王晟霖 魏道江

(1.湖北荊晟建設(shè)工程有限公司，湖北 荊州 434000； 2.湖北文理學(xué)院土木工程與建筑學(xué)院，湖北 襄陽 441053)

0 引言

在城市建筑密集區(qū)域進行深基坑施工，不僅要保證基坑本體的安全，還要考慮基坑施工對周邊環(huán)境造成的安全影響風(fēng)險。因此，如何在基坑施工過程中客觀地評價風(fēng)險并及時采取有效的風(fēng)險應(yīng)對策略，成為當(dāng)前業(yè)界關(guān)注的重要課題。目前比較有代表性的研究成果有：魏道江等[1]使用模糊證據(jù)推理方法進行深基坑施工風(fēng)險評估，突破了風(fēng)險評估方法不能對評價結(jié)果進行信度評價的限制；黃建華等[2-4]基于WBS-RBS法進行風(fēng)險識別，并采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型和邏輯關(guān)系故障樹的方法進行風(fēng)險評價；楊昔陽等[5-7]應(yīng)用OWA算子，對專家給出的風(fēng)險評估數(shù)進行賦權(quán)計算，使得風(fēng)險評價結(jié)果更為客觀；Akintoye等[8]指出風(fēng)險管控方法在建筑施工活動中應(yīng)用的局限性，并提出對應(yīng)的解決思路；Li等[9]基于BIM平臺，通過建立安全風(fēng)險識別系統(tǒng)(SRIS)和早期預(yù)警系統(tǒng)(SREWS)，對深基坑施工安全狀態(tài)進行實時監(jiān)控及風(fēng)險控制。

深基坑施工風(fēng)險研究日趨完善，但仍存在以下兩方面不足：其一，大部分研究均局限于理論方法的改進，而將理論方法應(yīng)用于實踐還存在不少障礙，尤其是許多方法尚未開發(fā)成簡單易用的操作軟件，導(dǎo)致現(xiàn)場工作人員對這些方法望而卻步；其二，盡管已有學(xué)者嘗試基于BIM技術(shù)對深基坑施工風(fēng)險進行管控，但因軟件本身對風(fēng)險指標(biāo)的選取和對風(fēng)險評價值的量化還不完善，若過分依賴軟件可能會導(dǎo)致如Zou等[10]學(xué)者所描述的結(jié)果，即評價工作不可行或評價結(jié)果不可信。基于此，本文嘗試將由GLD公司開發(fā)的數(shù)字項目管理平臺應(yīng)用于深基坑施工風(fēng)險管控，并對平臺在風(fēng)險識別和風(fēng)險評價方面存在的不足進行改進，以更好地推進深基坑施工風(fēng)險智能管控。

1 數(shù)字項目管理平臺概述

本文所探討的數(shù)字項目管理平臺是一款將施工現(xiàn)場進行數(shù)字化管理的工具，其依托一個平臺基礎(chǔ)，搭載多種業(yè)務(wù)模塊系統(tǒng)，根據(jù)現(xiàn)場情況對各業(yè)務(wù)模塊信息進行完善，從而實現(xiàn)施工項目管理的數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化。該平臺軟件利用數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)對施工現(xiàn)場的人、機、料、法、環(huán)等關(guān)鍵因素進行全面感知和實時互聯(lián)，將施工管理信息實時傳遞與留存，以實現(xiàn)業(yè)務(wù)動態(tài)化協(xié)同。應(yīng)用數(shù)字項目管理平臺對電腦的配置要求為：CPU i5；8G獨立顯卡；16G內(nèi)存；500G可用硬盤空間；系統(tǒng)預(yù)裝Win7 64位及以上系統(tǒng)。

2 基于管理平臺的深基坑施工風(fēng)險管控

本文所用的數(shù)字項目管理平臺是一款對施工現(xiàn)場進行數(shù)字化管理的工具。該平臺以基礎(chǔ)數(shù)據(jù)平臺為主要核心，同時配備多種業(yè)務(wù)模塊系統(tǒng)，涵蓋安全、質(zhì)量、物資等多個方向，利用數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)對施工項目信息進行全面的感知，從而實現(xiàn)管理的數(shù)字化、智能化、系統(tǒng)化,并將施工管理信息進行實時傳遞與留存，以達成業(yè)務(wù)動態(tài)化協(xié)同。

2.1 風(fēng)險識別

危險源辨識屬于平臺中安全模塊的子級，根據(jù)目標(biāo)項目的實際情況，在平臺添加風(fēng)險界面，選擇相應(yīng)的分部分項工程的風(fēng)險事件，完成風(fēng)險識別。倘若平臺中沒有適合的風(fēng)險事件，則需要結(jié)合工作分解結(jié)構(gòu)-風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)(WBS-RBS)風(fēng)險識別法對風(fēng)險事件進行輔助辨別。

工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)是指根據(jù)項目管理的需要，按照逐層分解的方法將一個工程項目所有工作內(nèi)容進行分解。以基坑工程施工為例，將其施工內(nèi)容逐層分解至工序，如圖1所示。

