜合評價法可以得出橋梁施工階段風(fēng)險狀況。

2.4 等風(fēng)險圖法

2.4.1 等風(fēng)險圖原理

等風(fēng)險圖法[1]采用定量分析的方法，運(yùn)用等風(fēng)險圖，將橋梁施工階段的風(fēng)險狀況分為高，中，低三種情況。發(fā)生概率低于0.3的屬于低風(fēng)險，對橋梁施工僅有很低的影響；而中等風(fēng)險對橋梁施工的順利進(jìn)行會有很大的影響，很有可能會發(fā)生，概率一般在0.3到0.7之間；發(fā)生概率高于0.7的風(fēng)險，對橋梁施工會有非常大的影響，極有可能導(dǎo)致施工延誤甚至無法完成。

等風(fēng)險圖法是應(yīng)用風(fēng)險系數(shù)來評價項目風(fēng)險水平，設(shè)項目風(fēng)險系數(shù)為R，則

其中，Pf1+Pf2+…+Pfn分別表示項目各個風(fēng)險發(fā)生的概率，n表示風(fēng)險個數(shù)；Cf1+Cf2+…+Cfn分別表示項目各個風(fēng)險后果的非效用值，n表示風(fēng)險后果的個數(shù)。

2.4.2 等風(fēng)險圖畫法

將坐標(biāo)系的橫坐標(biāo)作為風(fēng)險后果的非效用值Cf，而縱坐標(biāo)為風(fēng)險發(fā)生的概率Pf，從而建立平面直角坐標(biāo)系[2]。當(dāng)Pf取0～1之間的任意多個值的時候，就會相應(yīng)地得出任意多個Cf值，最終可以得到任意多個坐標(biāo)點，最后把這些坐標(biāo)點連接起來，就會得到一條曲線。R 值再分別 0.20，0.30，0.40，0.50，0.60，0.70，0.80，0.90，0.95，0.98 這 10 個值時，根據(jù)前面敘述方法，即可得到10條曲線，從而就可以得到等風(fēng)險圖，如上圖。

等風(fēng)險圖

2.5 蒙特卡羅法

2.5.1 基本流程

采用蒙特卡羅法對橋梁施工階段進(jìn)行風(fēng)險評估，首先要根據(jù)橋梁實際情況確定各項風(fēng)險因素的風(fēng)險發(fā)生概率和風(fēng)險損失[3]，然后代入構(gòu)造出來的功能函數(shù)，得到風(fēng)險后果值，最后參照表3.5判斷其風(fēng)險等級。

運(yùn)用蒙特卡羅法對橋梁施工階段風(fēng)險進(jìn)行評估的步驟如下。

①首先假設(shè)橋梁施工階段各個風(fēng)險因素之間是相互獨立的，不會互相影響，并且服從各自的概率分布。然后根據(jù)風(fēng)險因素和風(fēng)險后果的關(guān)系，構(gòu)造出相應(yīng)的功能函數(shù)，之后再運(yùn)用這種數(shù)學(xué)模型進(jìn)行研究。

②對橋梁施工階段風(fēng)險足夠了解的基礎(chǔ)上，對各風(fēng)險因素的概率分布進(jìn)行研究，包括風(fēng)險發(fā)生和風(fēng)險損失概率。

③隨機(jī)數(shù)發(fā)生器隨機(jī)產(chǎn)生數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)服從上述研究得出的概率分布[4]，接著再把這些數(shù)據(jù)代入功能函數(shù)，模擬得到關(guān)于風(fēng)險后果值的多個隨機(jī)數(shù)。多次抽樣進(jìn)行模擬，最終將結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計整理，分析得到結(jié)論后劃分風(fēng)險等級。

④得到風(fēng)險等級的劃分之后，就很容易的對橋梁工程施工階段的風(fēng)險等級進(jìn)行評估。

2.5.2 確定功能函數(shù)

風(fēng)險的后果會受到風(fēng)險發(fā)生的概率和風(fēng)險造成的損失的影響，所以運(yùn)用風(fēng)險發(fā)生的概率和損失來確定風(fēng)險后果值。一般情況下，每一個風(fēng)險因素的風(fēng)險發(fā)生概率和風(fēng)險損失都不會一樣。但是考慮到人的不安全因素和物的不安全因素同時出現(xiàn)時，安全事故發(fā)生概率會明顯提高，所以應(yīng)構(gòu)建如下的功能函數(shù)：

上式中：為R風(fēng)險后果值；Pi為物的不安全因素中第i項風(fēng)險因素發(fā)生概率；Ci為物的不安全因素中第i項風(fēng)險因素引發(fā)風(fēng)險后帶來的損失；n為物的不安全因素項數(shù)；Pj為人的不安全因素中第j項風(fēng)險因素發(fā)生概率；Cj為人的不安全因素中第j項風(fēng)險因素引發(fā)風(fēng)險后帶來的損失；m為人的不安全因素項數(shù)。

2.5.3 確定風(fēng)險因素的概率分布

通過各種渠道對風(fēng)險因素進(jìn)行詳細(xì)了解，初步確定每一個風(fēng)險因素的風(fēng)險發(fā)生概率分布和風(fēng)險損失概率分布。調(diào)查并統(tǒng)計橋梁發(fā)生的安全事故，對其進(jìn)行一定的歸類，按照各項風(fēng)險引起的事故分類，根據(jù)某項風(fēng)險所引起的安全事故的件數(shù)和所統(tǒng)計到的事故件數(shù)之比來確定某項風(fēng)險因素的風(fēng)險發(fā)生概率分布，得到一個定值；風(fēng)險損失概率分布是通過計算該風(fēng)險引起的安全事故導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失度來確定。各項風(fēng)險因素風(fēng)險發(fā)生概率值和風(fēng)險損失概率分布及參數(shù)，見下表。

