山岭隧道抢救性施工风险管理研究
Study on Risk Management of Rescue Construction of Mountain Tunnels
DOI: 10.12677/mse.2024.133061, PDF, HTML, XML, 下载: 37  浏览: 58 
作者: 郑龙华, 王凤山*, 叶雨佳, 于海宝, 刘 庆:中国人民解放军陆军工程大学野战工程学院,江苏 南京
关键词: 风险管理山岭隧道抢救性施工智慧工地Risk Management Mountain Tunnels Rescue Construction Smart Construction Sites
摘要: 山岭隧道抢救性施工因施工地点、性质的特殊性和复杂性,其相较普通施工任务存在较大安全风险。为提高山岭隧道抢救性施工风险管理的系统性和科学性,将风险管理划分为风险识别、风险评估和风险应对三个部分,描述了风险识别、评估的方法和步骤,风险应对的手段及预警体系,提出智慧工地理念应用于抢救性施工风险管理的具体方法,制定了标准化、规范化、科学化的风险管理流程,为山岭隧道抢救性施工风险管理提供了理论基础。
Abstract: Due to the particularity and complexity of the construction site and nature, the rescue construction of mountain tunnels has greater safety risks than ordinary construction tasks. In order to improve the systematicity and scientificity of risk management in the rescue construction of mountain tunnels, risk management is divided into three parts: risk identification, risk assessment and risk response, which specify the methods and steps of risk identification and assessment, the risk control methods and early warning system respectively. The method of applying the concept of smart site to rescue construction is proposed, and a standardized, standardized and scientific risk management process is formulated, which provides a concept model for the risk management of rescue construction of mountain tunnels.
文章引用:郑龙华, 王凤山, 叶雨佳, 于海宝, 刘庆. 山岭隧道抢救性施工风险管理研究[J]. 管理科学与工程, 2024, 13(3): 586-593. https://doi.org/10.12677/mse.2024.133061

1. 引言

山岭隧道一般地处偏远,交通不便,当遭受地震、泥石流、山体滑坡或其他破坏时,抢救性施工具有时效性要求高,动用人力、物力多,施工环境不确定等特点,致使山岭隧道抢救性施工相较普通施工任务存在较大安全风险,给风险管理者带来了极大挑战。山岭隧道抢救性施工风险管理就是对于安全风险的干扰因素和可能发生的事件,进行识别、评估及应对,即在主观上尽可能做到有备无患,或在无法避免时亦能寻求切实可行的补偿措施,从而减少意外损失,确保抢救性施工任务的顺利完成。

风险泛指那些导致基于正常理想的技术、管理和组织基础上施工过程中受到的干扰,使得施工目标不能实现,而事先又不能确定的内部和外部的干扰因素及事件 [1] 。风险具有隐蔽性和复杂性,如何清晰全面地认识山岭隧道抢救性施工过程中存在的风险因素,对这些因素进行系统的分析,并根据分析结果提出行之有效的合理化建议,优化风险应对方法与预警体系,对做好山岭隧道抢救性施工中风险管理工作,具有十分重要的意义。

目前国内外关于山岭隧道施工风险管理已有较多研究,Wang F等 [2] 的研究对隧道施工风险动态进行了建模,分析了施工与保护之间的矛盾问题。Dawa Tshering [3] 的研究认为,风险管理是一个动态和连续的过程,对典型的大型土木工程项目的生命周期风险管理具有重要意义。吴绍利 [1] 的研究专注于工程项目风险识别与评价方法的设计,为工程项目风险识别提供了理论和方法上的支持。张伟 [4] 的研究聚焦于山岭公路隧道施工安全风险管理,分析了隧道施工过程中可能遇到的风险,并提出了相应的管理策略。De-sai Guo等 [5] 的研究对复杂地质条件和施工因素下的隧道施工风险进行了耦合分析,为隧道施工风险管理提供了新的思路。卢向南等 [6] 的著作《定量分析模型与方法》详细介绍了定量分析模型与方法,为工程项目风险评估提供了理论和方法上的支持。Cheng-yuan Zhu和Tian-yuan Zhang [7] 的研究展示了动态故障树的实现方法,为风险分析和管理提供了新的技术手段。何雷等人 [8] 的研究基于改进P-S模型,提出了工程抢修抢建风险预警方法,为工程抢修抢建风险预警提供了理论依据。庄清江 [9] 的研究基于智慧工地理念,探讨了施工现场安全管理的方法,为工程项目现场风险管理提供了新的视角。

综上所述,关于山岭隧道一般施工风险管理研究较多,但对于抢救性施工中的风险管理研究却比较少,缺乏体系的理论研究和最新技术的融入,有鉴于此,现在已有方法的基础上,整合并分析了山岭隧道抢救性施工风险全过程管理的理论成果,注重运用最新风险管理技术,较为系统地描述了山岭隧道抢救性施工风险识别、评估的方法和步骤,风险应对的手段及预警体系,提出了将智慧工地理念应用于山岭隧道抢救性施工风险管理的具体方法。

