佘春勇，張 可，吳凱麗

(1.浙江省水利水電工程質(zhì)量與安全監(jiān)督管理中心，杭州 310012；2.河海大學(xué)商學(xué)院，南京 211100；3.河海大學(xué)項目管理研究所，南京 211100)

0 引 言

水利工程建設(shè)質(zhì)量事關(guān)廣大人民群眾的切身利益，如何有效監(jiān)管一直是保障建設(shè)目標和政府投資效益的大事。圍繞“補短板、強監(jiān)管”的總基調(diào)，浙江水利工程質(zhì)量政府監(jiān)管體系現(xiàn)代化及監(jiān)管能力現(xiàn)代化的需求日趨強烈。工程監(jiān)督實踐中，省、市、縣三級質(zhì)量監(jiān)督網(wǎng)絡(luò)已全面建成，并確立了以監(jiān)督項目法人為核心的“三位一體”監(jiān)督模式，監(jiān)督工作已逐步呈現(xiàn)由“重技術(shù)、輕行政管理”向“專業(yè)技術(shù)下的行政管理”轉(zhuǎn)變，由“重施工、監(jiān)理輕項目法人”向“以監(jiān)督項目法人為核心”轉(zhuǎn)變，由“重實體質(zhì)量、輕體系行為”向“體系、行為、實體一體化”轉(zhuǎn)變，依法、科學(xué)、規(guī)范的監(jiān)管理念漸入人心。在監(jiān)管能力建設(shè)方面，創(chuàng)新監(jiān)督方式方法，運用數(shù)據(jù)分析技術(shù)手段，建立水利工程建設(shè)質(zhì)量風險評價體系，嘗試和探索質(zhì)量風險管控，以提高行政效率和監(jiān)管水平。

目前國內(nèi)學(xué)者對工程質(zhì)量風險管理及度量方法均開展過相應(yīng)研究。衛(wèi)斌[1]提出公路工程推行質(zhì)量管理標準化、規(guī)范化、操作模塊化，并提出建設(shè)單位、施工單位以及監(jiān)理單位在質(zhì)量管理標準化中的主要內(nèi)容。黃昊[2]認為建筑工程質(zhì)量管理標準化是工程技術(shù)質(zhì)量、成本、進度、安全文明施工管理標準化的集合體。魏剛[3]從質(zhì)量管理標準化的內(nèi)涵、質(zhì)量管理標準化的要求對工程質(zhì)量管理標準化進行探討，以促進建設(shè)工程各方責任主體切實履行質(zhì)量責任，規(guī)范工程質(zhì)量管理活動，提高施工現(xiàn)場質(zhì)量管理水平。郭漢丁[4]從政府監(jiān)管視角，構(gòu)建監(jiān)督主體、監(jiān)督內(nèi)容和監(jiān)督運行三方面的監(jiān)督過程標準化體系；以及監(jiān)督業(yè)務(wù)決策、監(jiān)督結(jié)果表述和監(jiān)督績效評價考核三個方面構(gòu)成監(jiān)督?jīng)Q策標準化體系。姜青舫[5]對風險的定義提出了新的數(shù)學(xué)描述，結(jié)合效用理論用數(shù)學(xué)的方法給出了風險度量的理論方法。鄧旭[6]針對目前我國建設(shè)項目數(shù)據(jù)缺乏、質(zhì)量風險管理工作復(fù)雜的特點，通過將灰色理論以及區(qū)間貝葉斯模型應(yīng)用到工程的質(zhì)量風險識別以及評價決策工作中。趙棟[7]基于“大安全”風險理念，構(gòu)建國際EPC工程安全風險評價體系，識別安全風險建立國際EPC工程安全風險指標體系，最終構(gòu)建集成群組AHP法的模糊綜合評價模型進行風險評價。姚大鵬、楊明杰、楊佳[8]通過分析砌體結(jié)構(gòu)的具體施工過程，結(jié)合砌體結(jié)構(gòu)施工質(zhì)量的特點，建立了模糊綜合評價模型來對施工質(zhì)量進行評定。

