基于模糊理論的公路裝配式構件施工安全風險研究

2020-11-12 02:00:54陳露露王春梅

天津建設科技 2020年5期

陳露露，王春梅，鄭潔

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

裝配式混凝土構件憑借建造速度快、生產成本低、施工質量、綠色環保等優勢，已成為我國公路施工建設發展的重要方向[1]。由于體系結構眾多、施工技術標準不統一、施工企業水平層參差不齊，裝配式構件從工廠生產到現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現澆建筑的施工工序對比，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]基于云貝葉斯網絡的安全風險評價模型，動態評價構件吊裝作業安全風險；李文龍等[5]通過結構熵權-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場、項目設計與施工協同角度和宏觀產業發展環境角度提出裝配式混凝土結構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建指標體系、確定指標權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，現有研究多是按照裝配式構件施工順序進行識別及評估裝配式施工安全風險，而現有公路裝配式相關研究主要集中在裝配式構件的抗震性分析[9]、技術可靠性分析[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建基于模糊理論的安全風險評價模型，確定公路裝配式構件施工安全風險狀態，以期提高公路裝配式構件施工安全管理水平。

1 關鍵安全風險因素

1.1 識別

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

1）組織計劃風險。公路裝配式構件施工的關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生概率的核心因素有施工方案的科學性、合理性，施工技術的規范性等。公路裝配式構件還處于發展初期，項目管理者在施工管理過程中存在許多未知的知識、經驗盲區；因此，施工過程中很可能出現施工設計不科學、人員不專業、無完整的管理體系等問題。

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

2）管理風險。公路裝配式的發展是思想和技術的創新，對相關施工、技術管理人員的個人素質提出了更高要求；同時，施工造價也需要精通公路裝配式構件清單以及了解如何定額計價的預算人員。

管理風險的評價指標：施工場地布設是否合理、裝配式構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驗和責任心、施工作業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、設備是否定期檢查維修。

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

4）施工作業風險。預制構件施工一般是吊裝作業居多，需與現澆部件節點進行連接。因此，在吊裝過程中保持構件的穩定是關鍵性問題。

施工作業風險的評價指標：臨時支撐固定后是否穩定、吊點選擇設置是否準確、后澆混凝土養護是否充足、鋼筋接頭錨具的標準化、接頭處理技術的成熟性、吊裝作業技術的成熟性、施工安全保護措施的標準化、技術交底的完整性、施工作業人員的規范性。

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

環境經濟風險的評價指標：施工現場及周邊環境是否良好、構件運輸環境是否良好、氣候等自然環境是否造成影響、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問題、市場經濟是否穩定。

1.2 確定

根據前文理論基礎，設計調查問卷確定關鍵安全風險因素，采用五分李克特量表法對態度進行賦值，“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。通過預調研對初步設計的問卷進行修正，正式問卷通過“問卷星”發放，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工作經驗。對有效問卷進行數據分析顯示，信度系數α≥0.8，符合要求，收斂效度和區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 公路裝配式構件施工關鍵安全風險評價指標體系

2 基于模糊數學的公路裝配式構件施工安全風險估計

2.1 建立關鍵安全風險多級遞階結構

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、施工作業風險B14、環境經濟風險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件施工關鍵安全風險的綜合評價向量B。所有風險因素構成公路裝配式構建施工風險總集U，建立評價因素集。

2.2 發生概率的模糊估計

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

專家可以分為三類：一類包括領域元老專家、施工單位項目經理、駐地總監、設計負責人；二類包括高級職稱施工技術人員、高級職稱科研人員、高級職稱監理人員、高級職稱設計人員；三類包括中級職稱施工人員、中級職稱科研人員、中級職稱監理人員、中級職稱設計人員。可以結合項目實際情況確定每類專家權重γ，0≤γ≤1，γ值越大，說明該類專家的估計越可靠。

2）風險發生概率定級。見表1。

表1 風險發生概率定級

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

4）基本風險發生概率模糊估計。基本風險j發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重求加權平均值

2.3 風險損失的模糊估計

公路裝配式構件施工安全風險事件發生帶來的損失可以有工期延長、費用增加、人員傷亡、生態環境破壞、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生后對結構、系統或環境破壞程度，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。