2. 山岭隧道抢救性施工风险管理

山岭隧道抢救性施工风险管理是现代管理技术在山岭隧道抢救性施工中的具体应用,强调对风险的主动控制,对抢救性施工过程中遭遇的风险或干扰因素做到防患于未然,以避免和减少损失。山岭隧道抢救性施工风险管理主要包括风险识别、风险评估、风险应对三个部分,如图1所示。

Figure 1. Risk management flow chart of rescue construction of mountain tunnels

图1. 山岭隧道抢救性施工风险管理流程图

山岭隧道抢救性施工风险识别是对风险事件来源和结果进行实事求是的调查,是开展山岭隧道抢救性施工风险管理的重要基础;山岭隧道抢救性施工风险评估是应用定性、定量或者两种结合的方式处理不确定性,建立山岭隧道抢救性施工风险评估模型,采用数理统计和概率论的方式对风险的可能性及后果进行估计,对山岭隧道抢救性施工的可行性进行评价,是山岭隧道抢救性施工风险管理的关键环节;山岭隧道抢救性施工风险应对是根据风险辨识和风险评估的结果,采取相应的预防措施和应对预案,达到安全管理的目标,是山岭隧道抢救性施工风险管理的最终落脚点。

3. 山岭隧道抢救性施工风险识别

3.1. 山岭隧道抢救性施工风险识别方法

风险的识别是一项复杂的事务,风险管理者需要做很多细致的工作。山岭隧道抢救性施工风险识别是采用科学的方法和步骤,针对所有可能的风险事件的来源和结果进行深入的研究分析,辨别并排除那些可能引发风险的虚假因素,通过不断的对比分析,预测并评估不同的倾向与趋势,从而作出一个全面判断的过程。

山岭隧道抢救性施工风险识别一般采用一种或多种识别方法相结合的方式进行,主要包括德尔菲法、系统分解法、经验数据法、流程图法、幕景分析法、头脑风暴法、安全检查表法等。

德尔菲法也称专家调查法,是一种基于个人经验或者他人观点针对分析目标进行预分析,进而确定德菲尔法所需要的专家,多次循环问卷,获取较为一致的因素目标的方法。张伟 [4] 利用德尔菲法建立了山岭公路隧道施工安全风险指标体系,并对指标体系中各类指标的权重求取,指标体系的应用予以阐述,完成山岭公路隧道安全风险指标集的整理。德尔菲法适用于不可测因素较多或历史资料不足的情况下采用,特点是预测速度较快,可靠性较高。

系统分解法是一种将复杂的风险系统分解成比较容易识别的风险子系统,从而识别各个子系统风险的方法 [10] 。山岭隧道抢救性施工风险识别中,可以根据风险的特征,将风险分解为人员风险、机械风险、机动风险、施工风险、技术风险、任务完成风险以及突发自然灾害风险等子风险集,然后再将这些风险集进一步分解进行风险识别。系统分解法的特点是风险识别分类清晰、系统全面。

经验数据法 [5] 也称统计资料法,是根据山岭隧道抢救性施工安全风险相关的统计资料,进行识别当前施工存在的风险,其特点是需要大量历史统计资料。

流程图法通过将山岭隧道抢救性施工分解为一系列步骤或阶段,并采用多个模块来构建一个流程图序列。这种方法在每个模块中明确标注了各种潜在的风险因素或风险事件。流程图法能够给风险管理者提供一个清晰的总体印象。

幕景分析法是对山岭隧道抢救性施工进行未来状态的描绘。该方法研究的重点是当某种因素发生变化时,整个情况会怎么样?会有什么危险发生?就像电影中的一幕幕场景一样,供风险管理者进行研究比较分析,其主要特点是分析的结果易于表达。

头脑风暴法能够迅速生成众多潜在的选择和预期结果。这种方法涉及集体讨论和评估,目的是识别出潜在的风险要素。以问题为中心的头脑风暴会议鼓励参与者集中探讨特定的问题,探索各种可能的解决策略和潜在的风险点。

安全检查表法是基于建筑行业的既有标准和规定,对已经出现或可能出现的风险因素,以及它们可能触发的未来风险进行系统的检查和辨识。这种方法的一个显著优点是将施工过程划分为多个独立的模块,使得对每个模块的风险评估可以单独进行。它不仅适用于对熟悉的工艺设计进行分析,还能够帮助识别和查找在施工阶段可能出现的各种安全隐患。

3.2. 山岭隧道抢救性施工风险识别步骤

山岭隧道抢救性施工风险识别包括六个步骤:确认风险事件是否客观存在、制定初步清单、辨识风险事件及潜在关联要素、对潜在风险进行分析和判断、风险分类、创建风险目录概要,如图2所示。

