R=P×C法評價水下盾構隧道施工風險摘 要:根據(jù)工程風險評價的基本原理,針對水下盾構隧道施工的特點,提出了一種可以對水下隧道工程的施工風險進行定級評估的方法,其主要原理是將定性和定量結合起來,正確定位各個風險因素,從而指導風險控制和管理.并以長江隧道工程為例,闡述了R=P×C風險定級法的具體應用.關鍵詞:風險評價; 模糊綜合評價; 風險定級; 盾構隧道; 施工風險 盾構法主要應用于地下隧道工程,由于地下和水底工程地質環(huán)境的不確定性,使得在隧道施工時存在很多不確定的風險因素,這些因素如果處理不當就可能產(chǎn)生嚴重后果.對盾構隧道施工存在的各種風險進行評價和定級,從而采取各種合適的針對性措施,實施風險控制,防止風險事件的發(fā)生,具有十分重要的意義. 工程項目風險評價的方法主要有檢查表式綜合評價法、優(yōu)良可劣評價法、道氏指數(shù)法以及權衡風險法等,這些評價方法大多建立在對工程項目所存在的各類風險進行客觀量度的基礎上,沒有體現(xiàn)風險評價過程中專家的作用,且系統(tǒng)性不強,對風險大小的描述比較模糊,缺少直觀的結論,不便于決策者做出進一步的決策.本文采用R=P×C定級法對采用盾構法的武漢長江水下隧道工程的施工風險進行分析和定級評價,其結果可供隧道工程施工風險控制參考.1R=P×C定級法 R=P×C定級法是綜合考慮風險因素發(fā)生概率和風險后果,給風險定級的一種方法,其中,R表示風險;P表示風險因素發(fā)生的概率;C表示風險因素發(fā)生時可能產(chǎn)生的后果.P×C不是簡單意義的相乘,而是表示風險因素發(fā)生概率和風險因素產(chǎn)生后果的級別的組合.R=P×C定級法是一種定性與定量相結合的方法,是目前國內外比較推崇的一種風險評價方法,采用此法對建設工程項目風險因素實施定級步驟如下. a.找出工程項目存在的各種主要風險因素. b.根據(jù)實際情況,并借鑒以往類似建設工程項目風險管理的經(jīng)驗,分析各個風險因素的發(fā)生概率,得出發(fā)生概率P. c.根據(jù)發(fā)生后可能產(chǎn)生的后果,對人、環(huán)境和工程項目本身造成影響的程度,采用定量計算的方法給這些風險因素劃分后果等級;一般劃分為5個等級(災難性、重大、嚴重、中等、輕微),通過定量計算確定各個風險因素的后果等級C. d.最后綜合風險因素的影響程度等級C和其發(fā)生的概率P,將兩者組合起來,參照R=P×C定級方法的風險評估矩陣,確定各個風險因素的等級并制定不同的方案,用比較合理的措施實施風險管理和風險控制.2施工風險識別 武漢長江隧道,被稱為“萬里長江第一隧”,是目前長江上正在進行的首條穿越長江江底的過江隧道.該項目工程量大、工期長,且在江底施工,施工難度大,技術要求高,在施工中潛在風險因素多,施工風險管理難度大.結合長江隧道工程特殊的地理位置、工程地質水文以及盾構法施工技術的特點等,參考國內外類似工程隧道施工經(jīng)驗,在風險識別的基礎上,采用專家調查法和層次分析法識別出長江隧道工程在采用盾構進行施工時主要有以下15種風險因素:地質預測預報準確性(u1)、盾構機適應性和可靠性(u2)、盾構進出洞(u3)、開挖面失穩(wěn)(u4)、盾尾密封失效(u5)、軟硬不均且差異性較大地層施工(u6)、盾構江底段可能換刀(u7)、盾構隧道襯補強度不夠(u8)、盾構的推進控制不當(u9)、較大的地層損失及不均勻沉降(u10)、開挖面有障礙物(u11)、隧道上浮(u12)、高水位粉細砂層聯(lián)絡通道施工(u13)、基坑失穩(wěn)(u14)及隧道透水(u15).3施工風險定級評價3.1風險事件及其發(fā)生的概率確定 對長江隧道工程施工風險進行評價,分析并找出施工階段可能發(fā)生的主要風險,并確定這些主要風險發(fā)生的概率,是R=P×C風險定級法的第一步.通過對武漢長江隧道工程風險的分析,得出了工程可能發(fā)生的15種主要風險因素,采用專家調查法和層次分析法得出這些主要風險事件發(fā)生的概率范圍(表1).