綜上所述，盡管有關(guān)工程質(zhì)量風險管理方面的研究成果較多，但是其研究思路、方法主要集中在質(zhì)量管理體系層面的風險研究，較少涉及基于專項施工、專業(yè)技術(shù)層面的質(zhì)量風險評價問題。從政府質(zhì)量監(jiān)督角度來看，工程實體質(zhì)量不僅與管理體系和質(zhì)量行為相關(guān)，還與工程類型、技術(shù)參數(shù)及施工工藝要求緊密聯(lián)系?？紤]到浙江土石壩數(shù)量龐大且質(zhì)量問題相對突出，而且其質(zhì)量問題在后期運行過程中可能存在風險和損失的放大效應(yīng)。為此，本文從政府質(zhì)量監(jiān)督的視角，遵循“風險事件-數(shù)據(jù)分析-風險因素”的研究思路，著重從技術(shù)角度探討土石壩質(zhì)量專項風險評價指標體系的構(gòu)建，進一步探討和補充水利工程質(zhì)量風險評價的研究角度和研究方法，為各級水利工程質(zhì)量監(jiān)督部門提供參考和借鑒。

1 土石壩質(zhì)量風險技術(shù)指標識別

1.1 基于土石壩潰壩事故的質(zhì)量風險指標識別

(1)壩體施工質(zhì)量問題引起的重大質(zhì)量事故分類。本文參考了全國水庫垮壩相關(guān)資料，借鑒已有研究成果的分析方式，將重大質(zhì)量事故的形式分為5大類16小類，分別為漫壩、質(zhì)量問題、管理不當、其他原因、原因不詳[9]。其中，由于壩體施工質(zhì)量問題引起的重大質(zhì)量事故主要包括壩體滲漏、壩體滑坡、基礎(chǔ)滲漏、溢洪道滲漏、溢洪道質(zhì)量問題、輸水洞滲漏等。

(2)土石壩漫頂事故的施工因素分析。土石壩漫頂失事是指壩前洪水位超過了壩頂高程，洪水溢流而下，水流沖刷壩坡最終導(dǎo)致壩體潰決[10]。理論上漫頂失事與建設(shè)過程的質(zhì)量聯(lián)系并不緊密，但在相關(guān)案例分析中施工質(zhì)量問題也是造成土石壩漫頂失事的原因之一。國內(nèi)外土石壩漫頂事故的代表性案例主要包括：1963年8月河北暴雨洪水造成的319座水庫潰壩事故、1975年8月河南板橋、石漫灘水庫潰壩事件、印度潘希特壩事故等。本文從上述事故的分析報告中，總結(jié)出了與施工建設(shè)有關(guān)的因素。如表1所示。

表1 洪水漫頂事故的施工因素統(tǒng)計Tab.1 Statistics of construction factors of flood overtopping accident

(3)土石滲透事故的施工質(zhì)量問題分析。土石壩的滲透形式可分為管涌、流土、接觸沖刷和接觸流失四種，按滲漏現(xiàn)象可分為散浸滲漏和集中滲漏[11]。從理論上分析，除勘察、設(shè)計和運行維護問題外，建設(shè)過程中存在的清基不徹底、壩料填筑混雜、碾壓密實程度較低、旱季節(jié)防護措施不當、土料含水量大等都是可能引起壩基和壩體滲漏的原因。從國內(nèi)外滲透事故案例分析，美國的提堂壩、方坦奈耳壩、河北邱莊土壩等都是滲透問題的代表案例。案例事故分析報告中的施工因素統(tǒng)計見表2。

1.2 基于大壩安全鑒定的質(zhì)量風險評價指標識別

大壩安全鑒定工作是我國水利行業(yè)一項基本管理制度。本文借鑒文獻[12]對于524座土石壩的非潰壩性隱患分析，初步提出了符合土石壩安全管理特點的隱患分類，見表3。

表2 滲透事故的建設(shè)質(zhì)量問題統(tǒng)計Tab.2 Construction quality problem statistics of penetration accidents

表3 浙江省土石壩“非潰壩性隱患”分類表Tab.3 Classification list of “non-dam-breaking hidden trouble” of earth-rock DAMS in Zhejiang province

由于文中對案例的分析均來自大壩安全鑒定的成果。因此，這些資料的分類統(tǒng)計可以代表專家們的意見，具有一定的權(quán)威性。此外，雖然文中涉及工程大多數(shù)修建于20世紀80年代以前，但由于多數(shù)工程經(jīng)過修復(fù)后至今仍然還在服務(wù)于社會，對其進行研究是很有必要的，同時大壩隱患中所暴露出的設(shè)計、施工以及管理環(huán)節(jié)中的問題也為管理人員帶來警示和啟發(fā)[13]。

