陳露露， 王春梅， 鄭 潔

（1．天津城建大學 經(jīng)濟與管理學院，天津 300384；2．天津市市政工程設(shè)計研究院，天津 300392）

裝配式混凝土構(gòu)件憑借建造速度快、生產(chǎn)成本低、施工質(zhì)量、綠色環(huán)保等優(yōu)勢，已成為我國公路施工建設(shè)發(fā)展的重要方向[1]。由于體系結(jié)構(gòu)眾多、施工技術(shù)標準不統(tǒng)一、施工企業(yè)水平層參差不齊，裝配式構(gòu)件從工廠生產(chǎn)到現(xiàn)場裝配全過程充滿各種各樣的安全隱患。

許多學者針對裝配式的安全風險因素識別和安全風險評價開展了研究，徐姣姣等[2]、羅杰等[3]通過裝配式建筑和傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑的施工工序?qū)Ρ?，得出了影響裝配式建筑施工安全風險的主要因素。申玲等[4]基于云貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的安全風險評價模型，動態(tài)評價構(gòu)件吊裝作業(yè)安全風險；李文龍等[5]通過結(jié)構(gòu)熵權(quán)-可信性測度理論對裝配式建筑吊裝施工安全風險進行評估；高欣等[6]分別從微觀的施工現(xiàn)場、項目設(shè)計與施工協(xié)同角度和宏觀產(chǎn)業(yè)發(fā)展環(huán)境角度提出裝配式混凝土結(jié)構(gòu)具體的風險管控措施；王志強等[7]通過綜合FTASPA-灰色聚類多種方法構(gòu)建指標體系、確定指標權(quán)重并確定裝配式建筑施工安全評價模型；劉嬌等[8]利用層次分析法與信息熵結(jié)合法識別了裝配式的施工風險并通過未確知測度模型確定了風險水平。綜上，現(xiàn)有研究多是按照裝配式構(gòu)件施工順序進行識別及評估裝配式施工安全風險，而現(xiàn)有公路裝配式相關(guān)研究主要集中在裝配式構(gòu)件的抗震性分析[9]、技術(shù)可靠性分析[10]等方面，尚未從管理要素角度考慮公路裝配式施工安全風險。

因此，本研究從管理要素角度識別公路裝配式構(gòu)件施工安全風險因素，通過模糊理論量化一些界限不明確及不易定量的因素并構(gòu)建基于模糊理論的安全風險評價模型，確定公路裝配式構(gòu)件施工安全風險狀態(tài)，以期提高公路裝配式構(gòu)件施工安全管理水平。

1 關(guān)鍵安全風險因素

1.1 識別

結(jié)合公路裝配式構(gòu)件的施工特點、以往公路裝配式構(gòu)件施工的項目資料以及專家訪談、現(xiàn)場勘察和案例總結(jié)，識別了如下風險因素。

1）組織計劃風險。公路裝配式構(gòu)件施工的關(guān)鍵因素在于如何實施組織計劃。其中，直接影響項目施工進度及施工過程中各種安全風險發(fā)生概率的核心因素有施工方案的科學性、合理性，施工技術(shù)的規(guī)范性等。公路裝配式構(gòu)件還處于發(fā)展初期，項目管理者在施工管理過程中存在許多未知的知識、經(jīng)驗盲區(qū)；因此，施工過程中很可能出現(xiàn)施工設(shè)計不科學、人員不專業(yè)、無完整的管理體系等問題。

組織計劃風險的評價指標：施工方案設(shè)計是否科學、地質(zhì)條件勘察是否準確、施工組織計劃是否合理、施工企業(yè)資質(zhì)是否達到施工要求、施工資料是否規(guī)范完整。

2）管理風險。公路裝配式的發(fā)展是思想和技術(shù)的創(chuàng)新，對相關(guān)施工、技術(shù)管理人員的個人素質(zhì)提出了更高要求；同時，施工造價也需要精通公路裝配式構(gòu)件清單以及了解如何定額計價的預(yù)算人員。

管理風險的評價指標：施工場地布設(shè)是否合理、裝配式構(gòu)件堆放和保存方式是否妥當、項目管理人員是否具備施工管理經(jīng)驗和責任心、施工作業(yè)人員的安全意識是否增強、對施工操作人員的施工安全教育培訓是否充分、是否建立了健全的施工管理制度和管理機構(gòu)、設(shè)備是否定期檢查維修。

3）物料風險的評價指標：構(gòu)件運輸?shù)谋Ｗo措施是否恰當、臨時支撐材料是否合格、運輸構(gòu)建車輛是否滿足構(gòu)件的載重和尺寸要求、強度和精度等是否合格、裝配構(gòu)件尺寸、施工機械設(shè)備選擇是否恰當、澆筑所用材料性能是否充足。

