基于次約束的深基坑施工風(fēng)險應(yīng)對能力評價

夏宗龍

摘要：為幫助施工企業(yè)找出其在深基坑施工過程中風(fēng)險應(yīng)對能力的優(yōu)勢因素與劣勢因素，使其在后續(xù)的工程管理中不斷提升自身的風(fēng)險應(yīng)對能力。本文采用WBS-RBS方法對青島“嘉佳廣場”深基坑風(fēng)險進(jìn)行識別，結(jié)合工程實(shí)際構(gòu)建風(fēng)險應(yīng)對能力評價指標(biāo)體系，運(yùn)用FAHP確定評價指標(biāo)權(quán)重，并引入次約束理論建立評價模型對深基坑施工風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行科學(xué)評價。為類似施工企業(yè)提供了一種自身能力考量的模型借鑒，具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。

Abstract： The purpose of this article is to help the construction enterprise to find out its superiority factors and inferior factors in the risk response ability of the deep foundation pit construction process and make it continue to enhance its risk response ability in the follow-up project management. In this paper， WBS-RBS method is used to identify the risk of deep foundation pit in "Jiajia Square of Qingdao"， on the basis of this， the evaluation index system of risk response capacity is established with engineering practice. The author uses the FAHP to determine the weight of the evaluation index and the sub-constraint theory is adopted to establish the evaluation model for the deep foundation pit construction risk response ability to carry out scientific evaluation. This model provides a self-reference capability considerations for similar construction enterprises， it has certain reference significance.

關(guān)鍵詞：深基坑；風(fēng)險；WBS-RBS法；FAHP；次約束

Key words： deep foundation pit；risk；WBS-RBS method；FAHP；sub-constraint

中圖分類號：TU753 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0018-07

0 引言

隨著城市建設(shè)的快速發(fā)展，地下空間的拓展成為工程建設(shè)的重要組成部分。許多深基坑在城市中心地帶施工，由于技術(shù)難度高、周邊環(huán)境復(fù)雜、不可預(yù)見因素多等各種風(fēng)險因素的存在，致使深基坑施工中存在許多安全隱患。如何防范和應(yīng)對復(fù)雜多變的風(fēng)險，一直是相關(guān)專家和學(xué)者不斷探究的論題。早在1995年，Morgenstern已經(jīng)研究了巖土工程中的管理風(fēng)險[1]。近年來，學(xué)者采用了故障樹分析法、模糊層次綜合評判法、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)概率模型等許多方法對深基坑施工風(fēng)險進(jìn)行研究[2]。例如，周紅波（2009）、呂超（2014）[3-4]等采用以故障樹分析為基礎(chǔ)結(jié)合工作分解結(jié)構(gòu)（WBS）-風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)（RBS）對風(fēng)險進(jìn)行分析與識別；李朝陽（2014）、應(yīng)國柱（2016）、劉俊偉（2016）等[5-7]采用模糊綜合評判法對深基坑風(fēng)險進(jìn)行評價；趙紅（2008）、吳賢國（2014）等[8-9]基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)理論對工程施工風(fēng)險管理進(jìn)行分析，并取得了較好的效果。此外，也有學(xué)者積極探索將證據(jù)理論、投影尋蹤及信息擴(kuò)散理論、變權(quán)和物元原理等理論或原理應(yīng)用于施工風(fēng)險評價中[10-13]。可見，在工程施工風(fēng)險分析與評價方法的應(yīng)用上，學(xué)者已經(jīng)取得了一定的成果。但是以往對深基坑施工前期風(fēng)險因素識別和施工中動態(tài)風(fēng)險評估的研究較多，對施工企業(yè)在深基坑施工過程中的風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行評價還不足。施工企業(yè)正確識別施工過程中的風(fēng)險，并進(jìn)行積極應(yīng)對后及時總結(jié)發(fā)現(xiàn)自身風(fēng)險應(yīng)對能力的不足且在深基坑施工的大環(huán)境中對自身有一個準(zhǔn)確的定位，以便在后續(xù)管理中有針對性的改善風(fēng)險應(yīng)對能力的薄弱環(huán)節(jié)。這對企業(yè)健康、長遠(yuǎn)發(fā)展具有重要意義。本文引入次約束評價模型對施工企業(yè)在施工過程中的風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行綜合評價，能夠幫助施工企業(yè)找出自身風(fēng)險應(yīng)對能力的優(yōu)勢因素與劣勢因素，有助于企業(yè)有針對性的進(jìn)行自身能力提升。