3.2用模糊綜合評價法對風險事件后果排序 模糊綜合評價法(FuzzyComprehensiveEvaluation,簡稱FCE),可以分為單因素模糊評價和多層次模糊評價,這里只介紹單因素的模糊評價方法,其評價過程如下. a.確定因素集.因素集為各種風險因素的集合,即U={u1,u2,…,un}. b. 給定各因素的權重.由于評價指標體系具有明顯的層次性,可采用層次分析法或由專家確定各指標層的權重,一般用權重向量A={a1,a2, …,an}表示. c.建立評價等級集.評價等級集是評價者對評價對象可能做出的各種評價結果所組成的集合,即V=(V1,V2,…,Vn).這里,由十位專家組成評價小組,評價等級分為5級,即V={很好,好,一般,差,很差}.d.確定隸屬關系,建立模糊評價矩陣.從U到V的一個模糊映射,可以確定一個模糊關系R,它可表示為 R={rij|i=1,2,…n;j=1,2,…,m},(1) 式中,rij為隸屬度,即第i個指標隸屬于第j個評價等級的程度. e.進行模糊矩陣的運算,得到模糊綜合評價結果為B=A·R. 用模糊綜合評價法對長江隧道工程施工風險進行評價時,具體計算過程如下. a.確定風險事件集和后果評語集兩個論域.前面已經(jīng)找出了長江隧道工程施工階段的15種主要風險,將這些風險事件構成集合,就形成風險事件因素集U={u1,u2,…,u15}.評價風險事件產(chǎn)生的后果,一般分成五種情況,這五種情況就構成了長江隧道工程風險事件的后果評語集V={災難性(v1),重大(v2),嚴重(v3),中等(v4),輕微(v5)}. b.確定參評風險事件因素權重值.參評風險事件因素權重值的確定,就是確定風險事件因素的權重向量距陣A.本文主要采用0-1評分累計法,即經(jīng)過專家對每個風險事件評分后,取其平均值,求得各參評因素權重值(表2),則參評風險事件因素的權重向量為A={a1,a2,…,a15}={0.124,0.072,0.01,0.124,0.072,0.03,0.072,0.072,0.03,0.03,0.01,0.03,0.072,0.124,0.124}. c.計算模糊關系距陣R.作為從U到V的一個模糊映射,可以確定一個模糊關系R,它可以表示為一個模糊矩陣(式(1)).rij可以通過專家投票百分比法確定,即由專家及有關人員組成投票小組,按照評語等級分級標準,在每項評價因素的m個等級中進行投票,最后以百分數(shù)確定rij.通過專家投票,經(jīng)統(tǒng)計和計算,就可以得出模糊距陣R.以計算r11為例,專家30人中,對評價因素u1的5個評語中,投V1的有25人,則r11=25/30=0.833.依此類推,可計算得到R矩陣的其他因素,得到R為 根據(jù)計算的綜合評價值,用五個區(qū)間將長江隧道工程的15種風險事件因素納入上述后果評語集V定義的五個級別,具體劃分情況見表3.3.3風險定級 表4是R=P×C風險定級法的工程災害風險評估矩陣,表中數(shù)值和字母的組合就是表示風險事件的P和C的組合.根據(jù)表4,對工程風險事件的P·C組合進行分級,從表5中可以看出,每一級風險水平都有多個P和C的組合情況. 通過前面的分析和計算,得出長江隧道工程施工階段可能發(fā)生的主要風險事件發(fā)生的概率以及發(fā)生后造成后果的等級,將每個風險事件的概率和后果等級組合起來,再參照表5,就可以確定每個風險事件的等級(表6). 確定了風險因素的等級后,就可以將對風險因素抽象的認識變成定量的具體的認識,根據(jù)風險的級別確定風險控制的重點,結合各個風險因素發(fā)生的概率和產(chǎn)生的后果擬定合理的風險管理和控制計劃,讓風險管理的目標明確化,實現(xiàn)合理經(jīng)濟的風險管理.4結 語 大型水底隧道工程,由于其地質環(huán)境的特殊性,在施工階段可能存在各種各樣的風險,如果對風險事件的認識和分析僅僅局限于其外在表象,那么風險管理將無從著手.從紛繁復雜的風險表象中,找出風險事件發(fā)生的概率以及其發(fā)生后造成后果的嚴重程度,用定量方法將這兩者結合起來,正確定位各個風險因素,從而采取合適的策略有效控制和管理風險.參考文獻[1] 易萍麗.現(xiàn)代隧道設計與施工[M].北京:中國鐵道出版社,1997.[2] 高渠清.高渠清隧道及地下工程論文選集[M].北京:中國鐵道出版社,1996.[3] 谷達華.城鎮(zhèn)土地定級方法的研究——以安岳縣城鎮(zhèn)為例[D].重慶:西南農業(yè)大學資源環(huán)境學院,1998.[4] 王新洲,王樹良.模糊綜合法在土地定級中的應用[J].武漢測繪科技大學學報,1997,(1):42-45.
