基于次約束的深基坑施工風險應對能力評價

夏宗龍

摘要：為幫助施工企業找出其在深基坑施工過程中風險應對能力的優勢因素與劣勢因素，使其在后續的工程管理中不斷提升自身的風險應對能力。本文采用WBS-RBS方法對青島“嘉佳廣場”深基坑風險進行識別，結合工程實際構建風險應對能力評價指標體系，運用FAHP確定評價指標權重，并引入次約束理論建立評價模型對深基坑施工風險應對能力進行科學評價。為類似施工企業提供了一種自身能力考量的模型借鑒，具有一定的現實意義。

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.

關鍵詞：深基坑；風險；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 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2018）30-0018-07

0 引言

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

1 風險應對能力評價方法

1.1 風險識別

對于深基坑項目而言，其風險的識別是一個復雜的過程，使用常規的方法進行風險識別花費時間較長且易造成風險識別不全面的問題。正確的識別工程風險對于風險應對具有重要意義。本文采用WBS-RBS方法識別深基坑施工過程中的風險。WBS（工作分解結構）和RBS（風險分解結構）都是將項目目標作為導向，并將項目任務逐層分解到最小工作包，形成WBS和RBS樹形，通過將兩者結合形成WBS-RBS矩陣。風險因素經過歸類和層次劃分后以矩陣形式表現出來使表達更加清晰直觀，能系統整理項目的風險規律，通過對每個風險節點進行識別，避免風險遺漏。

在分析相關文獻和明確風險可能發生的范圍的基礎上，本文將深基坑項目分解成為施工準備、土石方工程、降排水工程、支護工程、監測工程五大模塊，形成WBS樹形。同時，按照面臨的主要風險形成RBS樹形，其中包括技術風險、管理風險、經濟風險和環境風險。建立WBS-RBS矩陣，結合工程的實際情況，判斷存在何種風險，進而及早提出風險應對策略與預防措施。

1.2 風險應對能力評價模型

在風險識別、評估、應對之后我們可以對相關單位的風險應對能力進行評價，在后續的管理過程中有針對性的改進自己的不足，完善對工程的管理能力。科學合理的評價模型的建立是風險應對能力評價的基礎。

1.2.1 評價指標體系構建及FAHP法指標賦權

在工程風險管理的基礎上，結合工程實際建立相應的風險應對能力評價指標體系，并對相應的評價指標進行科學賦權。荷蘭學者Van Laarhoven于1983年提出了用三角模糊數表示模糊比較判斷的方法，并運用三角模糊數的運算和對數最小二乘法，求得元素的排序，把AHP拓展為能夠在模糊環境下使用FAHP[14]。FAHP相對于傳統的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，使評價過程更加科學合理。本文應用文獻[14]中的FAHP法對評價指標進行相應賦權，因FAHP法的應用已相對成熟，在此就不做詳細介紹。

1.2.2 次約束模型構建

次約束評價方法自20世紀80年代提出以來，在經濟、科技、管理等諸多復雜系統評價領域已經取得廣泛的應用和認可[15]。本文應用此方法找出施工企業在深基坑施工過程中風險應對能力較好的方面和不足的方面。具體思路如下：

①確定指標權重。

式（12）通過評價指標權重wj占次約束中各評價指標權重和的比重進行二次賦權，既保證了距離定義的一致性，同時這種修正也能彌補一個次約束屏蔽掉其它次約束作用的不足。

⑦次約束評價模型構建。

將數學中最小二乘方法的距離平方和最小準則拓展為權距離平方和最小準則，根據這一拓展構造目標函數，進一步建立基于次約束的深基坑施工風險應對評價模型。

2 工程應用

2.1 工程概況

青島市“嘉佳廣場”項目擬建建筑物為24層住宅樓，兩層地下室，周長約266m，面積約4380m2，地下室基底標高一般筏板厚度區為13.15m，筏板增厚區為12.15m，場區標高約19.0～24.5m，最大開挖深度約12m。設計采用放坡開挖、噴射混凝土與土釘墻支護結合的防護體系。

