基于不確定性理論的樁板式擋墻施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

韓立+尹強(qiáng)

【摘 要】樁板式擋墻是地下工程和基坑支護(hù)結(jié)構(gòu)中常用的體系，施工環(huán)境復(fù)雜使其具有高風(fēng)險(xiǎn)性。本文運(yùn)用工程建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)具有“高度不確定性”的特點(diǎn)，提出不確定性分布的概念，并延伸至機(jī)會(huì)效能的應(yīng)用指標(biāo)，供項(xiàng)目管理者作為安全預(yù)算分配的工具，對(duì)樁板式擋墻施工風(fēng)險(xiǎn)因素加以分析，將預(yù)算花在關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因子上，以求達(dá)到真正保護(hù)作業(yè)人員、降低傷害嚴(yán)重度的目標(biāo)。

【關(guān)鍵詞】樁板式擋墻；不確定性；機(jī)會(huì)效能

0 前言

在眾多地下工程建設(shè)中，需要設(shè)置擋墻結(jié)構(gòu)，其中樁板式較為常見。樁板式擋土墻系鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，由樁及樁間的擋土板或擋土墻兩部分組成（如圖1所示），適宜于土壓力大，墻高超過一般擋土墻限制的情況。樁板式擋土墻可作為路塹、路肩和路堤擋土墻使用，也可用于治理中小型滑坡，多用于表土及強(qiáng)風(fēng)化層較薄的均勻巖石地基上。由于土的彈性抗力較小，設(shè)置樁板式擋土墻后，樁頂處可能產(chǎn)生較大的水平位移，因而一般不宜用于土質(zhì)地基[1，3]。

圖1 樁板式擋墻構(gòu)造示意

然而此類擋墻結(jié)構(gòu)的施工開挖多以人工方式在無任何支撐措施的狹窄空間內(nèi)作業(yè)，其深度常達(dá)5～15m，這種高風(fēng)險(xiǎn)的挖掘作業(yè)，在施工過程中可能發(fā)生各種施工傷害或?yàn)?zāi)害事件，如何保證在預(yù)期安全投資費(fèi)用的前提下有效地控制施工過程中災(zāi)害事故發(fā)生的風(fēng)險(xiǎn)，成為了地下結(jié)構(gòu)類施工的重要課題[2，4]。本文運(yùn)用工程建設(shè)的風(fēng)險(xiǎn)具有“高度不確定性”的特點(diǎn)，提出不確定性分布的概念，并延伸至機(jī)會(huì)效能的應(yīng)用指標(biāo)，供項(xiàng)目管理者作為安全預(yù)算分配的工具，對(duì)樁板式擋墻施工風(fēng)險(xiǎn)因素加以分析，將預(yù)算花在關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)因子上，以求達(dá)到真正保護(hù)作業(yè)人員、降低傷害嚴(yán)重度的目標(biāo)。

1 風(fēng)險(xiǎn)控制與不確定性分析

工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)分析就是分析工程項(xiàng)目在其環(huán)境中的壽命期內(nèi)自然存在導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失的變化，而工程項(xiàng)目不確定性分析就是對(duì)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)大小的分析，即分析工程項(xiàng)目在其存在的時(shí)空內(nèi)自然存在的導(dǎo)致經(jīng)濟(jì)損失的變化的可能性及其變化程度[1，5，6]。不確定性和風(fēng)險(xiǎn)各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)變量（如投資、 成本、產(chǎn)量、價(jià)格等），受政治、文化、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、資源和市場(chǎng)條件、技術(shù)發(fā)展情況等因素的影響，而這些因素是隨著時(shí)間、地點(diǎn)、條件改變而不斷變化的，這些不確定性因素在未來的變化就構(gòu)成了項(xiàng)目決策過程的不確定性。同時(shí)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)所采用的數(shù)據(jù)一般帶有不確定性，加上主觀預(yù)測(cè)能力的局限性，對(duì)這些技術(shù)經(jīng)濟(jì)變量的估算與預(yù)測(cè)不可避免地會(huì)有誤差，從而使投資方案經(jīng)濟(jì)效果的預(yù)期值與實(shí)際值可能會(huì)出現(xiàn)偏差。這種情況通稱為工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)與不確定性。