1 風(fēng)險應(yīng)對能力評價方法

1.1 風(fēng)險識別

對于深基坑項(xiàng)目而言，其風(fēng)險的識別是一個復(fù)雜的過程，使用常規(guī)的方法進(jìn)行風(fēng)險識別花費(fèi)時間較長且易造成風(fēng)險識別不全面的問題。正確的識別工程風(fēng)險對于風(fēng)險應(yīng)對具有重要意義。本文采用WBS-RBS方法識別深基坑施工過程中的風(fēng)險。WBS（工作分解結(jié)構(gòu)）和RBS（風(fēng)險分解結(jié)構(gòu)）都是將項(xiàng)目目標(biāo)作為導(dǎo)向，并將項(xiàng)目任務(wù)逐層分解到最小工作包，形成WBS和RBS樹形，通過將兩者結(jié)合形成WBS-RBS矩陣。風(fēng)險因素經(jīng)過歸類和層次劃分后以矩陣形式表現(xiàn)出來使表達(dá)更加清晰直觀，能系統(tǒng)整理項(xiàng)目的風(fēng)險規(guī)律，通過對每個風(fēng)險節(jié)點(diǎn)進(jìn)行識別，避免風(fēng)險遺漏。

在分析相關(guān)文獻(xiàn)和明確風(fēng)險可能發(fā)生的范圍的基礎(chǔ)上，本文將深基坑項(xiàng)目分解成為施工準(zhǔn)備、土石方工程、降排水工程、支護(hù)工程、監(jiān)測工程五大模塊，形成WBS樹形。同時，按照面臨的主要風(fēng)險形成RBS樹形，其中包括技術(shù)風(fēng)險、管理風(fēng)險、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險和環(huán)境風(fēng)險。建立WBS-RBS矩陣，結(jié)合工程的實(shí)際情況，判斷存在何種風(fēng)險，進(jìn)而及早提出風(fēng)險應(yīng)對策略與預(yù)防措施。

1.2 風(fēng)險應(yīng)對能力評價模型

在風(fēng)險識別、評估、應(yīng)對之后我們可以對相關(guān)單位的風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行評價，在后續(xù)的管理過程中有針對性的改進(jìn)自己的不足，完善對工程的管理能力。科學(xué)合理的評價模型的建立是風(fēng)險應(yīng)對能力評價的基礎(chǔ)。

1.2.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建及FAHP法指標(biāo)賦權(quán)

在工程風(fēng)險管理的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程實(shí)際建立相應(yīng)的風(fēng)險應(yīng)對能力評價指標(biāo)體系，并對相應(yīng)的評價指標(biāo)進(jìn)行科學(xué)賦權(quán)。荷蘭學(xué)者Van Laarhoven于1983年提出了用三角模糊數(shù)表示模糊比較判斷的方法，并運(yùn)用三角模糊數(shù)的運(yùn)算和對數(shù)最小二乘法，求得元素的排序，把AHP拓展為能夠在模糊環(huán)境下使用FAHP[14]。FAHP相對于傳統(tǒng)的AHP方法的使用，能更好的貼合決策過程中人類思維的模糊性特點(diǎn)，使評價過程更加科學(xué)合理。本文應(yīng)用文獻(xiàn)[14]中的FAHP法對評價指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)賦權(quán)，因FAHP法的應(yīng)用已相對成熟，在此就不做詳細(xì)介紹。

1.2.2 次約束模型構(gòu)建

次約束評價方法自20世紀(jì)80年代提出以來，在經(jīng)濟(jì)、科技、管理等諸多復(fù)雜系統(tǒng)評價領(lǐng)域已經(jīng)取得廣泛的應(yīng)用和認(rèn)可[15]。本文應(yīng)用此方法找出施工企業(yè)在深基坑施工過程中風(fēng)險應(yīng)對能力較好的方面和不足的方面。具體思路如下：

①確定指標(biāo)權(quán)重。

式（12）通過評價指標(biāo)權(quán)重wj占次約束中各評價指標(biāo)權(quán)重和的比重進(jìn)行二次賦權(quán)，既保證了距離定義的一致性，同時這種修正也能彌補(bǔ)一個次約束屏蔽掉其它次約束作用的不足。

⑦次約束評價模型構(gòu)建。

將數(shù)學(xué)中最小二乘方法的距離平方和最小準(zhǔn)則拓展為權(quán)距離平方和最小準(zhǔn)則，根據(jù)這一拓展構(gòu)造目標(biāo)函數(shù)，進(jìn)一步建立基于次約束的深基坑施工風(fēng)險應(yīng)對評價模型。

