城區(qū)建筑施工的環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究

劉孟凱 張姝潔

(武漢科技大學(xué)恒大管理學(xué)院 武漢 430065)

0 引言

在城市建設(shè)發(fā)展過程中，舊城改造和城中村開發(fā)項(xiàng)目越來越多，該類型項(xiàng)目具有需要拆除工程、周邊建筑群環(huán)繞、人群往來密集、地下市政管網(wǎng)復(fù)雜等特點(diǎn)，造成項(xiàng)目施工對(duì)周邊環(huán)境產(chǎn)生一定的安全隱患。雖然國(guó)家生態(tài)環(huán)境部2018年《關(guān)于修改〈建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)分類管理名錄〉部分內(nèi)容的決定》中明確指出對(duì)于房地產(chǎn)類建設(shè)項(xiàng)目，涉及以居住、醫(yī)療衛(wèi)生、文化教育、科研、行政辦公等為主要功能等環(huán)境敏感區(qū)的應(yīng)編制建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)告[1]，但《建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)技術(shù)導(dǎo)則》(HJ 169—2018)主要是針對(duì)建設(shè)項(xiàng)目對(duì)大氣、地表水和地下水等較大尺度上的生態(tài)環(huán)境影響的評(píng)價(jià)[2]，不能涵蓋城區(qū)建筑工程施工對(duì)其緊鄰環(huán)境的影響。因此，加強(qiáng)城區(qū)建筑工程施工的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，可明確主要風(fēng)險(xiǎn)因子，定量化風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，為相關(guān)工作提供支撐。

風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法最早是MUSTAFA(1991)采用層次分析法進(jìn)行項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，通過價(jià)值和權(quán)重指標(biāo)來表征分析風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及其后果風(fēng)險(xiǎn)影響程度[3]。2011年，我國(guó)出臺(tái)了《風(fēng)險(xiǎn)管理 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)》(GB/T 27921—2011)，指明了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估基本過程和常用32種評(píng)估方法[4]。目前，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估理論在建設(shè)工程領(lǐng)域應(yīng)用廣泛，如李賢文[3]針對(duì)基坑施工風(fēng)險(xiǎn)建立了層次分析法評(píng)估模型；虞未江等[5]基于物元可拓評(píng)價(jià)模型建立了基于綜合權(quán)重和改進(jìn)物元可拓法的地下水水質(zhì)評(píng)價(jià)模型，實(shí)現(xiàn)了對(duì)地下水水質(zhì)的綜合評(píng)價(jià)；吳丹紅等[6]建立了地鐵站深基坑施工安全可拓學(xué)評(píng)價(jià)模型，提出了較為全面的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系；李鑫[7]以工程周邊建筑安全為指標(biāo)，建立了城市隧道施工風(fēng)險(xiǎn)模糊評(píng)價(jià)模型；MOJTAHED和KEN HNOTTAVANGE-TELLEEN等[8-9]在工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中均考慮了健康和安全、環(huán)境等指標(biāo)。整體而言，工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究多是以工程自身安全與效益為目標(biāo)進(jìn)行分析與風(fēng)險(xiǎn)防控，對(duì)因工程施工而帶來的周邊環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)尚未明確指出。

因此，本文將城區(qū)建筑工程作為整體，采用層次分析法以及物元可拓，結(jié)合城區(qū)建筑工程項(xiàng)目特點(diǎn)，全面辨識(shí)城區(qū)建筑工程施工對(duì)其周邊環(huán)境影響的風(fēng)險(xiǎn)因子，建立評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，揭示各層次因子權(quán)重并根據(jù)物元可拓模型確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，最后明確該風(fēng)險(xiǎn)的應(yīng)對(duì)策略，對(duì)加強(qiáng)城區(qū)建筑工程施工期間的環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)防控提供抓手與支撐。

1 研究方法

本文進(jìn)行城區(qū)建筑施工的環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要思路如圖1所示?？紤]建筑工程結(jié)構(gòu)與施工工藝特點(diǎn)，結(jié)合城區(qū)建筑工地地理位置特點(diǎn)，綜合辨識(shí)風(fēng)險(xiǎn)因子，并結(jié)合專家打分法、層次分析法以及物元可拓模型完成風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，最后給出風(fēng)險(xiǎn)防控建議。