4）施工作業(yè)風險。預(yù)制構(gòu)件施工一般是吊裝作業(yè)居多，需與現(xiàn)澆部件節(jié)點進行連接。因此，在吊裝過程中保持構(gòu)件的穩(wěn)定是關(guān)鍵性問題。

施工作業(yè)風險的評價指標：臨時支撐固定后是否穩(wěn)定、吊點選擇設(shè)置是否準確、后澆混凝土養(yǎng)護是否充足、鋼筋接頭錨具的標準化、接頭處理技術(shù)的成熟性、吊裝作業(yè)技術(shù)的成熟性、施工安全保護措施的標準化、技術(shù)交底的完整性、施工作業(yè)人員的規(guī)范性。

5）環(huán)境經(jīng)濟風險。一方面，許多與公路裝配式構(gòu)件相關(guān)的政策及法律文件還在不斷更新中；另一方面，需要結(jié)合實際施工情況，對設(shè)計方案進行及時變更及替換，各方面的變化很多。

環(huán)境經(jīng)濟風險的評價指標：施工現(xiàn)場及周邊環(huán)境是否良好、構(gòu)件運輸環(huán)境是否良好、氣候等自然環(huán)境是否造成影響、工程變更是否導致成本增加、是否安全文明施工、項目資金鏈是否出現(xiàn)問題、市場經(jīng)濟是否穩(wěn)定。

1.2 確定

根據(jù)前文理論基礎(chǔ)，設(shè)計調(diào)查問卷確定關(guān)鍵安全風險因素，采用五分李克特量表法對態(tài)度進行賦值，“非常重要”為5分，“重要”4分，“中等”3 分，“不重要”2分，“很不重要”1分。通過預(yù)調(diào)研對初步設(shè)計的問卷進行修正，正式問卷通過“問卷星”發(fā)放，總共200 份，回收有效問卷146 份，有效問卷填寫對象均有裝配式相關(guān)工作經(jīng)驗。對有效問卷進行數(shù)據(jù)分析顯示，信度系數(shù)α≥0.8，符合要求，收斂效度和區(qū)別效度也均滿足要求。通過主成分分析法，對上述識別的影響因素進行提取公因子并刪除特征值＜1的因素，得出這5個成分的累積貢獻達到70.23%，保留18個因子。見圖1。

圖1 公路裝配式構(gòu)件施工關(guān)鍵安全風險評價指標體系

2 基于模糊數(shù)學的公路裝配式構(gòu)件施工安全風險估計

2.1 建立關(guān)鍵安全風險多級遞階結(jié)構(gòu)

由底層安全風險因素得出第二層基本風險事件的綜合評價向量，分別為組織計劃風險B11、管理風險B12、物料風險B13、施工作業(yè)風險B14、環(huán)境經(jīng)濟風險B15，其中B11的底層安全風險因素包括U111、U112、U113、U114，B12的底層安全風險因素包括U121、U122、U123、U124，B12的底層安全風險因素包括U131、U132、U133，B14的底層安全風險因素包括U141、U142、U143，B15的底層安全風險因素包括U151、U152、U153。第三層級由B11、B12、B13、B14和B15五個評價向量得到公路裝配式構(gòu)件施工關(guān)鍵安全風險的綜合評價向量B。所有風險因素構(gòu)成公路裝配式構(gòu)建施工風險總集U，建立評價因素集。

2.2 發(fā)生概率的模糊估計

1）專家權(quán)重明確。需要專家依據(jù)自身知識和認知估計底層安全風險因素的發(fā)生概率及風險發(fā)生所引發(fā)的損失，然后通過加權(quán)平均法處理各專家的估計數(shù)值。

專家可以分為三類：一類包括領(lǐng)域元老專家、施工單位項目經(jīng)理、駐地總監(jiān)、設(shè)計負責人；二類包括高級職稱施工技術(shù)人員、高級職稱科研人員、高級職稱監(jiān)理人員、高級職稱設(shè)計人員；三類包括中級職稱施工人員、中級職稱科研人員、中級職稱監(jiān)理人員、中級職稱設(shè)計人員?？梢越Y(jié)合項目實際情況確定每類專家權(quán)重γ，0≤γ≤1，γ值越大，說明該類專家的估計越可靠。

2）風險發(fā)生概率定級。見表1。

表1 風險發(fā)生概率定級

3）底層風險發(fā)生概率模糊估計。確定專家類別及人數(shù)，請第i個專家結(jié)合自身經(jīng)驗對第j個底層安全風險因素結(jié)合表1進行發(fā)生概率的模糊估計