“風(fēng)險(xiǎn)控制”最基本的概念，就是針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)最高、損害成本最嚴(yán)重的風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目著手；但是在實(shí)務(wù)的“施工風(fēng)險(xiǎn)”的領(lǐng)域，卻很難落實(shí)，總覺得什么都要做，但風(fēng)險(xiǎn)抵御的效果如何？似乎也沒有明確定義。這些現(xiàn)象，本研究在觀察各國(guó)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)即可得到一些端倪，目前歐美各國(guó)針對(duì)工人傷害的統(tǒng)計(jì)大多還是著重在“傷害人次”，即只要哪個(gè)“傷害人次”持續(xù)高居不下，安全檢查單位就會(huì)依據(jù)這一較高發(fā)生幾率的項(xiàng)目，進(jìn)行加強(qiáng)檢查，或是宣傳。此種控制方法在程序控制上相當(dāng)?shù)膶?shí)際而直接，也是目前最有效的施工安全保護(hù)措施。本文試圖提出更主動(dòng)的概率流程控制模式：傷害統(tǒng)計(jì)（“施工傷害”概率居高項(xiàng)目）→調(diào)整防護(hù)預(yù)算（傷害產(chǎn)生）→檢討預(yù)算分配。著重在“防護(hù)預(yù)算的有效分配”，強(qiáng)調(diào)的是“將錢用在關(guān)鍵工序”上。

本研究發(fā)現(xiàn)根據(jù)“安全投資經(jīng)濟(jì)分析”的觀點(diǎn)中，構(gòu)成“安全”的總體經(jīng)濟(jì)功能可以由下列安全功能函數(shù)F（S）來表示：

F（S）=I（S）-L（S）（1）

式中I（S）——增值函數(shù)（安全投資費(fèi)用）；L（S）——損失函數(shù)（發(fā)生事故的損失）。

此安全功能函數(shù)F（S）如圖2所示，當(dāng)安全性投資趨于零，即技術(shù)系統(tǒng)毫無安全保障，系統(tǒng)不但沒有利益可言，還將出現(xiàn)無窮大的負(fù)效益（損失）；當(dāng)安全性投資到達(dá)SL點(diǎn)，由于正負(fù)功能抵消，系統(tǒng)安全功能為零，因而SL是安全性的基本下限；當(dāng)S>SL以后，系統(tǒng)出現(xiàn)正功能，此部分也將是安全預(yù)算研究領(lǐng)域的空間，此時(shí)，隨著S的增大，安全功能會(huì)逐步遞增；而當(dāng)S趨近100%時(shí)，功能效益趨于一個(gè)常數(shù)（或稱最大費(fèi)用），若是能有效掌控此最大費(fèi)用，將有助于安全預(yù)算的效能評(píng)估。因此，即可以確認(rèn)“安全投資”與“安全功能”在安全性由SL到100%范圍內(nèi)，是呈現(xiàn)正相關(guān)性；因此導(dǎo)出危害等級(jí)的相對(duì)分布形態(tài)與危害不確定性的正相關(guān)特性，也與“危害防護(hù)效果”呈現(xiàn)正相關(guān)，此想法與一般認(rèn)知全然一致。

2 不確定性分析的幾個(gè)概念

不確定性和風(fēng)險(xiǎn)各方案技術(shù)經(jīng)濟(jì)變量（如投資、 成本、產(chǎn)量、價(jià)格等），受政治、文化、社會(huì)因素、經(jīng)濟(jì)環(huán)境、資源和市場(chǎng)條件、技術(shù)發(fā)展情況等因素的影響，而這些因素是隨著時(shí)間、地點(diǎn)、條件改變而不斷變化的，這些不確定性因素在未來的變化就構(gòu)成了項(xiàng)目決策過程的不確定性。同時(shí)項(xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)所采用的數(shù)據(jù)一般帶有不確定性，加上主觀預(yù)測(cè)能力的局限性，對(duì)這些技術(shù)經(jīng)濟(jì)變量的估算與預(yù)測(cè)不可避免地會(huì)有誤差，從而使投資方案經(jīng)濟(jì)效果的預(yù)期值與實(shí)際值可能會(huì)出現(xiàn)偏差。這種情況通稱為工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)與不確定性[4]。