2 工程應(yīng)用

2.1 工程概況

青島市“嘉佳廣場”項(xiàng)目擬建建筑物為24層住宅樓，兩層地下室，周長約266m，面積約4380m2，地下室基底標(biāo)高一般筏板厚度區(qū)為13.15m，筏板增厚區(qū)為12.15m，場區(qū)標(biāo)高約19.0～24.5m，最大開挖深度約12m。設(shè)計(jì)采用放坡開挖、噴射混凝土與土釘墻支護(hù)結(jié)合的防護(hù)體系。

2.1.1 水文地質(zhì)條件

場區(qū)巖土層層序較清晰，自上而下可分為7層，分述如下：第（1）層素填土：廣泛分布于整個場區(qū)，層厚1.20～6.70m；第（7）層粉質(zhì)粘土：主要分布于場區(qū)東側(cè)，層厚1.20～3.80m；第（11）層粉質(zhì)粘土：除場區(qū)東部外，其余地段均有揭露，層厚1.30～5.30m；第（12）層礫砂：主要分布于場區(qū)中、東部，層厚0.50～3.70m；第（16）層強(qiáng)風(fēng)化花崗巖：較為廣泛地分布于整個場區(qū)，揭露層厚0.30～5.00m；第（17）層中等風(fēng)化花崗巖：為廣泛地分布于整個場區(qū)，揭露最大厚度6.50m；第（18）層微風(fēng)化花崗巖：最大揭露厚度4.70m。場區(qū)地下水類型主要為填土層中的少量滯水、弱承壓水，含主要水層為第（12）、（16）層，場區(qū)內(nèi)地勢北高南低，南側(cè)原創(chuàng)業(yè)中心基坑匯有積水，根據(jù)現(xiàn)場踏勘，場區(qū)穩(wěn)定水位在16m左右。

2.1.2 施工降排水

基坑南側(cè)創(chuàng)業(yè)中心原基坑內(nèi)積水應(yīng)預(yù)先抽出，基坑內(nèi)設(shè)置集水坑（或集水井）進(jìn)行降水，并設(shè)置6個降水井進(jìn)行預(yù)降水，基坑坡頂進(jìn)行地面硬化并設(shè)置擋水臺階與截水溝防止地表水排入基坑，坡面設(shè)置泄水孔，基坑底部沿周邊設(shè)置排水溝與集水井進(jìn)行集水明排。

2.2 風(fēng)險因素識別

該工程項(xiàng)目采用變動總價合同，在合同中約定當(dāng)設(shè)計(jì)變更和工程量等發(fā)生變化時可以調(diào)整合同總價。由此，項(xiàng)目的設(shè)計(jì)偏差與圖紙變更風(fēng)險、合同風(fēng)險可忽略。對于施工過程中可能面臨的風(fēng)險，企業(yè)應(yīng)根據(jù)自身特點(diǎn)判斷應(yīng)采取何種策略，如對于金融風(fēng)險可以通過及時了解政策動向和借助內(nèi)部資金流動等降低此類風(fēng)險；對于三大目標(biāo)控制風(fēng)險和人材機(jī)供應(yīng)風(fēng)險可以通過在施工過程中嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，對進(jìn)度實(shí)施調(diào)整和選擇更可靠的供應(yīng)商等降低風(fēng)險；對不可抗力和緊急事件風(fēng)險應(yīng)采取接受策略，提早做好應(yīng)急預(yù)案等，減少風(fēng)險造成的損失。而HSE管理風(fēng)險和不可抗力風(fēng)險可能出現(xiàn)在施工過程的某個階段，要加強(qiáng)人員教育與做好預(yù)防措施。在此，對不同階段最可能發(fā)生的風(fēng)險運(yùn)用WBS-RBS法進(jìn)行識別，結(jié)果如圖1。

2.3 風(fēng)險應(yīng)對能力評價

2.3.1 評價指標(biāo)體系構(gòu)建

針對前期運(yùn)用WBS-RBS法識別的深基坑工程可能面臨的風(fēng)險及其在風(fēng)險管理的基礎(chǔ)上結(jié)合工程實(shí)際情況，建立如圖2的風(fēng)險應(yīng)對能力評價指標(biāo)體系，來評判施工企業(yè)對不同風(fēng)險的應(yīng)對能力大小。