圖1 研究思路

1.1 層次分析法

層次分析法適用于缺少定量數(shù)據(jù)的多目標(biāo)、多層次和多因素的復(fù)雜系統(tǒng)問題風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估[4]，一般可按以下步驟進(jìn)行：①構(gòu)造層次結(jié)構(gòu)模型；②兩兩對(duì)比構(gòu)造判斷矩陣；③計(jì)算單個(gè)層次的排序及一致性檢驗(yàn)；④計(jì)算層次總排序及一致性檢驗(yàn)。對(duì)于構(gòu)造判斷矩陣，首先要確定評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)調(diào)查問卷，由專家打分，最后根據(jù)打分兩兩對(duì)比構(gòu)造矩陣，求出權(quán)重。在進(jìn)行一致性檢驗(yàn)時(shí)，CR=CI/RI，其中RI可通過查賦值表獲得，CI= (λmax-n) (n-1)，其中λmax為判斷矩陣最大特征根。一般情況下，若CR>0.1，則認(rèn)為該判斷矩陣通過一致性檢驗(yàn)，否則不通過。

1.2 物元可拓綜合評(píng)價(jià)

在可拓學(xué)基礎(chǔ)下，將物元理論和可拓集合相結(jié)合，以研究對(duì)象本身N、對(duì)象特征C及對(duì)象具體數(shù)值V為物元，建立物元可拓模型來綜合評(píng)價(jià)對(duì)象。

1.2.1 經(jīng)典域和節(jié)域的確定

(1)

(2)

式中，Rj表示具體研究的某一風(fēng)險(xiǎn)事件，Nj表示風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)，表示j等級(jí)下的風(fēng)險(xiǎn)因子的取值范圍，Rp表示所有風(fēng)險(xiǎn)事件，N0表示所有的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)，表示風(fēng)險(xiǎn)因子在不同等級(jí)下的所有取值范圍。

1.2.2 物元的確定

將收集到的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)用物元RS表示。

(3)

式中，vn為風(fēng)險(xiǎn)因子的具體量化數(shù)值。

1.2.3 關(guān)聯(lián)函數(shù)的確定及關(guān)聯(lián)度的計(jì)算

由可拓理論中距和區(qū)間的概念，可確定以下初等關(guān)聯(lián)函數(shù)：

(4)

式中，vji表示第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子在等級(jí)j下的數(shù)值，范圍為(aji,bji);vpi為第i個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子的節(jié)域,為(api,bpi)。

1.2.4 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)定

結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重以及關(guān)聯(lián)度，可以計(jì)算出風(fēng)險(xiǎn)事件的關(guān)聯(lián)度。

(5)

式中，ωi為風(fēng)險(xiǎn)因子的權(quán)重。

若Kj0=maxKj(p),那么風(fēng)險(xiǎn)事件的等級(jí)為j0。

2 風(fēng)險(xiǎn)因子辨識(shí)

城區(qū)建筑工程施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)多種多樣，通過查閱分析國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)、專家咨詢和相關(guān)人員調(diào)查等方式，首先確定了城區(qū)建筑工程施工環(huán)境影響的五大風(fēng)險(xiǎn)：噪聲環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、揚(yáng)塵環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、排水污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和水土流失環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。

2.1 噪聲環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部《中國(guó)環(huán)境噪聲防治報(bào)告(2018年)》中指出，在2017年全國(guó)范圍內(nèi)共收到了55萬件涉及到噪聲問題的投訴，其中施工噪聲類投訴占46.1%[10]，因城區(qū)建筑工地周邊居民較密集，這種施工噪聲在城區(qū)建筑工程施工中表現(xiàn)尤為突出，產(chǎn)生的不利后果也更嚴(yán)重。