圖1 基坑工程WBS分解結(jié)構(gòu)

風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)(RBS)是指按照類別將項目風(fēng)險源進行逐級分解。同樣以基坑工程施工為例，其風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 基坑工程RBS分解結(jié)構(gòu)

以WBS“工序”層為行向量、以RBS“基本風(fēng)險源”為列向量進行耦合，即可識別出項目所有風(fēng)險。經(jīng)耦合得到基坑施工風(fēng)險指標(biāo)體系，見表1。

表1 基坑施工風(fēng)險指標(biāo)體系表

(續(xù))

2.2 風(fēng)險評價

完成風(fēng)險識別工作后，運用平臺搭載的LECD評價法對識別出的風(fēng)險進行評價。LECD評價法的步驟是：①邀請專家對每一種風(fēng)險發(fā)生的概率(L)、人體暴露在這種風(fēng)險環(huán)境中的頻繁程度(E)、風(fēng)險事故發(fā)生后造成的損失程度(C)三個風(fēng)險參數(shù)進行評分；②由式(1)計算得出危險值(D)；③根據(jù)D值與風(fēng)險等級的對應(yīng)關(guān)系(表2)，即可得到每一風(fēng)險事件的風(fēng)險等級。

表2 危險值等級標(biāo)準(zhǔn)

D=L×E×C

(1)

在實踐中應(yīng)用上述風(fēng)險評價方法存在兩個方面的問題：

(1)多名專家針對同一風(fēng)險事件給出的風(fēng)險參數(shù)值不一致甚至存在較大分歧，如何確定最終的風(fēng)險參數(shù)值成為一個不可回避的問題。為解決此問題，本文運用OWA算子對各名專家給出的風(fēng)險參數(shù)值進行加權(quán)處理。

OWA算子是Ordered-Weighted-Averaging的簡稱[11]，其原理是首先將原始數(shù)據(jù)進行二次排序得到一組向量值，然后根據(jù)這組向量值進行賦權(quán)計算，從而在一定程度上弱化極值對評價結(jié)果的影響。以風(fēng)險參數(shù)L為例，運用OWA算子對各名專家的評分進行加權(quán)處理步驟如下：

1)邀請專家對某一風(fēng)險事件的風(fēng)險參數(shù)L進行評分，得到風(fēng)險評分向量AL(a1，a2，…，an)。其中，n是專家的數(shù)量；an是第n名專家對風(fēng)險參數(shù)L的評分值。

(2)

4)運用式(3)對風(fēng)險參數(shù)的評價值進行加權(quán)計算，如下

風(fēng)險參數(shù)E、C的加權(quán)處理方法同上，不再贅述。

(2)傳統(tǒng)的LECD法要求專家給出的風(fēng)險參數(shù)值為一精確的數(shù)值，但實際上由于專家自身經(jīng)驗及認(rèn)知上的局限性，給出用精確數(shù)表示的風(fēng)險參數(shù)值是非常困難甚至是不可能的。因此，本文將專家給出的風(fēng)險評分用三角模糊數(shù)表達，并建立各風(fēng)險參數(shù)的風(fēng)險等級與模糊數(shù)的對應(yīng)關(guān)系，見表3、表4、表5。

表3 參數(shù)L的等級與三角模糊數(shù)關(guān)系列表

表4 參數(shù)E的等級與三角模糊數(shù)關(guān)系列表

表5 參數(shù)C的等級與三角模糊數(shù)關(guān)系列表

2.3 風(fēng)險控制

得出各風(fēng)險事件的風(fēng)險評價等級之后，便可通過平臺提供的風(fēng)險管控系統(tǒng)對風(fēng)險事件進行控制。具體步驟為：

(1)在平臺界面選擇風(fēng)險管控界面，運用系統(tǒng)歸納所屬工程的風(fēng)險清單，清單內(nèi)容包括但不限于風(fēng)險點名稱、風(fēng)險描述、事故類型、風(fēng)險等級等信息，并規(guī)劃出對應(yīng)的責(zé)任區(qū)域及管控措施等信息。

(2)運用系統(tǒng)統(tǒng)計各等級的風(fēng)險數(shù)量，形成風(fēng)險走勢圖及風(fēng)險類別占比圖，以提高作業(yè)人員對事件的關(guān)注度。

(3)通過系統(tǒng)向風(fēng)險處理責(zé)任人發(fā)布風(fēng)險告知卡和可視化技術(shù)交底等內(nèi)容，以實現(xiàn)對風(fēng)險事件進行及時管控的目的。

3 案例分析

3.1 工程概況

監(jiān)利市人民醫(yī)院內(nèi)科綜合樓項目是一幢地下2層、地上24層的框剪建筑，其基坑大致呈矩形，長184.6m、寬54.1m，開挖深度10.1～13.6m?；又苓吘o鄰眾多建筑物及道路，東側(cè)道路距離基坑內(nèi)邊線僅約1.3m，基坑重要性等級為一級?；又ёo以支護樁為主要維護結(jié)構(gòu)，坑內(nèi)設(shè)置內(nèi)支撐以提高維護結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，圍護結(jié)構(gòu)外設(shè)有三軸攪拌樁用以形成止水帷幕。