1.3 問卷調(diào)查

(1)土石壩施工質(zhì)量初始風險指標。根據(jù)《碾壓式土石壩施工規(guī)范》、全國歷年來土石壩的安全與事故案例、浙江省524座土石壩的非潰壩性隱患案例數(shù)據(jù)等資料，本文對土石壩發(fā)生質(zhì)量事故的問題及其原因進行梳理，去除土石壩非施工階段的質(zhì)量風險影響指標，結(jié)合質(zhì)量監(jiān)督人員與施工技術(shù)人員的調(diào)查問卷，對初步設(shè)計的土石壩問卷指標和描述進行了規(guī)范和調(diào)整，從而梳理出土石壩施工階段隱患形式，主要包括裂縫、滲漏及滲透破壞、壩體及岸坡變形破壞幾種形式，從而構(gòu)建土石壩施工質(zhì)量初始風險指標清單見表4。

(2)土石壩專項質(zhì)量風險評價指標的確定。本文根據(jù)土石壩質(zhì)量風險產(chǎn)生機理和相關(guān)施工規(guī)范等，按照土石壩壩肩、壩體和壩基等部位識別風險指標，但這些部位包含許多相互交叉的影響因素，會導(dǎo)致重復(fù)性指標的羅列和關(guān)鍵性指標的掩蓋。

表4 土石壩施工質(zhì)量初始風險指標Tab.4 Initial risk index of construction quality of earth-rock dam

續(xù)表4 土石壩施工質(zhì)量初始風險指標

因此，本研究邀請浙江省水利工程質(zhì)量監(jiān)督領(lǐng)域的16位高級職稱專家，依據(jù)浙江水利工程質(zhì)量監(jiān)督APP的數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析結(jié)果，結(jié)合個人實際工作經(jīng)驗，對初始風險指標進行評分，通過指標數(shù)據(jù)分析，將影響土石壩施工過程中的材料、壩體施工、基礎(chǔ)清理及處理和結(jié)合部處理4個方面視為最關(guān)鍵因子，圖1到圖4分別表示各類風險內(nèi)部指標之間的關(guān)聯(lián)性。

圖1 材料風險專家評分分布Fig.1 Material risk expert score distribution

2 土石壩質(zhì)量風險評價指標體系構(gòu)建

2.1 土石壩專項質(zhì)量風險評價指標歸并

將上述4類關(guān)鍵因素的相關(guān)風險指標進行整理、歸類和分析，形成了土石壩施工質(zhì)量風險指標體系，指標評分標準如圖5所示。

指標說明：

(1)材料風險。材料風險包括：壩體料性質(zhì)風險；壩體料級配風險；反濾料級配風險；塊體料使用風險。其中：壩體料性質(zhì)風險主要指防滲土料(黏性土、礫石土)、過渡料、壩殼礫質(zhì)土、壩殼砂礫土等填料性質(zhì)是否穩(wěn)定，有關(guān)力學(xué)指標能否滿足設(shè)計要求。壩體料級配風險主要指壩體料粒徑、級配曲線能否符合設(shè)計要求。問卷中的指標：壩體填料級配比不符合要求；防滲體級配比不符合要求；筑壩的土料顆粒細度大；砂礫料級配比不良；土料級配比不符合要求。反濾料級配風險主要指護坡反濾料級配不符合要求。

(2)壩體施工風險。壩體施工風險主要指：壩體填筑及附屬工程施工風險。包括：鋪料厚度控制風險；碾壓參數(shù)控制風險；填筑層結(jié)合部位處理風險；邊界控制風險；附屬工程施工風險。其中：鋪料厚度控制風險主要指：壩體填筑鋪料厚度不符合要求。碾壓參數(shù)控制風險主要指：壩體填筑碾壓遍數(shù)、含水率、密實度不符合要求。填筑層結(jié)合部位處理風險主要指：壩體填筑層結(jié)合部位的壓實方法及施工質(zhì)量不合格。邊界控制風險主要指：填筑邊界范圍、坡度不符合要求。

(3)基礎(chǔ)清理及處理風險。基礎(chǔ)清理及處理風險包括：基礎(chǔ)清理風險；基礎(chǔ)處理風險?；A(chǔ)清理風險主要指：基礎(chǔ)清理不徹底。問卷中的指標是：基礎(chǔ)覆蓋層清理不到位；筑壩壩基清理不徹底；基礎(chǔ)淤泥清理不徹底?；A(chǔ)處理風險主要指：基礎(chǔ)缺陷處理不合格。問卷中的指標是：基礎(chǔ)處理不合格(導(dǎo)致裂縫)；防滲體基礎(chǔ)處理不合格；基礎(chǔ)清理不合格(導(dǎo)致滑坡)。

