基于數字項目管理平臺的深基坑施工風險管控

王晟霖 魏道江

(1.湖北荊晟建設工程有限公司，湖北 荊州 434000； 2.湖北文理學院土木工程與建筑學院，湖北 襄陽 441053)

0 引言

在城市建筑密集區域進行深基坑施工，不僅要保證基坑本體的安全，還要考慮基坑施工對周邊環境造成的安全影響風險。因此，如何在基坑施工過程中客觀地評價風險并及時采取有效的風險應對策略，成為當前業界關注的重要課題。目前比較有代表性的研究成果有：魏道江等[1]使用模糊證據推理方法進行深基坑施工風險評估，突破了風險評估方法不能對評價結果進行信度評價的限制；黃建華等[2-4]基于WBS-RBS法進行風險識別，并采用貝葉斯網絡模型和邏輯關系故障樹的方法進行風險評價；楊昔陽等[5-7]應用OWA算子，對專家給出的風險評估數進行賦權計算，使得風險評價結果更為客觀；Akintoye等[8]指出風險管控方法在建筑施工活動中應用的局限性，并提出對應的解決思路；Li等[9]基于BIM平臺，通過建立安全風險識別系統(SRIS)和早期預警系統(SREWS)，對深基坑施工安全狀態進行實時監控及風險控制。

深基坑施工風險研究日趨完善，但仍存在以下兩方面不足：其一，大部分研究均局限于理論方法的改進，而將理論方法應用于實踐還存在不少障礙，尤其是許多方法尚未開發成簡單易用的操作軟件，導致現場工作人員對這些方法望而卻步；其二，盡管已有學者嘗試基于BIM技術對深基坑施工風險進行管控，但因軟件本身對風險指標的選取和對風險評價值的量化還不完善，若過分依賴軟件可能會導致如Zou等[10]學者所描述的結果，即評價工作不可行或評價結果不可信。基于此，本文嘗試將由GLD公司開發的數字項目管理平臺應用于深基坑施工風險管控，并對平臺在風險識別和風險評價方面存在的不足進行改進，以更好地推進深基坑施工風險智能管控。

1 數字項目管理平臺概述

本文所探討的數字項目管理平臺是一款將施工現場進行數字化管理的工具，其依托一個平臺基礎，搭載多種業務模塊系統，根據現場情況對各業務模塊信息進行完善，從而實現施工項目管理的數字化、智能化、系統化。該平臺軟件利用數字化、物聯網等技術對施工現場的人、機、料、法、環等關鍵因素進行全面感知和實時互聯，將施工管理信息實時傳遞與留存，以實現業務動態化協同。應用數字項目管理平臺對電腦的配置要求為：CPU i5；8G獨立顯卡；16G內存；500G可用硬盤空間；系統預裝Win7 64位及以上系統。

2 基于管理平臺的深基坑施工風險管控

本文所用的數字項目管理平臺是一款對施工現場進行數字化管理的工具。該平臺以基礎數據平臺為主要核心，同時配備多種業務模塊系統，涵蓋安全、質量、物資等多個方向，利用數字化、物聯網技術對施工項目信息進行全面的感知，從而實現管理的數字化、智能化、系統化,并將施工管理信息進行實時傳遞與留存，以達成業務動態化協同。

2.1 風險識別

危險源辨識屬于平臺中安全模塊的子級，根據目標項目的實際情況，在平臺添加風險界面，選擇相應的分部分項工程的風險事件，完成風險識別。倘若平臺中沒有適合的風險事件，則需要結合工作分解結構-風險分解結構(WBS-RBS)風險識別法對風險事件進行輔助辨別。

工作分解結構(WBS)是指根據項目管理的需要，按照逐層分解的方法將一個工程項目所有工作內容進行分解。以基坑工程施工為例，將其施工內容逐層分解至工序，如圖1所示。

圖1 基坑工程WBS分解結構

風險分解結構(RBS)是指按照類別將項目風險源進行逐級分解。同樣以基坑工程施工為例，其風險分解結構如圖2所示。

圖2 基坑工程RBS分解結構

以WBS“工序”層為行向量、以RBS“基本風險源”為列向量進行耦合，即可識別出項目所有風險。經耦合得到基坑施工風險指標體系，見表1。

表1 基坑施工風險指標體系表

(續)

2.2 風險評價

完成風險識別工作后，運用平臺搭載的LECD評價法對識別出的風險進行評價。LECD評價法的步驟是：①邀請專家對每一種風險發生的概率(L)、人體暴露在這種風險環境中的頻繁程度(E)、風險事故發生后造成的損失程度(C)三個風險參數進行評分；②由式(1)計算得出危險值(D)；③根據D值與風險等級的對應關系(表2)，即可得到每一風險事件的風險等級。

表2 危險值等級標準

D=L×E×C

(1)

在實踐中應用上述風險評價方法存在兩個方面的問題：

(1)多名專家針對同一風險事件給出的風險參數值不一致甚至存在較大分歧，如何確定最終的風險參數值成為一個不可回避的問題。為解決此問題，本文運用OWA算子對各名專家給出的風險參數值進行加權處理。

OWA算子是Ordered-Weighted-Averaging的簡稱[11]，其原理是首先將原始數據進行二次排序得到一組向量值，然后根據這組向量值進行賦權計算，從而在一定程度上弱化極值對評價結果的影響。以風險參數L為例，運用OWA算子對各名專家的評分進行加權處理步驟如下：

