R=P×C法評價水下盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險摘 要:根據(jù)工程風(fēng)險評價的基本原理,針對水下盾構(gòu)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(fēng)險進行定級評估的方法,其主要原理是將定性和定量結(jié)合起來,正確定位各個風(fēng)險因素,從而指導(dǎo)風(fēng)險控制和管理.并以長江隧道工程為例,闡述了R=P×C風(fēng)險定級法的具體應(yīng)用.關(guān)鍵詞:風(fēng)險評價; 模糊綜合評價; 風(fēng)險定級; 盾構(gòu)隧道; 施工風(fēng)險 盾構(gòu)法主要應(yīng)用于地下隧道工程,由于地下和水底工程地質(zhì)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(fēng)險因素,這些因素如果處理不當(dāng)就可能產(chǎn)生嚴(yán)重后果.對盾構(gòu)隧道施工存在的各種風(fēng)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(fēng)險控制,防止風(fēng)險事件的發(fā)生,具有十分重要的意義. 工程項目風(fēng)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(quán)衡風(fēng)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(fēng)險進行客觀量度的基礎(chǔ)上,沒有體現(xiàn)風(fēng)險評價過程中專家的作用,且系統(tǒng)性不強,對風(fēng)險大小的描述比較模糊,缺少直觀的結(jié)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(gòu)法的武漢長江水下隧道工程的施工風(fēng)險進行分析和定級評價,其結(jié)果可供隧道工程施工風(fēng)險控制參考.1R=P×C定級法 R=P×C定級法是綜合考慮風(fēng)險因素發(fā)生概率和風(fēng)險后果,給風(fēng)險定級的一種方法,其中,R表示風(fēng)險;P表示風(fēng)險因素發(fā)生的概率;C表示風(fēng)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(fēng)險因素發(fā)生概率和風(fēng)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(jié)合的方法,是目前國內(nèi)外比較推崇的一種風(fēng)險評價方法,采用此法對建設(shè)工程項目風(fēng)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(fēng)險因素. b.根據(jù)實際情況,并借鑒以往類似建設(shè)工程項目風(fēng)險管理的經(jīng)驗,分析各個風(fēng)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(fēng)險因素劃分后果等級;一般劃分為5個等級(災(zāi)難性、重大、嚴(yán)重、中等、輕微),通過定量計算確定各個風(fēng)險因素的后果等級C. d.最后綜合風(fēng)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(fēng)險評估矩陣,確定各個風(fēng)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(fēng)險管理和風(fēng)險控制.2施工風(fēng)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(shù)要求高,在施工中潛在風(fēng)險因素多,施工風(fēng)險管理難度大.結(jié)合長江隧道工程特殊的地理位置、工程地質(zhì)水文以及盾構(gòu)法施工技術(shù)的特點等,參考國內(nèi)外類似工程隧道施工經(jīng)驗,在風(fēng)險識別的基礎(chǔ)上,采用專家調(diào)查法和層次分析法識別出長江隧道工程在采用盾構(gòu)進行施工時主要有以下15種風(fēng)險因素:地質(zhì)預(yù)測預(yù)報準(zhǔn)確性(u1)、盾構(gòu)機適應(yīng)性和可靠性(u2)、盾構(gòu)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(gòu)江底段可能換刀(u7)、盾構(gòu)隧道襯補強度不夠(u8)、盾構(gòu)的推進控制不當(dāng)(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(xì)砂層聯(lián)絡(luò)通道施工(u13)、基坑失穩(wěn)(u14)及隧道透水(u15).3施工風(fēng)險定級評價3.1風(fēng)險事件及其發(fā)生的概率確定 對長江隧道工程施工風(fēng)險進行評價,分析并找出施工階段可能發(fā)生的主要風(fēng)險,并確定這些主要風(fēng)險發(fā)生的概率,是R=P×C風(fēng)險定級法的第一步.通過對武漢長江隧道工程風(fēng)險的分析,得出了工程可能發(fā)生的15種主要風(fēng)險因素,采用專家調(diào)查法和層次分析法得出這些主要風(fēng)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(fēng)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(fēng)險因素的集合,即U={u1,u2,…,un}. b. 給定各因素的權(quán)重.由于評價指標(biāo)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(biāo)層的權(quán)重,一般用權(quán)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(jié)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(guān)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(guān)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(biāo)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(jié)果為B=A·R. 用模糊綜合評價法對長江隧道工程施工風(fēng)險進行評價時,具體計算過程如下. a.確定風(fēng)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(fēng)險,將這些風(fēng)險事件構(gòu)成集合,就形成風(fēng)險事件因素集U={u1,u2,…,u15}.評價風(fēng)險事件產(chǎn)生的后果,一般分成五種情況,這五種情況就構(gòu)成了長江隧道工程風(fēng)險事件的后果評語集V={災(zāi)難性(v1),重大(v2),嚴(yán)重(v3),中等(v4),輕微(v5)}. b.確定參評風(fēng)險事件因素權(quán)重值.參評風(fēng)險事件因素權(quán)重值的確定,就是確定風(fēng)險事件因素的權(quán)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(fēng)險事件評分后,取其平均值,求得各參評因素權(quán)重值(表2),則參評風(fēng)險事件因素的權(quán)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(guān)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(guān)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(guān)人員組成投票小組,按照評語等級分級標(biāo)準(zhǔn),在每項評價因素的m個等級中進行投票,最后以百分?jǐn)?