基于数字项目管理平台的深基坑施工风险管控

王晟霖 魏道江

(1.湖北荆晟建设工程有限公司，湖北 荆州 434000； 2.湖北文理学院土木工程与建筑学院，湖北 襄阳 441053)

0 引言

在城市建筑密集区域进行深基坑施工，不仅要保证基坑本体的安全，还要考虑基坑施工对周边环境造成的安全影响风险。因此，如何在基坑施工过程中客观地评价风险并及时采取有效的风险应对策略，成为当前业界关注的重要课题。目前比较有代表性的研究成果有：魏道江等[1]使用模糊证据推理方法进行深基坑施工风险评估，突破了风险评估方法不能对评价结果进行信度评价的限制；黄建华等[2-4]基于WBS-RBS法进行风险识别，并采用贝叶斯网络模型和逻辑关系故障树的方法进行风险评价；杨昔阳等[5-7]应用OWA算子，对专家给出的风险评估数进行赋权计算，使得风险评价结果更为客观；Akintoye等[8]指出风险管控方法在建筑施工活动中应用的局限性，并提出对应的解决思路；Li等[9]基于BIM平台，通过建立安全风险识别系统(SRIS)和早期预警系统(SREWS)，对深基坑施工安全状态进行实时监控及风险控制。

深基坑施工风险研究日趋完善，但仍存在以下两方面不足：其一，大部分研究均局限于理论方法的改进，而将理论方法应用于实践还存在不少障碍，尤其是许多方法尚未开发成简单易用的操作软件，导致现场工作人员对这些方法望而却步；其二，尽管已有学者尝试基于BIM技术对深基坑施工风险进行管控，但因软件本身对风险指标的选取和对风险评价值的量化还不完善，若过分依赖软件可能会导致如Zou等[10]学者所描述的结果，即评价工作不可行或评价结果不可信。基于此，本文尝试将由GLD公司开发的数字项目管理平台应用于深基坑施工风险管控，并对平台在风险识别和风险评价方面存在的不足进行改进，以更好地推进深基坑施工风险智能管控。

1 数字项目管理平台概述

本文所探讨的数字项目管理平台是一款将施工现场进行数字化管理的工具，其依托一个平台基础，搭载多种业务模块系统，根据现场情况对各业务模块信息进行完善，从而实现施工项目管理的数字化、智能化、系统化。该平台软件利用数字化、物联网等技术对施工现场的人、机、料、法、环等关键因素进行全面感知和实时互联，将施工管理信息实时传递与留存，以实现业务动态化协同。应用数字项目管理平台对电脑的配置要求为：CPU i5；8G独立显卡；16G内存；500G可用硬盘空间；系统预装Win7 64位及以上系统。

2 基于管理平台的深基坑施工风险管控

本文所用的数字项目管理平台是一款对施工现场进行数字化管理的工具。该平台以基础数据平台为主要核心，同时配备多种业务模块系统，涵盖安全、质量、物资等多个方向，利用数字化、物联网技术对施工项目信息进行全面的感知，从而实现管理的数字化、智能化、系统化,并将施工管理信息进行实时传递与留存，以达成业务动态化协同。

2.1 风险识别

危险源辨识属于平台中安全模块的子级，根据目标项目的实际情况，在平台添加风险界面，选择相应的分部分项工程的风险事件，完成风险识别。倘若平台中没有适合的风险事件，则需要结合工作分解结构-风险分解结构(WBS-RBS)风险识别法对风险事件进行辅助辨别。

工作分解结构(WBS)是指根据项目管理的需要，按照逐层分解的方法将一个工程项目所有工作内容进行分解。以基坑工程施工为例，将其施工内容逐层分解至工序，如图1所示。

图1 基坑工程WBS分解结构

风险分解结构(RBS)是指按照类别将项目风险源进行逐级分解。同样以基坑工程施工为例，其风险分解结构如图2所示。

图2 基坑工程RBS分解结构

以WBS“工序”层为行向量、以RBS“基本风险源”为列向量进行耦合，即可识别出项目所有风险。经耦合得到基坑施工风险指标体系，见表1。

表1 基坑施工风险指标体系表

(续)

2.2 风险评价

完成风险识别工作后，运用平台搭载的LECD评价法对识别出的风险进行评价。LECD评价法的步骤是：①邀请专家对每一种风险发生的概率(L)、人体暴露在这种风险环境中的频繁程度(E)、风险事故发生后造成的损失程度(C)三个风险参数进行评分；②由式(1)计算得出危险值(D)；③根据D值与风险等级的对应关系(表2)，即可得到每一风险事件的风险等级。

表2 危险值等级标准

D=L×E×C

(1)

在实践中应用上述风险评价方法存在两个方面的问题：

(1)多名专家针对同一风险事件给出的风险参数值不一致甚至存在较大分歧，如何确定最终的风险参数值成为一个不可回避的问题。为解决此问题，本文运用OWA算子对各名专家给出的风险参数值进行加权处理。

OWA算子是Ordered-Weighted-Averaging的简称[11]，其原理是首先将原始数据进行二次排序得到一组向量值，然后根据这组向量值进行赋权计算，从而在一定程度上弱化极值对评价结果的影响。以风险参数L为例，运用OWA算子对各名专家的评分进行加权处理步骤如下：