4）基本風險發(fā)生概率模糊估計。基本風險j發(fā)生的隸屬值為將所有專家n對基本風險j的概率隸屬值依照專家權(quán)重求加權(quán)平均值

2.3 風險損失的模糊估計

公路裝配式構(gòu)件施工安全風險事件發(fā)生帶來的損失可以有工期延長、費用增加、人員傷亡、生態(tài)環(huán)境破壞、社會影響損失等方面。專家對項目損失的估計很難給出精確值，只能用比較模糊的語句，比如“非常嚴重”、“比較輕”，給出風險損失的估計。國際通用原則是將風險損失按照風險發(fā)生后對結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)或環(huán)境破壞程度，人員傷害程度由輕到重分為五個級別，見圖2。損失模糊估計的其他過程如概率的模糊估計過程。

圖2 風險損失分級

3 基于模糊綜合評價的公路裝配式構(gòu)件施工安全風險評價

3.1 安全風險評估矩陣確定

將風險發(fā)生概率和風險發(fā)生后損失的發(fā)生程度相乘可得安全風險評估結(jié)果，見表2。

表2 安全風險評估矩陣

根據(jù)學者研究[11]將風險評估結(jié)果劃分為4個風險等級區(qū)域，見表3。

表3 風險等級

3.2 計算風險水平評價指標

基本安全風險因素j的評價指標

3.3 確定風險水平等級

通過加權(quán)平均法，對各指標進行歸一化處理，得出各安全風險的等級

式中：等級指標值VK對應(yīng)的風險等級范圍即為基本風險因素j評判的風險水平等級。

4 案例分析

某公路隧道項目裝配預(yù)制率為24%，包括橋臺、涵洞、預(yù)應(yīng)力擋土墻等裝配式構(gòu)件。

1）基于風險識別方法及項目實際情況，得出由5個基本風險和15 個底層風險構(gòu)成的安全風險評價指標體系。

2）專家選取情況。一類專家3 名，權(quán)重為1.0；二類專家7名，權(quán)重為0.8；三類專家4名，權(quán)重為0.5。

表4 裝配式構(gòu)件施工安全風險因素的概率估計

續(xù)表4

表5 裝配式構(gòu)件施工安全風險因素的損失估計

3）經(jīng)過專家的模糊估計得出安全風險因素的概率統(tǒng)計結(jié)果和風險損失估計結(jié)果，見表4和表5。

4）確定底層風險因素的風險等級。以U111為例，U111=0×0.1+0×0.3+0.02×0.5+0.38×0.7+0.6×0.9=0.821。

由表3 可知地質(zhì)條件勘察不準確的風險等級為五級。

表6 組織計劃風險B11的底層風險評價結(jié)果

同理，可得組織計劃風險B11全部底層風險因素的風險等級，見表6。

組織計劃風險的綜合評價向量為B11=W11×R11=（0.010，0.060，0.120，0.340，0.47）。

組織計劃風險U11風險水平等級為U11=0.010×0.1+0.060×0.3+0.120×0.5+0.340×0.7+0.470×0.9=0.740。

表7 各基本風險事件評價結(jié)果

由表3可知，組織計劃風險等級為四級。

同理可得各個基本安全風險事件的評價結(jié)果，見表7。

5）綜合評價

（1）確定評價因素集權(quán)重

裝配式構(gòu)件施工安全總風險U1的五個子因素{U11，U12，U13，U14，U15}的權(quán)重為W1={w11，w12，w13，w14，w15}={0.450，0.130，0.080，0.230，0.110}。

（2）建立評價矩陣

以U11，U12，U13，U14，U15為行向量。組成裝配式構(gòu)件施工安全風險的評價矩陣R1

（3）求解裝配式構(gòu)件施工安全風險評價向量

B1=W1×R1= (0.02,0.07,0.14,0.40,0.37)

（4）裝配式構(gòu)件施工安全風險U1 的風險水平等級U1=0.02×0.1+0.07×0.3+0.14×0.5+0.40×0.7+0.37× 0.9=0.706。

表由4 可知，項目裝配式構(gòu)件安全風險等級為四級。

經(jīng)對比顯示，基于模糊理論評價的項目裝配式構(gòu)件安全風險結(jié)果與項目實際風險情況幾乎相同。

5 結(jié)語

本研究從管理要素角度分析得出公路裝配式構(gòu)件施工安全風險評價指標體系，可以系統(tǒng)體現(xiàn)裝配式構(gòu)件的施工安全情況。案例實證分析表明，用模糊理論構(gòu)建的評價模型可以有效評價公路裝配式構(gòu)件施工安全風險狀態(tài)。本研究為識別影響裝配式建筑施工安全風險的重要因素并把有限的資源投入到安全風險管理中提供了依據(jù)。