經(jīng)主要分項(xiàng)工程施工工藝及過程分析表明，在施工過程中使用的破碎錘、挖掘機(jī)、夯土機(jī)、打樁機(jī)和混凝土攪拌機(jī)等設(shè)備以及運(yùn)輸土方的車輛，在運(yùn)行工作中會(huì)產(chǎn)生噪聲，且這類設(shè)備使用量大、時(shí)間較長(zhǎng)、多臺(tái)多種設(shè)備同時(shí)運(yùn)行，設(shè)備噪聲強(qiáng)度一般在80～95 dB[11]，而城區(qū)一般屬于1類和2類聲環(huán)境功能區(qū)，標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境噪聲限值為45～60 dB，施工噪聲遠(yuǎn)超環(huán)境噪聲限值。因此，噪聲風(fēng)險(xiǎn)可對(duì)周圍環(huán)境造成嚴(yán)重影響，危害市民的身心健康。例如武漢某改造工程建設(shè)項(xiàng)目工地緊鄰商業(yè)、居民密集地，施工過程中使用大型破碎錘等機(jī)械，其噪聲強(qiáng)度高達(dá)90 dB，不斷接到噪聲擾民投訴[12]。除設(shè)備噪聲外，敲打、撞擊和呼喊等生活噪聲也加大了施工現(xiàn)場(chǎng)噪聲。

因此，城區(qū)建筑施工的噪聲環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的來源主要為設(shè)備運(yùn)行噪聲、車輛運(yùn)輸噪聲、生活噪聲等。

2.2 揚(yáng)塵環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

揚(yáng)塵是指在施工過程中由于表層土剝離和土地裸露而產(chǎn)生，并在干燥環(huán)境和風(fēng)力作用及人員車輛活動(dòng)下漂浮于空中的細(xì)小顆粒物，因揚(yáng)塵顆粒小，易被吸食，對(duì)施工人員及周邊居民健康造成一定威脅。

經(jīng)主要分項(xiàng)工程施工工藝與過程分析表明，施工現(xiàn)場(chǎng)由于挖掘或是場(chǎng)地本身，會(huì)有許多裸露的土地，在機(jī)械挖運(yùn)土方和打夯這些施工活動(dòng)以及材料的上下裝卸的作用下，會(huì)帶動(dòng)表層的土，形成揚(yáng)塵。在施工過程中會(huì)使用到挖掘機(jī)、夯土機(jī)、打樁機(jī)和混凝土攪拌機(jī)等設(shè)備以及運(yùn)輸土方車輛，可能加劇揚(yáng)塵產(chǎn)生。

例如太原市某安置房工程項(xiàng)目工地，由于部分道路未硬化、部分沙石未苫蓋、現(xiàn)場(chǎng)出入車輛均沒有清洗，人員走動(dòng)和車輛通行過程中帶動(dòng)表層土，形成揚(yáng)塵，影響周邊環(huán)境[13]。

因此，城區(qū)建筑施工揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)的來源主要為車輛通行揚(yáng)塵、風(fēng)力帶動(dòng)揚(yáng)塵、土體擾動(dòng)。

2.3 安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

在工程項(xiàng)目施工過程中，安全管理占有重要地位，特別是在人口密集且集中，環(huán)境比較復(fù)雜的市區(qū)建筑項(xiàng)目中，不僅涉及到施工方、建筑物的安全問題，還會(huì)影響到周邊建筑物和周邊市民的安全。

經(jīng)主要分項(xiàng)工程施工工藝與過程分析表明，安全隱患主要包括由大型工程車輛穿過城區(qū)反復(fù)進(jìn)去工地造成的交通安全隱患；由塔吊、腳手架、模板使用與搭建不牢靠不規(guī)范，造成的周邊居民人身安全隱患；由施工降排水方案論證不重復(fù)，地質(zhì)條件復(fù)雜，造成的降排水引發(fā)周邊建筑地基沉降、建筑傾斜或倒塌等隱患；由于工程施工人多較多，部分人員職業(yè)素質(zhì)和個(gè)人素質(zhì)較差，容易出現(xiàn)高空拋物、入室盜竊等現(xiàn)象。例如塔吊倒塌可能會(huì)誤傷到周邊建筑或是市民，近年來塔吊事故更是頻頻發(fā)生，造成較大財(cái)產(chǎn)損失和人員傷亡，在湖南省沅江市城區(qū)某施工現(xiàn)場(chǎng)，由于工地塔吊倒，造成2人傷亡[14]。

因此，城區(qū)建筑施工的安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的來源主要為交通事故、施工操作不規(guī)范、施工方案不當(dāng)。