1)邀请专家对某一风险事件的风险参数L进行评分，得到风险评分向量AL(a1，a2，…，an)。其中，n是专家的数量；an是第n名专家对风险参数L的评分值。

(2)

4)运用式(3)对风险参数的评价值进行加权计算，如下

风险参数E、C的加权处理方法同上，不再赘述。

(2)传统的LECD法要求专家给出的风险参数值为一精确的数值，但实际上由于专家自身经验及认知上的局限性，给出用精确数表示的风险参数值是非常困难甚至是不可能的。因此，本文将专家给出的风险评分用三角模糊数表达，并建立各风险参数的风险等级与模糊数的对应关系，见表3、表4、表5。

表3 参数L的等级与三角模糊数关系列表

表4 参数E的等级与三角模糊数关系列表

表5 参数C的等级与三角模糊数关系列表

2.3 风险控制

得出各风险事件的风险评价等级之后，便可通过平台提供的风险管控系统对风险事件进行控制。具体步骤为：

(1)在平台界面选择风险管控界面，运用系统归纳所属工程的风险清单，清单内容包括但不限于风险点名称、风险描述、事故类型、风险等级等信息，并规划出对应的责任区域及管控措施等信息。

(2)运用系统统计各等级的风险数量，形成风险走势图及风险类别占比图，以提高作业人员对事件的关注度。

(3)通过系统向风险处理责任人发布风险告知卡和可视化技术交底等内容，以实现对风险事件进行及时管控的目的。

3 案例分析

3.1 工程概况

监利市人民医院内科综合楼项目是一幢地下2层、地上24层的框剪建筑，其基坑大致呈矩形，长184.6m、宽54.1m，开挖深度10.1～13.6m。基坑周边紧邻众多建筑物及道路，东侧道路距离基坑内边线仅约1.3m，基坑重要性等级为一级。基坑支护以支护桩为主要维护结构，坑内设置内支撑以提高维护结构的稳定性，围护结构外设有三轴搅拌桩用以形成止水帷幕。

3.2 风险识别

结合本项目基坑施工的具体情况，运用WBS-RBS耦合的方法对本基坑工程施工的风险进行识别，并将识别出的风险按要求录入平台。在平台中录入的风险内容包括分部分项工程/作业任务、作业活动及内容、风险描述、潜在事故类型、区域/部位、具体责任区域、有效时间等。

3.3 风险评价

邀请项目部10名技术人员对所识别出风险事件的风险参数进行打分，其中，L、E打分区间为[0，10]，C的打分区间为[0，100]。以基坑工程-降排水-降水为例，其对应的风险因子是水位较高，未能及时采取有效降水措施，而本项目地处于江汉平原，土质多为淤泥，临近长江且施工季节为夏季，基坑降水量大，易产生流砂管涌现象。10名技术人员对该风险事件的评分结果见表6。

表6 技术人员评分结果

由表3～表5可知，参数L隶属于四级风险的程度为0.8，隶属于五级风险的程度为0.2；参数E隶属于四级风险的程度为0.14，隶属于五级风险的程度为0.86；参数C隶属于四级风险的程度为0.34，隶属于五级风险的程度为0.66。进一步，由式(1)计算得出该风险事件隶属于三级风险的程度为3.81%，隶属于四级风险的程度为24.34%，隶属于五级风险的程度为71.85%。

完成所有风险事件的风险评价后，即可在平台上建立风险清单，清单内容应包括风险点名称、风险描述、风险等级和责任人等。

3.4 风险控制

对于风险等级较高的作业活动，应及时采取相应的控制措施，避免事故发生。以基坑-降排水-降水为例，在风险评价工作中，判定该作业任务隶属于重大风险等级的概率较大，需立即对该作业任务采取管控，从人、机、料、法、环5个方面制定相应的风险管控措施。

(1)人员方面。①加强人员培训，要求管理人员将每日巡检落实到位，及时排查隐患位置；②增强作业人员个人安全意识，在事故发生时第一时间采取有效自救方式。

(2)机械设备方面。①落实降水井的每日维护检查，避免设备损毁导致地下水水位回升；②设置备用电路，避免因停电而无法及时降水。

(3)物料方面。做好材料进场验收，防止材料不合格导致降水工作停止。

(4)管理方面。①编制专项施工方案，对开挖深度范围内有地下水的必须设置井点降水；②开挖过程中及开挖结束后检查坑底有无明水；③现场设置应急抢险物资。

(5)环境方面。根据气候情况合理调整降水量。

同时，采用BIM视屏动画的形式对坑底作业人员进行安全技术交底，并发放风险告知卡。

4 结语

本文提出一种基于数字项目管理平台的风险管控方法，并将该方法运用于某深基坑施工项目，取得如下效果：

(1)通过数字项目管理平台将工作分解结构与风险分解结构快速整合，改变了以往通过建立耦合矩阵进行风险识别的方式，提高了风险识别效率。

(2)在邀请专家进行风险参数评分时，通过引入OWA算子赋权方法可以降低专家主观因素对风险评价结果的不利影响。同时，将专家的评分用模糊数表达，使得最终的风险评价结果更加客观。

(3)通过数字项目管理平台可以更方便地建立风险清单、明确风险等级，有效避免传统人为整理漏项错项的问题，并通过责任区域划分及风险追踪提高风险管控质量。