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(fēng)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(fēng)險定級 表4是R=P×C風(fēng)險定級法的工程災(zāi)害風(fēng)險評估矩陣,表中數(shù)值和字母的組合就是表示風(fēng)險事件的P和C的組合.根據(jù)表4,對工程風(fēng)險事件的P·C組合進行分級,從表5中可以看出,每一級風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)險事件的等級(表6). 確定了風(fēng)險因素的等級后,就可以將對風(fēng)險因素抽象的認(rèn)識變成定量的具體的認(rèn)識,根據(jù)風(fēng)險的級別確定風(fēng)險控制的重點,結(jié)合各個風(fēng)險因素發(fā)生的概率和產(chǎn)生的后果擬定合理的風(fēng)險管理和控制計劃,讓風(fēng)險管理的目標(biāo)明確化,實現(xiàn)合理經(jīng)濟的風(fēng)險管理.4結(jié) 語 大型水底隧道工程,由于其地質(zhì)環(huán)境的特殊性,在施工階段可能存在各種各樣的風(fēng)險,如果對風(fēng)險事件的認(rèn)識和分析僅僅局限于其外在表象,那么風(fēng)險管理將無從著手.從紛繁復(fù)雜的風(fēng)險表象中,找出風(fēng)險事件發(fā)生的概率以及其發(fā)生后造成后果的嚴(yán)重程度,用定量方法將這兩者結(jié)合起來,正確定位各個風(fēng)險因素,從而采取合適的策略有效控制和管理風(fēng)險.參考文獻[1] 易萍麗.現(xiàn)代隧道設(shè)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(dá)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(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,1998.[4] 王新洲,王樹良.模糊綜合法在土地定級中的應(yīng)用[J].武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報,1997,(1):42-45.
3.2用模糊綜合評價法對風(fēng)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(fēng)險因素的集合,即U={u1,u2,…,un}. b. 給定各因素的權(quán)重.由于評價指標(biāo)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(biāo)層的權(quán)重,一般用權(quán)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(jié)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(guān)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(guān)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(biāo)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(jié)果為B=A·R. 用模糊綜合評價法對長江隧道工程施工風(fēng)險進行評價時,具體計算過程如下. a.確定風(fēng)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(fēng)險,將這些風(fēng)險事件構(gòu)成集合,就形成風(fēng)險事件因素集U={u1,u2,…,u15}.評價風(fēng)險事件產(chǎn)生的后果,一般分成五種情況,這五種情況就構(gòu)成了長江隧道工程風(fēng)險事件的后果評語集V={災(zāi)難性(v1),重大(v2),嚴(yán)重(v3),中等(v4),輕微(v5)}. b.確定參評風(fēng)險事件因素權(quán)重值.參評風(fēng)險事件因素權(quán)重值的確定,就是確定風(fēng)險事件因素的權(quán)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(fēng)險事件評分后,取其平均值,求得各參評因素權(quán)重值(表2),則參評風(fēng)險事件因素的權(quán)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(guān)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(guān)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(guān)人員組成投票小組,按照評語等級分級標(biāo)準(zhǔn),在每項評價因素的m個等級中進行投票,最后以百分?jǐn)?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(fēng)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(fēng)險定級 表4是R=P×C風(fēng)險定級法的工程災(zāi)害風(fēng)險評估矩陣,表中數(shù)值和字母的組合就是表示風(fēng)險事件的P和C的組合.根據(jù)表4,對工程風(fēng)險事件的P·C組合進行分級,從表5中可以看出,每一級風(fēng)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(fēng)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(fēng)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(fēng)險事件的等級(表6). 確定了風(fēng)險因素的等級后,就可以將對風(fēng)險因素抽象的認(rèn)識變成定量的具體的認(rèn)識,根據(jù)風(fēng)險的級別確定風(fēng)險控制的重點,結(jié)合各個風(fēng)險因素發(fā)生的概率和產(chǎn)生的后果擬定合理的風(fēng)險管理和控制計劃,讓風(fēng)險管理的目標(biāo)明確化,實現(xiàn)合理經(jīng)濟的風(fēng)險管理.4結(jié) 語 大型水底隧道工程,由于其地質(zhì)環(huán)境的特殊性,在施工階段可能存在各種各樣的風(fēng)險,如果對風(fēng)險事件的認(rèn)識和分析僅僅局限于其外在表象,那么風(fēng)險管理將無從著手.從紛繁復(fù)雜的風(fēng)險表象中,找出風(fēng)險事件發(fā)生的概率以及其發(fā)生后造成后果的嚴(yán)重程度,用定量方法將這兩者結(jié)合起來,正確定位各個風(fēng)險因素,從而采取合適的策略有效控制和管理風(fēng)險.參考文獻[1] 易萍麗.現(xiàn)代隧道設(shè)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(dá)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(nóng)業(yè)大學(xué)資源環(huán)境學(xué)院,1998.[4] 王新洲,王樹良.模糊綜合法在土地定級中的應(yīng)用[J].武漢測繪科技大學(xué)學(xué)報,1997,(1):42-45.