2.3.2 FAHP法指標(biāo)賦權(quán)

通過應(yīng)用FAHP法對評價指標(biāo)進(jìn)行相應(yīng)賦權(quán)，三角模糊數(shù)的引入可消除各指標(biāo)間的模糊不確定性，本文設(shè)定語言變量如表1所示。A1-A4對A的模糊判斷矩陣與模糊綜合判斷矩陣如表2和表3所示。

由此求得指標(biāo)A1-A4相對于總目標(biāo)A的權(quán)重為Wi=[0.405 0.302 0.118 0.175]，同理可得準(zhǔn)則層相對于總目標(biāo)的權(quán)重Wij，如表4中所示。

2.3.3 風(fēng)險應(yīng)對能力評價

①工程實(shí)際實(shí)施過程中，因?qū)θ瞬臋C(jī)供應(yīng)風(fēng)險的有效應(yīng)對，節(jié)約損失約3萬元，因?qū)て诠こ坛杀颈阮A(yù)期略有增加，對地下管線等進(jìn)行了有效保護(hù)，但因情況復(fù)雜和勘察略有偏差，使少量地下管線有輕程度破壞。根據(jù)表5結(jié)合工程實(shí)際邀請15位相關(guān)管理和技術(shù)專家對該施工企業(yè)本工程中的風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行隸屬度打分，如表6所示。

③根據(jù)公式（14）和（15）求得各指標(biāo)次約束下的排名與無次約束時的排名差異的值，通過差異值的大小判斷施工企業(yè)在深基坑施工過程中風(fēng)險應(yīng)對能力的優(yōu)勢方面與劣勢方面。具體計(jì)算如表8和表9中所示，其中表9中“求和”一列中反映排名綜合差異值的大小。和越大表明施工企業(yè)在該方面風(fēng)險的應(yīng)對能力較強(qiáng)，反之能力較弱。

2.4 風(fēng)險應(yīng)對能力分析

2.4.1 應(yīng)對能力優(yōu)劣勢分析

為更加直觀的展現(xiàn)出施工企業(yè)在該項(xiàng)目中風(fēng)險應(yīng)對能力的優(yōu)劣勢因素。根據(jù)表9“求和”一列得到相應(yīng)的優(yōu)劣勢因素分析曲線圖如圖3所示。從中看出曲線在“30”上下波動，那么我們以此線為基準(zhǔn)進(jìn)行判斷，該施工單位在本次深基坑工程施工中對施工工藝風(fēng)險、三大目標(biāo)控制風(fēng)險、HSE管理能力風(fēng)險、應(yīng)急能力風(fēng)險的應(yīng)對做的較好，對于勘察偏差風(fēng)險、地下管線的保護(hù)風(fēng)險應(yīng)對能力較差，而對金融市場風(fēng)險的應(yīng)對能力最差。這表明該公司對深基坑支護(hù)等的相關(guān)施工技術(shù)掌握較好，在施工過程中對質(zhì)量、時間、成本的控制已比較成熟，在后期的工程施工中應(yīng)盡量做好金融市場預(yù)測，規(guī)避此類風(fēng)險且施工過程中要加大對地下管線等的保護(hù)，減少破壞。

2.4.2 應(yīng)對能力等級分析

為了解施工企業(yè)在該深基坑項(xiàng)目施工過程中的風(fēng)險應(yīng)對總體能力在同類工程項(xiàng)目中處于一個什么樣的水平，有助于施工企業(yè)在深基坑工程施工的大環(huán)境中對自身有一個更好的定位。對此，依據(jù)上述求得的指標(biāo)權(quán)重和專家打分，利用平均加權(quán)求和法對施工企業(yè)總體風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行評定，獲得本工程的綜合評定得分為S=6.44。假設(shè)對項(xiàng)目的整體評定測度我們依然采用表5中的等級劃分標(biāo)準(zhǔn)，那么本項(xiàng)目的整體風(fēng)險控制應(yīng)對能力在同類工程項(xiàng)目大環(huán)境中處于“較好”等級，因此，施工單位在風(fēng)險應(yīng)對管理方面依然有較大的提升空間。

3 結(jié)論

①以往對項(xiàng)目實(shí)施前期風(fēng)險評估的研究較多，而對項(xiàng)目其他階段的風(fēng)險管理研究較少。在項(xiàng)目前期對風(fēng)險進(jìn)行合理評估有利于更好的應(yīng)對風(fēng)險，而在項(xiàng)目完成后對項(xiàng)目實(shí)施過程中的風(fēng)險應(yīng)對情況進(jìn)行事后評價也不可忽視，本文在項(xiàng)目竣工后，通過對項(xiàng)目實(shí)施過程中的風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行評價，有利于施工企業(yè)更好的認(rèn)識自身風(fēng)險管理能力的不足，以便及時提高自身的管理水平。