2.4 排水污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

經(jīng)主要分析工程施工工藝與過程分析表明，排水污染潛在因素包括由于施工降排水進(jìn)入市政管網(wǎng)或周邊河道，排水水質(zhì)和水量對(duì)排入水體安全存在隱患，還有可能因排水超過某時(shí)段內(nèi)管網(wǎng)排泄能力，造成不能正常排水而連帶區(qū)域污水擁堵外溢；施工區(qū)域降粉塵、車輛清洗、雨水徑流將泥水、油污、建筑區(qū)域生活垃圾等排入管網(wǎng)或河道，引發(fā)排入水體的水質(zhì)超標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)；由于施工區(qū)域地下管網(wǎng)復(fù)雜，地下施工造成污水管網(wǎng)破裂引發(fā)污水外泄污染；由于混凝土養(yǎng)護(hù)、砌塊養(yǎng)護(hù)、樁基清孔、水下混凝土澆筑等工藝用水可能會(huì)造成排水水質(zhì)污染；因建筑工地居住環(huán)境簡(jiǎn)陋，生活設(shè)施不全，生活方式隨意、生活人數(shù)較多，造成的生活污水排放也需要引起重視。在2016年7月8日22:30左右，杭州地鐵4號(hào)線南段中醫(yī)藥大學(xué)站南基坑施工時(shí)，發(fā)生基坑土體突涌，基坑地下水噴涌，無法順利排出，導(dǎo)致排水污染[15]。

因此，城區(qū)建筑施工排水污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)來源主要為基坑降排水、施工工藝廢水、生活污水。

2.5 水土流失環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

水土流失主要是指建筑工程在施工過程中破壞原有地表，造成土地裸露或土體松動(dòng)，在雨水作用下造成資源流失和地表破壞現(xiàn)象。

經(jīng)主要分項(xiàng)工程施工工藝與過程分析表明，城區(qū)建筑工程一般需要拆除破壞現(xiàn)有建筑區(qū)域，造成土體重新外漏和擾動(dòng)，易造成沖刷；在土方工程的土方開挖中，挖高填低，棄土棄渣沒有及時(shí)處理，常常形成人工均夷坡、人工堆積坡和人工切割坡，并且其緊密度不高，在雨水的沖刷下造成不同程度的水土流失；或是施工工藝選擇不當(dāng)，比如挖深基坑時(shí)，坡度過大，經(jīng)由雨水沖刷表層土很容易被雨水沖走，造成水土流失。此外還有場(chǎng)地本身植被過少，或者沒有植被，表層土裸露，在雨水沖刷下表土剝離。

因此，城區(qū)建筑施工的水土流失環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)來源主要為雨季施工、水保相關(guān)措施不當(dāng)、土體擾動(dòng)。

3 風(fēng)險(xiǎn)分析與評(píng)價(jià)

3.1 建立模型指標(biāo)體系

通過對(duì)城區(qū)建筑工程施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)的初步分析，建立層次結(jié)構(gòu)如圖2所示。風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系包括目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和方案層。目標(biāo)層A為市區(qū)建筑施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)，準(zhǔn)則層B層包括噪聲風(fēng)險(xiǎn)B1、揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)B2、安全風(fēng)險(xiǎn)B3、排水污染風(fēng)險(xiǎn)B4、水土流失風(fēng)險(xiǎn)B5共5個(gè)方面，B層又可細(xì)分成15個(gè)因素指標(biāo)即C層方案層，具體層次劃分見圖2。

圖2 市區(qū)建筑施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)層次結(jié)構(gòu)

3.2 確定風(fēng)險(xiǎn)因子權(quán)重

本文基于評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以咨詢問卷形式向5位從事建筑施工、環(huán)境影響評(píng)價(jià)、教學(xué)科研等領(lǐng)域的專家進(jìn)行咨詢，經(jīng)綜合對(duì)比，本文在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行打分時(shí)采取如表1所示量值標(biāo)準(zhǔn)，再利用層次分析法分別算出各層次權(quán)重值和C層總排序權(quán)重，經(jīng)檢驗(yàn)滿足一致性要求，具體結(jié)果如表2所示。

表1 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)判表

3.3 評(píng)價(jià)模型計(jì)算

3.3.1 建立評(píng)價(jià)等級(jí)