風(fēng)險因素的概率分布

利用隨機(jī)數(shù)發(fā)生器進(jìn)行隨機(jī)產(chǎn)生大量數(shù)據(jù)，并進(jìn)行104次抽樣，然后將產(chǎn)生的隨機(jī)數(shù)序列代入功能函數(shù)進(jìn)行計算，得到樣本風(fēng)險后果值分布頻率直方圖和風(fēng)險后果值累計頻率圖。根據(jù)風(fēng)險后果值累計頻率圖，查表各級對應(yīng)的累計頻率范圍、風(fēng)險后果值范圍，得到風(fēng)險等級。

3 風(fēng)險評估方法的優(yōu)劣性分析

3.1 德爾菲法與層次分析法

德爾菲法一般用于解決不是多層次的問題，結(jié)合專家群體的意見，是一種有效解決多問題的決策方法。而層次分析法用于解決一個多層次系統(tǒng)的問題，從系統(tǒng)的觀點出發(fā)，建立多層次遞階評價模型，可以多層次系統(tǒng)地評估橋梁項目施工階段的風(fēng)險，可以解決其他方法只能對單一風(fēng)險進(jìn)行評估的缺點，更加有效精確對橋梁施工階段的風(fēng)險進(jìn)行評估。

如果將這兩種方法結(jié)合起來使用，不僅可以充分利用專家充分和專業(yè)的經(jīng)驗進(jìn)行定性分析，還可以對風(fēng)險進(jìn)行定量評估，可以大大提高評估的準(zhǔn)確性。在德爾菲法的基礎(chǔ)上，應(yīng)用層次分析法進(jìn)行多層次評估體系建模，能夠?qū)烧叩膬?yōu)點結(jié)合，從而為項目決策過程中方案的選擇提供重要的依據(jù)，是一個十分有效的評估方案。

3.2 模糊綜合評價法

模糊綜合評判法采用的是一種模糊數(shù)學(xué)的方法，是數(shù)學(xué)在實際應(yīng)用中的一種表現(xiàn)，在我國的橋梁項目風(fēng)險評估中廣泛應(yīng)用，有著很多的成功的案例。這個方法的層次結(jié)構(gòu)是由下向上的多層次綜合評價體系，最終得到目標(biāo)層的評價結(jié)果，能夠系統(tǒng)有效地對施工階段的風(fēng)險進(jìn)行評估。即便風(fēng)險因素很多，仍能很好地解決問題，是一個比較全面的評價方法。它的主要手段就是將橋梁施工階段不確定性的風(fēng)險轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的模糊變量，從而得到定量結(jié)果，從而可以給橋梁施工管理人員提供有效的依據(jù)，根據(jù)風(fēng)險的重要程度，有針對性的采取相應(yīng)的措施來防范和規(guī)避風(fēng)險。

3.3 等風(fēng)險圖法

等風(fēng)險圖法也是我國比較常用的橋梁施工階段風(fēng)險評估的方法，在實際應(yīng)用中取得了很好的效果。因為橋梁工程建設(shè)的工期長，在其中具有很多不確定性風(fēng)險因素，所以運(yùn)用CPM這種肯定型網(wǎng)絡(luò)來對橋梁實際工程中諸多不確定性施工階段的風(fēng)險進(jìn)行評估，是不準(zhǔn)確的，忽略了風(fēng)險的不確定性和概率性。所以在進(jìn)行橋梁施工階段的風(fēng)險評估時，應(yīng)該選用等風(fēng)險圖法，它是不確定性的網(wǎng)絡(luò)分析，可以準(zhǔn)確有效的對橋梁施工階段進(jìn)行風(fēng)險評估。

3.4 蒙特卡羅法

蒙特卡羅法是運(yùn)用數(shù)字隨機(jī)生成器進(jìn)行模擬的一種方法，它的一個獨特的特點就是隨著模擬次數(shù)的增加，最終得到的結(jié)果就會越來越準(zhǔn)確。雖然層次分析法能夠滿足考慮多因素多層次的需要，但沒有足夠的數(shù)據(jù)來給研究者借鑒，只能通過專家的主觀判斷來對風(fēng)險賦予權(quán)重，缺少客觀性，有時會影響到最終評判結(jié)果。隨著計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，蒙持卡羅模擬法在橋梁施工階段的風(fēng)險評估中得到廣泛應(yīng)用。

4 結(jié)語

文章總結(jié)了橋梁施工階段的風(fēng)險評估方法并探討了各自的優(yōu)劣性。德爾菲法不能解決多層次的問題，層次分析法能夠滿足多因素和多層次的分析需要，但是由于缺少數(shù)據(jù)庫，在賦予風(fēng)險權(quán)重的時候只能主觀判斷，不能夠避免風(fēng)險因素的不確定性和模糊性。將德爾菲法和層次分析法結(jié)合起來使用，可以大大提高評估的準(zhǔn)確性。等風(fēng)險圖法可以較準(zhǔn)確地評估風(fēng)險，但實際操作較復(fù)雜。模糊綜合評判法和蒙特卡羅法將將橋梁工程風(fēng)險實現(xiàn)定量劃分，更加系統(tǒng)，減少因主觀臆斷造成的不利影響，使評估結(jié)果更加準(zhǔn)確，符合實際。