(4)結(jié)合部處理風險。結(jié)合部處理風險包括：壩體與壩基及岸坡結(jié)合風險；壩體與構(gòu)筑物結(jié)合風險。壩體與壩基及岸坡結(jié)合風險主要指：壩體與壩基及岸坡連接處理不合格，主要表現(xiàn)是垂直防滲未到隔水層、未到達設(shè)計深度；灌漿封孔不嚴密；壩端與兩邊岸坡結(jié)合處處理不合格；壩體(防滲體)與基礎(chǔ)接合面處理不合格；壩肩與岸坡接合面處理不合格；岸坡、壩體接合面防滲處理不合格。壩體與構(gòu)筑物結(jié)合風險主要指：壩體與構(gòu)筑物結(jié)合面處理不合格。主要表現(xiàn)是土石與剛性結(jié)構(gòu)連接處理不合格；壩內(nèi)埋管與壩體接合不實；上下游翼墻與壩體接頭處施工質(zhì)量差；新建涵管的壩體回填質(zhì)量差。

圖2 壩體施工風險專家評分分布Fig.2 Dam construction risk expert rating distribution

圖3 基礎(chǔ)清理及處理風險專家評分分布Fig.3 Basic cleaning and handling of risk expert score distribution

圖4 結(jié)合部處理風險專家評分分布Fig.4 The combined part deals with the distribution of risk expert scores

圖5 土石壩施工質(zhì)量風險指標體系Fig.5 Construction quality risk index system of earth-rock dam

2.2 動態(tài)評價指標體系構(gòu)建

本文根據(jù)多位水利專家的意見，擬將現(xiàn)有的指標體系根據(jù)施工階段的變化，重新組合成為全新的動態(tài)指標體系，并召集浙江省水利相關(guān)專家開展土石壩安全風險指標的德爾菲會議，為相關(guān)指標進行評分，計算出不同指標體系的權(quán)重。根據(jù)現(xiàn)有文獻和實際需求，本文將土石壩施工階段分為“基礎(chǔ)施工階段”、“壩體施工階段”兩個主要階段，并將“材料風險”、“結(jié)合部處理”等恒定風險與“基礎(chǔ)處理”、“壩體施工”等動態(tài)指標相結(jié)合，重新構(gòu)造兩個階段指標體系，如圖6、圖7所示。

圖6 土石壩基礎(chǔ)施工階段風險指標體系Fig.6 Risk index system for foundation construction of earth-rock dam

圖7 土石壩壩體施工階段風險指標體系Fig.7 The risk index system of earth-rock dam construction stage

2.3 指標權(quán)重確定

課題組于2017年5月25日在南京召開水利工程質(zhì)量風險管理研究專家咨詢會議，會議采用德爾菲法對識別和構(gòu)建的質(zhì)量風險因子進行權(quán)重分析和計算。本次德爾菲法中選擇了13位浙江省的水利工程方面的專家，專家組由項目法人、設(shè)計、施工、監(jiān)理、質(zhì)量監(jiān)督機構(gòu)各專家構(gòu)成，涵蓋了風險指標識別所需的各類工程、各類專業(yè)的專家。通過三輪德爾菲法問卷，不斷調(diào)整現(xiàn)有的調(diào)查問卷說明與指標體系，最終在第三次中獲得變異系數(shù)最小的專家打分結(jié)果，問卷結(jié)果如表5所示。

本文根據(jù)第三次德爾菲調(diào)查結(jié)果，結(jié)合文獻[14]中的群體決策權(quán)重確定方法，得出土石壩在“基礎(chǔ)施工階段”與“壩體施工階段”風險指標權(quán)重如表6和表7。

表5 第三次德爾菲調(diào)查問卷結(jié)果Tab.5 Results of the third Delphi questionnaire

3 基于灰色系統(tǒng)理論的評價方法

通過已經(jīng)構(gòu)建好的土石壩質(zhì)量技術(shù)風險評價指標可以得到評價的等級。評價等級的確定需要充分地考慮人們的思考辨析能力及土石壩建設(shè)的實際特點。評價等級的確定一定要充分的考慮人們的思考辨析能力及水利項目建設(shè)的實際特點，

表6 土石壩基礎(chǔ)施工階段風險指標權(quán)重表Tab.6 Table of risk index weight in foundation construction stage of earth-rock dam

表7 土石壩壩體施工階段風險指標權(quán)重表Tab.7 Table of risk index weight of earth-rock dam construction stage

因此5個等級可賦值為1,2,3,4,5，依次表示 “低”、“較低”、“一般”、“較高”、“高”風險，評分在某個區(qū)間時，可以設(shè)置評分的取值區(qū)間來確定該分數(shù)的風險級別，見表8。

表8 風險評分等級表Tab.8 Risk rating scale

邀請t位土石壩建設(shè)領(lǐng)域的專家對項目動態(tài)風險指標評分，將專家的評分進行統(tǒng)計匯總，構(gòu)造評價矩陣如下：

(1)