3.2 風(fēng)險識別

結(jié)合本項目基坑施工的具體情況，運用WBS-RBS耦合的方法對本基坑工程施工的風(fēng)險進行識別，并將識別出的風(fēng)險按要求錄入平臺。在平臺中錄入的風(fēng)險內(nèi)容包括分部分項工程/作業(yè)任務(wù)、作業(yè)活動及內(nèi)容、風(fēng)險描述、潛在事故類型、區(qū)域/部位、具體責(zé)任區(qū)域、有效時間等。

3.3 風(fēng)險評價

邀請項目部10名技術(shù)人員對所識別出風(fēng)險事件的風(fēng)險參數(shù)進行打分，其中，L、E打分區(qū)間為[0，10]，C的打分區(qū)間為[0，100]。以基坑工程-降排水-降水為例，其對應(yīng)的風(fēng)險因子是水位較高，未能及時采取有效降水措施，而本項目地處于江漢平原，土質(zhì)多為淤泥，臨近長江且施工季節(jié)為夏季，基坑降水量大，易產(chǎn)生流砂管涌現(xiàn)象。10名技術(shù)人員對該風(fēng)險事件的評分結(jié)果見表6。

表6 技術(shù)人員評分結(jié)果

由表3～表5可知，參數(shù)L隸屬于四級風(fēng)險的程度為0.8，隸屬于五級風(fēng)險的程度為0.2；參數(shù)E隸屬于四級風(fēng)險的程度為0.14，隸屬于五級風(fēng)險的程度為0.86；參數(shù)C隸屬于四級風(fēng)險的程度為0.34，隸屬于五級風(fēng)險的程度為0.66。進一步，由式(1)計算得出該風(fēng)險事件隸屬于三級風(fēng)險的程度為3.81%，隸屬于四級風(fēng)險的程度為24.34%，隸屬于五級風(fēng)險的程度為71.85%。

完成所有風(fēng)險事件的風(fēng)險評價后，即可在平臺上建立風(fēng)險清單，清單內(nèi)容應(yīng)包括風(fēng)險點名稱、風(fēng)險描述、風(fēng)險等級和責(zé)任人等。

3.4 風(fēng)險控制

對于風(fēng)險等級較高的作業(yè)活動，應(yīng)及時采取相應(yīng)的控制措施，避免事故發(fā)生。以基坑-降排水-降水為例，在風(fēng)險評價工作中，判定該作業(yè)任務(wù)隸屬于重大風(fēng)險等級的概率較大，需立即對該作業(yè)任務(wù)采取管控，從人、機、料、法、環(huán)5個方面制定相應(yīng)的風(fēng)險管控措施。

(1)人員方面。①加強人員培訓(xùn)，要求管理人員將每日巡檢落實到位，及時排查隱患位置；②增強作業(yè)人員個人安全意識，在事故發(fā)生時第一時間采取有效自救方式。

(2)機械設(shè)備方面。①落實降水井的每日維護檢查，避免設(shè)備損毀導(dǎo)致地下水水位回升；②設(shè)置備用電路，避免因停電而無法及時降水。

(3)物料方面。做好材料進場驗收，防止材料不合格導(dǎo)致降水工作停止。

(4)管理方面。①編制專項施工方案，對開挖深度范圍內(nèi)有地下水的必須設(shè)置井點降水；②開挖過程中及開挖結(jié)束后檢查坑底有無明水；③現(xiàn)場設(shè)置應(yīng)急搶險物資。

(5)環(huán)境方面。根據(jù)氣候情況合理調(diào)整降水量。

同時，采用BIM視屏動畫的形式對坑底作業(yè)人員進行安全技術(shù)交底，并發(fā)放風(fēng)險告知卡。

4 結(jié)語

本文提出一種基于數(shù)字項目管理平臺的風(fēng)險管控方法，并將該方法運用于某深基坑施工項目，取得如下效果：

(1)通過數(shù)字項目管理平臺將工作分解結(jié)構(gòu)與風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)快速整合，改變了以往通過建立耦合矩陣進行風(fēng)險識別的方式，提高了風(fēng)險識別效率。

(2)在邀請專家進行風(fēng)險參數(shù)評分時，通過引入OWA算子賦權(quán)方法可以降低專家主觀因素對風(fēng)險評價結(jié)果的不利影響。同時，將專家的評分用模糊數(shù)表達，使得最終的風(fēng)險評價結(jié)果更加客觀。

(3)通過數(shù)字項目管理平臺可以更方便地建立風(fēng)險清單、明確風(fēng)險等級，有效避免傳統(tǒng)人為整理漏項錯項的問題，并通過責(zé)任區(qū)域劃分及風(fēng)險追蹤提高風(fēng)險管控質(zhì)量。