根據(jù)專家意見，確定城區(qū)建筑工程施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)V={v1,v2,v3,v4,v5},具體等級(jí)劃分如表3所示。

表2 總排序權(quán)重

表3 環(huán)境影響等級(jí)劃分

3.3.2 經(jīng)典域和節(jié)域建立

結(jié)合表3對(duì)安全等級(jí)的劃分，以揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)B2為例，其經(jīng)典域如下：

以揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)B2為例，其節(jié)域如下：

3.3.3 物元確定

根據(jù)實(shí)地調(diào)查、專家咨詢和相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)城區(qū)建筑工程施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)因子進(jìn)行評(píng)價(jià)打分。其中包含15個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子，每個(gè)滿分為 100 分，經(jīng)整理專家打分具體結(jié)果見表4。

表4 專家綜合打分

根據(jù)表4中各指標(biāo)的實(shí)際得分，以揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)B2為例，其評(píng)價(jià)物元如下：

3.3.4 關(guān)聯(lián)度計(jì)算

根據(jù)相應(yīng)公式計(jì)算B層和A層的風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度，計(jì)算結(jié)果分別見表5和表6。

表5 B層風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度

表6 A層風(fēng)險(xiǎn)關(guān)聯(lián)度

3.4 評(píng)價(jià)等級(jí)確定

計(jì)算總目標(biāo)物元關(guān)于各等級(jí)的關(guān)聯(lián)度得:K1=-0.379，K2= -0.166，K3= 0. 095，K4=-0.150,K5=-0.311。

由關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果可知，Kmax=K3= 0.095，因此該項(xiàng)目的評(píng)價(jià)結(jié)果為Ⅲ級(jí)，與工程實(shí)際等級(jí)基本相符。

3.5 風(fēng)險(xiǎn)防控建議

加強(qiáng)可有效降低城區(qū)建筑施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的施工工藝研究與應(yīng)用；在制定工程設(shè)計(jì)方案時(shí)，應(yīng)充分考慮施工對(duì)環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的影響，合理選擇可有效降低環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)的方案，將對(duì)該類風(fēng)險(xiǎn)防控有明顯積極作用，對(duì)設(shè)計(jì)方案施工階段環(huán)境影響大增的設(shè)計(jì)單位取消近3年文明單位參評(píng)資格；城區(qū)建筑工程施工前，應(yīng)編制環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)防控方案，其中對(duì)安全環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)和噪聲風(fēng)險(xiǎn)要著重論證防控對(duì)策與效果，經(jīng)專家評(píng)審后作為項(xiàng)目施工期間的指導(dǎo)性文件，并由相關(guān)機(jī)構(gòu)不定期檢查評(píng)價(jià)和接受群眾舉報(bào)反饋情況作為項(xiàng)目整體行政處罰的依據(jù)；涉及因改選施工工藝等而造成的費(fèi)用增加情況，應(yīng)報(bào)業(yè)主或總承包商協(xié)商，切實(shí)保障施工方案編制質(zhì)量，同時(shí)也應(yīng)在具體施工過程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)與管理，降低施工環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

通過查閱文獻(xiàn)、咨詢專家等方式確定了市區(qū)建筑施工對(duì)周圍環(huán)境影響的五大風(fēng)險(xiǎn)：噪聲風(fēng)險(xiǎn)、揚(yáng)塵風(fēng)險(xiǎn)、安全風(fēng)險(xiǎn)、排水污染風(fēng)險(xiǎn)和水土流失風(fēng)險(xiǎn)。通過對(duì)普通高層建筑分部分項(xiàng)工程的分析，確定導(dǎo)致風(fēng)險(xiǎn)的15個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因子，并歸于車輛因素、工藝因素、人為因素和環(huán)境因素。根據(jù)層次分析法計(jì)算權(quán)重，結(jié)合物元可拓建立模型，計(jì)算關(guān)聯(lián)度，可知城區(qū)建筑施工對(duì)環(huán)境影響的整體風(fēng)險(xiǎn)為中等風(fēng)險(xiǎn)。最后，針對(duì)產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)的因素以及權(quán)重提出應(yīng)對(duì)措施，以降低或避免風(fēng)險(xiǎn)，減小損失，在合理、安全的基礎(chǔ)下，實(shí)現(xiàn)利益最大化。