3.2用模糊綜合評價法對風險事件后果排序 模糊綜合評價法(FuzzyComprehensiveEvaluation,簡稱FCE),可以分為單因素模糊評價和多層次模糊評價,這里只介紹單因素的模糊評價方法,其評價過程如下. a.確定因素集.因素集為各種風險因素的集合,即U={u1,u2,…,un}. b. 給定各因素的權重.由于評價指標體系具有明顯的層次性,可采用層次分析法或由專家確定各指標層的權重,一般用權重向量A={a1,a2, …,an}表示. c.建立評價等級集.評價等級集是評價者對評價對象可能做出的各種評價結果所組成的集合,即V=(V1,V2,…,Vn).這里,由十位專家組成評價小組,評價等級分為5級,即V={很好,好,一般,差,很差}.d.確定隸屬關系,建立模糊評價矩陣.從U到V的一個模糊映射,可以確定一個模糊關系R,它可表示為 R={rij|i=1,2,…n;j=1,2,…,m},(1) 式中,rij為隸屬度,即第i個指標隸屬于第j個評價等級的程度. e.進行模糊矩陣的運算,得到模糊綜合評價結果為B=A·R. 用模糊綜合評價法對長江隧道工程施工風險進行評價時,具體計算過程如下. a.確定風險事件集和后果評語集兩個論域.前面已經(jīng)找出了長江隧道工程施工階段的15種主要風險,將這些風險事件構成集合,就形成風險事件因素集U={u1,u2,…,u15}.評價風險事件產(chǎn)生的后果,一般分成五種情況,這五種情況就構成了長江隧道工程風險事件的后果評語集V={災難性(v1),重大(v2),嚴重(v3),中等(v4),輕微(v5)}. b.確定參評風險事件因素權重值.參評風險事件因素權重值的確定,就是確定風險事件因素的權重向量距陣A.本文主要采用0-1評分累計法,即經(jīng)過專家對每個風險事件評分后,取其平均值,求得各參評因素權重值(表2),則參評風險事件因素的權重向量為A={a1,a2,…,a15}={0.124,0.072,0.01,0.124,0.072,0.03,0.072,0.072,0.03,0.03,0.01,0.03,0.072,0.124,0.124}. c.計算模糊關系距陣R.作為從U到V的一個模糊映射,可以確定一個模糊關系R,它可以表示為一個模糊矩陣(式(1)).rij可以通過專家投票百分比法確定,即由專家及有關人員組成投票小組,按照評語等級分級標準,在每項評價因素的m個等級中進行投票,最后以百分數(shù)確定rij.通過專家投票,經(jīng)統(tǒng)計和計算,就可以得出模糊距陣R.以計算r11為例,專家30人中,對評價因素u1的5個評語中,投V1的有25人,則r11=25/30=0.833.依此類推,可計算得到R矩陣的其他因素,得到R為 根據(jù)計算的綜合評價值,用五個區(qū)間將長江隧道工程的15種風險事件因素納入上述后果評語集V定義的五個級別,具體劃分情況見表3.3.3風險定級 表4是R=P×C風險定級法的工程災害風險評估矩陣,表中數(shù)值和字母的組合就是表示風險事件的P和C的組合.根據(jù)表4,對工程風險事件的P·C組合進行分級,從表5中可以看出,每一級風險水平都有多個P和C的組合情況. 通過前面的分析和計算,得出長江隧道工程施工階段可能發(fā)生的主要風險事件發(fā)生的概率以及發(fā)生后造成后果的等級,將每個風險事件的概率和后果等級組合起來,再參照表5,就可以確定每個風險事件的等級(表6). 確定了風險因素的等級后,就可以將對風險因素抽象的認識變成定量的具體的認識,根據(jù)風險的級別確定風險控制的重點,結合各個風險因素發(fā)生的概率和產(chǎn)生的后果擬定合理的風險管理和控制計劃,讓風險管理的目標明確化,實現(xiàn)合理經(jīng)濟的風險管理.4結 語 大型水底隧道工程,由于其地質環(huán)境的特殊性,在施工階段可能存在各種各樣的風險,如果對風險事件的認識和分析僅僅局限于其外在表象,那么風險管理將無從著手.從紛繁復雜的風險表象中,找出風險事件發(fā)生的概率以及其發(fā)生后造成后果的嚴重程度,用定量方法將這兩者結合起來,正確定位各個風險因素,從而采取合適的策略有效控制和管理風險.參考文獻[1] 易萍麗.現(xiàn)代隧道設計與施工[M].北京:中國鐵道出版社,1997.[2] 高渠清.高渠清隧道及地下工程論文選集[M].北京:中國鐵道出版社,1996.[3] 谷達華.城鎮(zhèn)土地定級方法的研究——以安岳縣城鎮(zhèn)為例[D].重慶:西南農業(yè)大學資源環(huán)境學院,1998.[4] 王新洲,王樹良.模糊綜合法在土地定級中的應用[J].武漢測繪科技大學學報,1997,(1):42-45.