1)邀請專家對某一風險事件的風險參數L進行評分，得到風險評分向量AL(a1，a2，…，an)。其中，n是專家的數量；an是第n名專家對風險參數L的評分值。

(2)

4)運用式(3)對風險參數的評價值進行加權計算，如下

風險參數E、C的加權處理方法同上，不再贅述。

(2)傳統的LECD法要求專家給出的風險參數值為一精確的數值，但實際上由于專家自身經驗及認知上的局限性，給出用精確數表示的風險參數值是非常困難甚至是不可能的。因此，本文將專家給出的風險評分用三角模糊數表達，并建立各風險參數的風險等級與模糊數的對應關系，見表3、表4、表5。

表3 參數L的等級與三角模糊數關系列表

表4 參數E的等級與三角模糊數關系列表

表5 參數C的等級與三角模糊數關系列表

2.3 風險控制

得出各風險事件的風險評價等級之后，便可通過平臺提供的風險管控系統對風險事件進行控制。具體步驟為：

(1)在平臺界面選擇風險管控界面，運用系統歸納所屬工程的風險清單，清單內容包括但不限于風險點名稱、風險描述、事故類型、風險等級等信息，并規劃出對應的責任區域及管控措施等信息。

(2)運用系統統計各等級的風險數量，形成風險走勢圖及風險類別占比圖，以提高作業人員對事件的關注度。

(3)通過系統向風險處理責任人發布風險告知卡和可視化技術交底等內容，以實現對風險事件進行及時管控的目的。

3 案例分析

3.1 工程概況

監利市人民醫院內科綜合樓項目是一幢地下2層、地上24層的框剪建筑，其基坑大致呈矩形，長184.6m、寬54.1m，開挖深度10.1～13.6m。基坑周邊緊鄰眾多建筑物及道路，東側道路距離基坑內邊線僅約1.3m，基坑重要性等級為一級。基坑支護以支護樁為主要維護結構，坑內設置內支撐以提高維護結構的穩定性，圍護結構外設有三軸攪拌樁用以形成止水帷幕。

3.2 風險識別

結合本項目基坑施工的具體情況，運用WBS-RBS耦合的方法對本基坑工程施工的風險進行識別，并將識別出的風險按要求錄入平臺。在平臺中錄入的風險內容包括分部分項工程/作業任務、作業活動及內容、風險描述、潛在事故類型、區域/部位、具體責任區域、有效時間等。

3.3 風險評價

邀請項目部10名技術人員對所識別出風險事件的風險參數進行打分，其中，L、E打分區間為[0，10]，C的打分區間為[0，100]。以基坑工程-降排水-降水為例，其對應的風險因子是水位較高，未能及時采取有效降水措施，而本項目地處于江漢平原，土質多為淤泥，臨近長江且施工季節為夏季，基坑降水量大，易產生流砂管涌現象。10名技術人員對該風險事件的評分結果見表6。

表6 技術人員評分結果

由表3～表5可知，參數L隸屬于四級風險的程度為0.8，隸屬于五級風險的程度為0.2；參數E隸屬于四級風險的程度為0.14，隸屬于五級風險的程度為0.86；參數C隸屬于四級風險的程度為0.34，隸屬于五級風險的程度為0.66。進一步，由式(1)計算得出該風險事件隸屬于三級風險的程度為3.81%，隸屬于四級風險的程度為24.34%，隸屬于五級風險的程度為71.85%。

完成所有風險事件的風險評價后，即可在平臺上建立風險清單，清單內容應包括風險點名稱、風險描述、風險等級和責任人等。

3.4 風險控制

對于風險等級較高的作業活動，應及時采取相應的控制措施，避免事故發生。以基坑-降排水-降水為例，在風險評價工作中，判定該作業任務隸屬于重大風險等級的概率較大，需立即對該作業任務采取管控，從人、機、料、法、環5個方面制定相應的風險管控措施。

(1)人員方面。①加強人員培訓，要求管理人員將每日巡檢落實到位，及時排查隱患位置；②增強作業人員個人安全意識，在事故發生時第一時間采取有效自救方式。

(2)機械設備方面。①落實降水井的每日維護檢查，避免設備損毀導致地下水水位回升；②設置備用電路，避免因停電而無法及時降水。

(3)物料方面。做好材料進場驗收，防止材料不合格導致降水工作停止。

(4)管理方面。①編制專項施工方案，對開挖深度范圍內有地下水的必須設置井點降水；②開挖過程中及開挖結束后檢查坑底有無明水；③現場設置應急搶險物資。

(5)環境方面。根據氣候情況合理調整降水量。

同時，采用BIM視屏動畫的形式對坑底作業人員進行安全技術交底，并發放風險告知卡。

4 結語

本文提出一種基于數字項目管理平臺的風險管控方法，并將該方法運用于某深基坑施工項目，取得如下效果：

(1)通過數字項目管理平臺將工作分解結構與風險分解結構快速整合，改變了以往通過建立耦合矩陣進行風險識別的方式，提高了風險識別效率。

(2)在邀請專家進行風險參數評分時，通過引入OWA算子賦權方法可以降低專家主觀因素對風險評價結果的不利影響。同時，將專家的評分用模糊數表達，使得最終的風險評價結果更加客觀。

(3)通過數字項目管理平臺可以更方便地建立風險清單、明確風險等級，有效避免傳統人為整理漏項錯項的問題，并通過責任區域劃分及風險追蹤提高風險管控質量。