式中：dijt表示第t位水利專家對第Uij指標給出的打分。

因為各位專家對同一質(zhì)量風險指標的理解均有差異，只能得到一個灰數(shù)的白化值。要真實的反映項目建設(shè)過程中的風險情況就要明確灰數(shù)的白化權(quán)函數(shù)、要評估的灰類級別和灰類的灰數(shù)。參照風險評分5個級別得到5個明確的評價灰類。

第1灰類低風險(h=1),設(shè)灰數(shù)?1∈[0,1,2]，白化權(quán)函數(shù)f1：

(2)

第2灰類較低風險(h=2),設(shè)灰數(shù)?2∈[0,2,4] ，白化權(quán)函數(shù)f2：

(3)

第3灰類一般風險(h=3),設(shè)灰數(shù)?3∈[0,3,6]，白化權(quán)函數(shù)f3：

(4)

第4灰類較高風險(h=4),設(shè)灰數(shù)?4∈[0,4,8]，白化權(quán)函數(shù)f4：

(5)

第5灰類高風險(h=5),設(shè)灰數(shù)?5∈[0,5,10]，白化權(quán)函數(shù)f5：

(6)

對質(zhì)量風險的二級指標Uij做綜合評價：Bi=Ai×Ri=(bi1,bi2,bi3,bi4,bi5),從而可以計算一級指標Ui對5個評價灰類的灰色評價權(quán)矩陣R:

R=[B1,B2,B3,B4,B5]T

對質(zhì)量技術(shù)風險的一級指標Ui做綜合評價，得到評價結(jié)果為：

B=A×R=(b1,b2,b3,b4,b5)

最后由各灰類等級值向量C=(1,2,3,4,5),計算出評價項目的綜合風險評價值：

W=B×CT

根據(jù)最終W值的大小來判斷工程的質(zhì)量風險水平高低，可進一步將W的值帶入白化權(quán)函數(shù)中做驗證。

4 案例研究

A水庫是一座以供水、防洪為主，兼顧灌溉、發(fā)電及改善河道水環(huán)境等綜合利用的中型水庫。水庫集雨面積64.5 km2，總庫容32 060 000 m3，壩型為混凝土面板堆石壩，最大壩高61 m，壩長276 m，配套電站總裝機容量3 600 kW，工程概算投資9.9 億元。大壩工程2017年8月28日開工，截至2018年3月1日的質(zhì)量監(jiān)督檢查顯示，該工程基礎(chǔ)施工階段的質(zhì)量技術(shù)風險指標存在以下問題，如表9所示。

表9 A土石壩工程基礎(chǔ)施工階段質(zhì)量技術(shù)風險指標Tab.9 A quality and technical risk index of foundation construction stage of earth-rock dam project

請5名土石壩建設(shè)方面專家，根據(jù)A水庫工程的質(zhì)量技術(shù)問題對質(zhì)量風險指標進行評分，得到評價矩陣D。

根據(jù)風險等級確定5個評價灰類，利用灰色多層次評價理論，將每個評價者的評分看成一個灰數(shù)，得出項目質(zhì)量風險U下風險指標Ui對各灰類的灰色評價權(quán)矩陣R。

再由表7計算的質(zhì)量技術(shù)風險指標權(quán)重，得出諸A土石壩工程的綜合評價權(quán)向量B=bij·R=(0.134,0.173,0.484,0.522,0.413)。

最后計算A水庫工程的灰色綜合評價值為C=B·VT=7.85，介于7～9之間，說明基礎(chǔ)施工階段，該面板堆石壩質(zhì)量計算風險水平相對較高，應(yīng)進一步加強監(jiān)管力度。

5 結(jié) 論

本文針對水利工程類型眾多以及不同工程類型質(zhì)量風險的特殊性問題，通過對國內(nèi)外水利工程質(zhì)量風險管理的總結(jié)、多輪次專家調(diào)查訪談，構(gòu)建出土石壩的專項質(zhì)量風險評價指標體系。這些指標體系能夠識別和評價的工程實際技術(shù)應(yīng)用、實體質(zhì)量方面的微觀風險，與普適性指標體系相互補充和印證。這些專項質(zhì)量風險評價指標體系能夠為質(zhì)量監(jiān)督活動提供技術(shù)支撐作用。本文采用的多模型融合的方法來對水利工程建設(shè)質(zhì)量風險進行評價，建立專項質(zhì)量風險和整體質(zhì)量風險的動態(tài)化綜合性的評價模型，并通過案例研究表明了本文提出的方法能夠較好地評價工程質(zhì)量風險狀態(tài)。

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