基于模糊理论的施工风险量化与评价

李衍赫

摘要：研究运用模糊理论对铁路隧道和桥梁施工风险进行评价。基于事故原因和系统安全理论，系统分析了铁路隧道和桥梁施工的各种风险，并将其归为五类：施工组织风险、人力材料设备风险、施工环境风险、施工技术风险和特殊風险。量化了各项风险的损失结果和损失概率并引入了风险附加值。同时引入专家权值Wp、平均风险评分Avgf、高风险率 Phf、极高风险率 Phfst等指标来综合评定项目风险。最终实现了基于模糊理论的施工风险评价方案，对保障施工顺利进行和完善风险应对策略具有借鉴意义。

Abstract： The fuzzy theory is utilized to evaluate the risk of railway tunnels and bridge construction. Based on the accident cause and system safety theory， the various risks of railway tunnel and bridge construction are systematically analyzed and classified into five categories： construction organization risk， human material equipment risk， construction environmental risk， construction technology risk and special risk. The loss results and loss probabilities of each risk are quantified and the risk added value is introduced. At the same time， the expert weight Wp， the average risk score Avgf， the high risk rate Phf， and the extremely high risk rate Phfst are introduced to comprehensively assess the project risk. Finally， the construction risk assessment scheme based on fuzzy theory is realized， which can be used as reference for ensuring smooth construction and improving risk response strategies.

关键词：模糊理论;风险评价;风险损失结果;风险损失概率

Key words： fuzzy theory;risk evaluation;risk loss result;risk loss probability

中图分类号：U213.2+1                                文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）11-0036-03

0  引言

随着国内经济的快速发展，我国持续强化基础建设投资，尤其是铁路交通基础设施建设。完善基础设施建设，不仅能够拉动国内经济，同时有效带动了当地人民脱贫致富。2011年至2013年的中国水泥使用量为66亿吨，超过了美国1901年至2000年的44亿吨水泥使用量总和[1]。在当前经济发展模式使得经济面临巨大下行压力条件下，中央提出了“三去一降一补”的工作部署，其中加强基础设施建设成为首要重点工作。由此可知，铁路及公路交通基础设施建设将迎来大量资金投入。为了开发偏远山区和改善城际交通，基础设施建设重点放在了偏远山区和城市地下轨道交通，因而不可避免的涉及到众多复杂的桥梁和铁路隧道施工[1-2]，这必将对铁路施工风险辨别及相应安全管理提出了更高要求。

基于风险评估实现施工过程实时风险管理，能够有效辨别施工危险程度并做好预防措施，提高人员安全，杜绝安全事故。针对基础设施建设施工周期内的风险评估，国内外学者采用不同风险评估指标开展了大量的研究工作。Sangous Lee 和Daniel W. Halpin在公路建设施工过程中研究了多因素耦合作用下的安全事故率，提出模糊数学理论能够有效解决安全管理问题[3]。随着内外专家的相互交流，国外施工安全评估理论和方法的引起，对国内建立风险评价系统提到了积极的推动作用。定量风险评价（QRA）、概率分先评估（PRA）、分析层次分析（AHP）、模糊综合评价、以及AHP-模糊综合评价等风险评价系统建立起来，有效的促进了各行各业施工安全管理[4-8]，尤其是在航空、油田开发、煤矿开采、公路建设等方面[9-13]。大量的研究成果表明，模糊数学理论是应用在解决安全管理问题上产生了良好的经济效益和社会效益。

完备的施工风险评价体系能够有效辨别施工风险，保证施工进度规划的合理性、安全管理的有效性和安全措施的可行性，完善施工风险应对策略和应急预案措施，降低施工风险突发概率，减少人员伤亡和财产损失[3]。本文基于针对模糊理论风险评估的研究成果，探讨了在施工风险评价指标下，铁路桥梁、隧道施工风险评价体系，并对铁路隧道和桥梁施工风险进行评价。

1  铁路桥梁、隧道施工风险分类分析

依据事故原因统计和系统安全理论，将施工风险分为以下五类：施工组织风险、人力材料设备风险、施工环境风险、施工技术风险和特殊风险[14]，如图1所示。

施工组织风险包含：安全技术交底风险，安全生产责任风险，安全生产教育风险，安全生产技术风险，安全生产资料风险、安全制度风险、安全组织机构风险、安全文化建设风险、施工现场布置风险、现场出现险情的处理现场安全标示风险、监理风险、执行风险等。