2.1.1 水文地質條件

場區巖土層層序較清晰，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，層厚1.20～6.70m；第（7）層粉質粘土：主要分布于場區東側，層厚1.20～3.80m；第（11）層粉質粘土：除場區東部外，其余地段均有揭露，層厚1.30～5.30m；第（12）層礫砂：主要分布于場區中、東部，層厚0.50～3.70m；第（16）層強風化花崗巖：較為廣泛地分布于整個場區，揭露層厚0.30～5.00m；第（17）層中等風化花崗巖：為廣泛地分布于整個場區，揭露最大厚度6.50m；第（18）層微風化花崗巖：最大揭露厚度4.70m。場區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，場區內地勢北高南低，南側原創業中心基坑匯有積水，根據現場踏勘，場區穩定水位在16m左右。

2.1.2 施工降排水

基坑南側創業中心原基坑內積水應預先抽出，基坑內設置集水坑（或集水井）進行降水，并設置6個降水井進行預降水，基坑坡頂進行地面硬化并設置擋水臺階與截水溝防止地表水排入基坑，坡面設置泄水孔，基坑底部沿周邊設置排水溝與集水井進行集水明排。

2.2 風險因素識別

該工程項目采用變動總價合同，在合同中約定當設計變更和工程量等發生變化時可以調整合同總價。由此，項目的設計偏差與圖紙變更風險、合同風險可忽略。對于施工過程中可能面臨的風險，企業應根據自身特點判斷應采取何種策略，如對于金融風險可以通過及時了解政策動向和借助內部資金流動等降低此類風險；對于三大目標控制風險和人材機供應風險可以通過在施工過程中嚴把質量關，對進度實施調整和選擇更可靠的供應商等降低風險；對不可抗力和緊急事件風險應采取接受策略，提早做好應急預案等，減少風險造成的損失。而HSE管理風險和不可抗力風險可能出現在施工過程的某個階段，要加強人員教育與做好預防措施。在此，對不同階段最可能發生的風險運用WBS-RBS法進行識別，結果如圖1。

2.3 風險應對能力評價

2.3.1 評價指標體系構建

針對前期運用WBS-RBS法識別的深基坑工程可能面臨的風險及其在風險管理的基礎上結合工程實際情況，建立如圖2的風險應對能力評價指標體系，來評判施工企業對不同風險的應對能力大小。

2.3.2 FAHP法指標賦權

通過應用FAHP法對評價指標進行相應賦權，三角模糊數的引入可消除各指標間的模糊不確定性，本文設定語言變量如表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A1-A4相對于總目標A的權重為Wi=[0.405 0.302 0.118 0.175]，同理可得準則層相對于總目標的權重Wij，如表4中所示。

2.3.3 風險應對能力評價

①工程實際實施過程中，因對人材機供應風險的有效應對，節約損失約3萬元，因對工期工程成本比預期略有增加，對地下管線等進行了有效保護，但因情況復雜和勘察略有偏差，使少量地下管線有輕程度破壞。根據表5結合工程實際邀請15位相關管理和技術專家對該施工企業本工程中的風險應對能力進行隸屬度打分，如表6所示。

③根據公式（14）和（15）求得各指標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在深基坑施工過程中風險應對能力的優勢方面與劣勢方面。具體計算如表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在該方面風險的應對能力較強，反之能力較弱。

2.4 風險應對能力分析

2.4.1 應對能力優劣勢分析

為更加直觀的展現出施工企業在該項目中風險應對能力的優劣勢因素。根據表9“求和”一列得到相應的優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進行判斷，該施工單位在本次深基坑工程施工中對施工工藝風險、三大目標控制風險、HSE管理能力風險、應急能力風險的應對做的較好，對于勘察偏差風險、地下管線的保護風險應對能力較差，而對金融市場風險的應對能力最差。這表明該公司對深基坑支護等的相關施工技術掌握較好，在施工過程中對質量、時間、成本的控制已比較成熟，在后期的工程施工中應盡量做好金融市場預測，規避此類風險且施工過程中要加大對地下管線等的保護，減少破壞。

2.4.2 應對能力等級分析

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

3 結論

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

②以實際工程實例為依托，在應用WBS-RBS進行風險識別的基礎上建立評價指標體系，并采用FAHP方法確定指標權重，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，使賦權結果更加科學合理。

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

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