在進(jìn)行資料收集的過程中，大多數(shù)國(guó)家均將統(tǒng)計(jì)資料混在一起，但在前段，即所謂的主動(dòng)預(yù)防，建設(shè)工程卻有更高的“不確定性因素”，并不是單純的作業(yè)行為，而是施工中含有太多的高風(fēng)險(xiǎn)因子。所以建造業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)要落實(shí)到真正的“預(yù)防”領(lǐng)域，不應(yīng)僅著重在降低發(fā)生率而已，應(yīng)落實(shí)到降低發(fā)生的嚴(yán)重度才是[4，6]。

本研究采用以下基本參數(shù)作為量化分析的基本依據(jù)，依次如下：

傷殘嚴(yán)重度系數(shù)：

3 樁板式擋墻施工過程中作業(yè)危險(xiǎn)可能性分析和指標(biāo)評(píng)估

根據(jù)實(shí)際樁板式擋墻工程項(xiàng)目統(tǒng)計(jì)分析，得到以下風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目分析結(jié)果：

根據(jù)以上計(jì)算可知五種可能出現(xiàn)的現(xiàn)場(chǎng)施工風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目對(duì)工人危害的嚴(yán)重度順序如下：

觸電>物體倒、崩塌>墜落>物件飛落>夾入、卷入

4 結(jié)論

一般在人工開挖施工地下?lián)鯄r(shí)，由于樁板擋墻開挖面積小，墜落應(yīng)該比較不容易發(fā)生，但是物件飛落所造成的人員傷亡卻很有可能。但是采用傷害嚴(yán)重度分配法卻相反。然而機(jī)會(huì)效能指數(shù)可以正確表示這種差異。

本文中比較“物件飛落”和“墜落”兩項(xiàng)可能風(fēng)險(xiǎn)項(xiàng)目，若采用傷害嚴(yán)重度分配法：“墜落危害嚴(yán)重度γ=0.102”>“物件飛落危害嚴(yán)重度γ=0.074”，所以一般的預(yù)算是將“墜落”的安全投資>“物件飛落”的安全投資，但是采用本文研究的不確定性分析后，得到危害指數(shù)D.I：

“墜落危害指數(shù)”D.I=1.212<“物件飛落危害指數(shù)”D.I=1.314，也就是兩者的風(fēng)險(xiǎn)相當(dāng)，但是當(dāng)考慮到給付比率，由于“墜落”給付比率明顯大于“物件飛落”的給付比率，這樣就得到

“墜落機(jī)會(huì)效能系數(shù)O.E=2.716”<“物件飛落的機(jī)會(huì)效能O.E=21.129”。

因此在人工開挖的施工方法中，對(duì)于“物件飛落”安全投資反而是應(yīng)該大于“墜落”的安全投資；從經(jīng)濟(jì)效益方面考慮，這一結(jié)果與推測(cè)的結(jié)論符合。事實(shí)上，在施工現(xiàn)場(chǎng)“物件飛落”的投資效果是優(yōu)于“墜落”的，此分析方式將有助于更深入地探討和核實(shí)安全投資的分配方式。

究竟多少施工安全預(yù)算才足夠是本研究可以提供的思考模式。由于施工安全的問題涉及太多的不確定因素，因此有系統(tǒng)的進(jìn)行分析才是解決施工安全事故傷害事件最有效經(jīng)濟(jì)的方式。本文通過“不確定性”觀點(diǎn)的引進(jìn)，風(fēng)險(xiǎn)加以量化。因此本研究旨在提供一個(gè)新的風(fēng)險(xiǎn)分析方法，所提出的“不確定分析”的研究結(jié)果，證明可以適時(shí)修正“嚴(yán)重度”安全預(yù)算編寫的合理性，可以作為后續(xù)發(fā)展“風(fēng)險(xiǎn)量化”的參考。工程中若能在選擇施工方法的同時(shí)，考慮到施工法特有風(fēng)險(xiǎn)因素以及危害指數(shù)，適時(shí)調(diào)整安全儲(chǔ)備的分配，雖不一定可規(guī)避傷害事件的發(fā)生，但是一定可以降低人員傷亡程度，即達(dá)到風(fēng)險(xiǎn)的控制。

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