人力材料设备风险包含：施工人员对机械的操作熟练程度风险、施工人员技术考核合格率风险、施工人员工作态度风险、施工人员安全意识风险、施工管理人员的经验风险、材料的保存风险、材料状态风险、材料达标风险、材料合理运用风险、机械设备质量合格率风险、机械设备操作说明完整率风险、机械设备相对老化程度风险、机械设备安全标示风险、现场消防设备风险等。

施工环境风险包含：气象条件风险、水文地质风险、空间障碍物风险等。

施工技术风险包含：安全专项方案风险、设计技术风险、新工艺不确定性风险、变形监控风险等。

特殊风险包含：模板风险、高处作业风险、脚手架风险、临时用电风险等。

通过明确定义以上五类风险险，可以用于后续定量分析，并且结合专家评价法对铁路路基施工进行风险损失后果评价。

2  施工风险损失评分标准

结合现场施工过程的具体情况，运用定量计算分析和专家打分法[4]，将施工风险损失结果分为轻微损失、一般损失、较大损失、严重损失和毁灭性损失5类，分别对应1至5分;将施工风险损失概率分为很不可能、不可能、偶然、可能、很可能5类，分别对应1至5分。对于每一类施工风险，可以根据施工风险损失结果评分和施工风险损失概率评分，结合施工风险损失结果、施工风险附加值、施工风险损失概率和风险附加值计算得到某一特定施工风险的风险损失评分。

Sc（si）和Sp（qi）的确定过程如下：风险损失结果风险附加值是风险损失结果的因变量，风险损失概率风险附加值是风险损失概率的因变量。对于这两个系数的取值，本文采用专家评价法进行确定，通过对20位工程技术专家的问卷调查，计算平均值后取整以利于后期计算，风险损失结果为“轻微损失”、“一般损失”、“较大损失”、“严重损失”和“毁灭性损失”时对应的风险附加值为0、2、4、7、10，风险损失概率为“很不可能”、“不可能”、“偶然”、“可能”、“很可能”时对应的风险附加值为0、2、4、7、10。

计算后的风险损失评分见表1。

对表1中的评级进行分析：

①表中浅灰色方格表示低风险（施工风险损失评分为1、4者），此类风险允许忽略，不需采取风险处理和监测措施;表1中灰色方格表示中度风险（风险损失评分为7、8、11、12、15者），此类施工风险可接受，一般不需采取施工风险进行必要的预防措施，但需予以安全监测并强化安全管理;

②表中深灰色方格表示高风险（施工风险损失评分为17、22、23者），不期望有此类风险，必须采取施工风险处理措施降低施工风险，强化安全监测与风险管理，使降低风险的成本与提高施工安全性达到经济效益的平衡;

③表中黑色方格表示超高风险（施工风险损失评分为29、30、37、45者），此类施工风险不可接受，必须高度重视并采用影响措施予以避免，否则将不惜代价将施工风险至少降低至不期望程度。

根据表1所列施工风险值基本数据，从偏于施工安全的角度出发：Fi？燮4，视为低风险;423，视为超高风险。在铁路桥梁或者隧道施工过程中，可以明确得到每一项风险的风险损失的具体评分，按照这一标准可实现施工风险的分级管理，不仅提高了工程施工效率，同时还能有效保障施工过程安全性。

3  施工风险损失加权平均评分和施工风险综合评价

在施工风险损失评分标准明确之后，需要确定各项指标权重，进行施工风险的综合评价。基于专家打分进行定量评估时，各专家工程知识背景、风险评估经验以及评估能力对风险的评价存在差异。因此，在确定某项施工风险评价值时，纳入专家权值（Wp），即采用加权平均评分，有效提高风险评价的准确性。

平均风险评分Avgf和高风险率Phf、超高风险率Phfst是对铁路项目施工全周期的完整性风险评价指标，可作为加强铁路施工安全管理的基本理论依据。在对所施工项目全周期的平均风险评分和高风险率Phf、超高风险率Phfst进行排序后，排名居前者为铁路施工安全重点检查督促对象。随着铁路施工进度的不断推进，各项施工风险发生概率及严重程度等也不断发生变化。在采取相应有效的施工风险评估和安全处理措施后，原风险得到有效控制的同时，又可能导致新的施工风险。因此，铁路施工阶段应开展风险动态评估和与其相适应的安全管理策略。

综上所述，基于模糊理论的施工安全风险评价体系归纳为图2所示。

4  结论

本文基于模糊理论，探讨了铁路隧道和桥梁各类施工风险评价体系。通过专家打分策略和分析计算方法，分析了单项风险评价策略，建立了施工项目综合风险评价体系。该研究为铁路隧道及桥梁施工风险动态评估和施工安全管理提供了理论依据，对提高其施工周期内风险控制与安全管理具有重要的借鉴意义和应用价值。

参考文献：

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