②以實(shí)際工程實(shí)例為依托，在應(yīng)用WBS-RBS進(jìn)行風(fēng)險識別的基礎(chǔ)上建立評價指標(biāo)體系，并采用FAHP方法確定指標(biāo)權(quán)重，該方法能有效處理專家評估時的模糊性，降低人為主觀因素的影響，使賦權(quán)結(jié)果更加科學(xué)合理。

③考慮以往評價模型的風(fēng)險綜合評價結(jié)果只能對因素進(jìn)行排序而不能提取優(yōu)勢因素與劣勢因素的特點(diǎn)，本文引入次約束模型對施工企業(yè)風(fēng)險應(yīng)對能力進(jìn)行評價，得出了該企業(yè)對施工工藝風(fēng)險、三大目標(biāo)控制風(fēng)險、HSE管理能力風(fēng)險、應(yīng)急能力風(fēng)險的應(yīng)對做的較好，對于勘察偏差風(fēng)險、地下管線的保護(hù)風(fēng)險應(yīng)對能力較差，而對金融市場風(fēng)險的應(yīng)對能力最差；同時，該企業(yè)的總體風(fēng)險應(yīng)對能力處于“較好”等級中，仍有一定的提升空間。研究結(jié)果表明該評價方法在幫助施工企業(yè)進(jìn)行自我能力考核，使其有針對性的進(jìn)行管理能力提升方面，具有一定的優(yōu)越性和實(shí)際意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]黃宏偉，顧雷雨.基坑工程風(fēng)險管理研究進(jìn)展[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2008，30：651-656.

[2]夏元友，陳春舒，陳金培，鄭筱彥，翟玉新.基于現(xiàn)場監(jiān)測的深基坑施工動態(tài)風(fēng)險評估[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2016，12（5）：1378-1384.

[3]周紅波，高文杰，蔡來炳，等.基于WBS-RBS的地鐵基坑故障樹風(fēng)險識別與分析[J].巖土力學(xué)，2009，30（9）：2703-2726.

[4]呂超，彭建，彭芳樂.濱江超大超深基坑施工風(fēng)險分析與控制[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2014，10（6）：1440-1448.

[5]李朝陽，葉聰，沈圓順.基于模糊綜合評判的地鐵基坑施工風(fēng)險評估[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2014，10（1）：220-226.

[6]應(yīng)國柱，汪鵬程，朱大勇，雷先順，秦榛.基于模糊綜合評價模型的地鐵施工風(fēng)險評估[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2016，12（2）：539-545.

[7]劉俊偉，尚文昌，于秀霞，皮景坤，謝劍.基于模糊評判理論的深基坑施工風(fēng)險評價[J].地下空間與工程學(xué)報(bào)，2016，12（3）：825-830.

[8]趙紅，李雅菊，宋濤.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的工程項(xiàng)目風(fēng)險管理[J].沈陽工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（社會科學(xué)版），2008，1（3）：239-244.

[9]吳賢國，丁保軍，張立茂，等.基于貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的地鐵施工風(fēng)險管理研究[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2014，24（1）：84-89.

[10]杜修力，張雪峰，張明聚，侯本偉.基于證據(jù)理論的深基坑工程施工風(fēng)險綜合評價[J].巖土工程學(xué)報(bào)，2014，36（1）：155-161.

[11]程鴻群，佘佳雪，袁寧，等.深基坑工程施工過程風(fēng)險綜合評價[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2016，44（3）：491-498.

[12]魏道江，李慧民.運(yùn)用投影尋蹤及信息擴(kuò)散理論評價深基坑施工風(fēng)險[J].中國安全科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，25（2）：147-152.

[13]吳賢國，沈梅芳，覃亞偉，滕佳穎，劉惠濤.基于變權(quán)和物元原理的地鐵基坑施工安全風(fēng)險評價[J].武漢大學(xué)學(xué)報(bào)（工學(xué)版），2016，49（6）：879-885.

[14]戢一鳴，張金隆.應(yīng)用FAHP確定供應(yīng)鏈績效評價指標(biāo)權(quán)重[J].華中師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2005，39（2）：190-194.

[15]周知，遲國泰，章穗.基于次約束的區(qū)縣科學(xué)發(fā)展評價及其實(shí)證[J].系統(tǒng)工程學(xué)報(bào)，2014，29（2）：257-268.