确认风险事件是否确实发生涉及两个关键点:首先,需要辨识出那些被发现或推测的因素是否具有不确定性。若因素为确定性,则风险不存在。其次,必须核实这种不确定性是实际存在的,而非仅是虚构的想象。

制定初步清单时,应当详尽记录实际存在和可能出现的各类风险,涵盖那些可能影响人员装备的机动性、操作流程的执行、以及项目质量达成的诸多因素。通常,这一过程依赖于行业专家的丰富经验进行评估,并结合一系列调查表进行详尽的研究与分析来确立。

Figure 2. Flow chart of risk identification for rescue construction of mountain tunnels

图2. 山岭隧道抢救性施工风险识别流程图

辨识风险事件及其潜在关联因素时,应基于初步清单中列出的关键风险点,推测与之相关的各种合理场景,如人员伤亡、设备故障、自然灾祸、时间延误和成本超支等。

对潜在风险进行分析和判断是区分潜在风险类型,明确风险点,对潜在风险的重要性进行判别。

风险分类涉及将风险按照特定的标准进行分组,以深化对风险本质的认识和了解,并明确风险的特性。在具体实践中,可以根据风险的特性、潜在的影响以及它们之间可能存在的相互作用来进行风险归类。这种归类有助于更深入地理解风险、预估后果。

创建风险目录概要则是对山岭隧道抢救性施工可能遭遇的风险进行汇总,并按照其严重性和紧急性进行排序,从而提供一个关于整体风险的概览。这不仅能给所有参与者一个关于风险的全面印象,还能促使他们超越个人面对的风险,自觉地认识到施工过程中其他人可能遇到的风险,并预见到施工中各种风险之间的潜在联系和可能的连锁反应。

4. 山岭隧道抢救性施工风险评估

4.1. 山岭隧道抢救性施工风险评估方法

山岭隧道抢救性施工风险评估是对风险评估指标体系中风险要素的发生概率和危害性进行评估和评价 [11] ,进而进行可行性评价及编制风险评估报告。山岭隧道抢救性施工风险评估一般采用一种或多种评估方法相结合的方式进行,主要包括层次分析法、风险矩阵法、故障树法、熵权法、灰色关联分析法、作业条件危险性评估法、专家评分法、Borda序值法 [12] 等评估方法,对几种常用的评估方法进行介绍。

层级分析法(AHP)是一种定量与定性相结合的方法 [6] ,它将人的主观判断进行量化表达和处理。其基本思想是将山岭隧道抢救性施工中复杂的风险影响因素分解为若干个子因素,然后将这些子因素进一步分解为更小的子因素,逐层分解下去,形成一个有序的递阶层级结构。通过两两比较的方式确定层次中各因素的相对重要程度,然后按照一定的方法计算获得各因素相对重要程度的权重和总排序。

风险矩阵法是一种预测风险影响的数值化方法 [2] 。该方法自提出以来,美国空军电子系统中心(ESC,Electronic Systems Center)的很多项目都是采用风险矩阵法进行风险评估。风险矩阵法是将决定危险事件发生的概率(P)和事件严重程度(I)两种维度的因素,按各自特点划分等级,形成风险矩阵衡量风险的大小。此种方法操作简单,把定性和定量方法相结合,可以清楚地展示山岭隧道抢救性施工风险等级的分布情况。

故障树法 [7] 主要适用于山岭隧道抢救性施工中故障或失效分析,将故障或失效事件作为最终结果,自上而下通过结果推导发生的原因,由于不同原因之间可能存在不同的联系,基于数学理论运用逻辑

规则进行连接,并基于布尔逻辑进行运算其顶事件发生概率以及和底事件之间的关系 [13] ,是安全系统工程中一种常用的方法。

熵权法是一种客观评估项目风险指标的方法 [14] ,此方法通过分析风险因素指标的信息熵来决定各风险因素的重要性。指标的信息熵越大,表明其携带的信息量越多,因此其在风险评估中的重要性也越高,相应的权重分配也越重。熵权法的计算步骤相对简便,得出的结果直观且易于理解,同时能够在评估过程中减少主观偏见的影响。

灰色关联分析法 [14] 旨在通过比较不同因素间的动态变化模式来评估它们对某个现象的影响力度。该方法涉及将研究目标和潜在影响因素在图表上表示为点序列,并通过与这些点序列相连的线来表示风险因素和待识别风险之间的关系。通过这些线的比较和量化分析,可以得到关联度系数,进而揭示出待识别风险对研究对象影响程度的直观量化结果。

4.2. 山岭隧道抢救性施工风险评估步骤

山岭隧道抢救性施工风险评估包括五个步骤:前期准备、划分风险分析单元和模块、定性和定量分析计算、提出风险控制对策措施建议、编制山岭隧道抢救性施工风险评估报告 [15] ,如图3所示。

5. 山岭隧道抢救性施工风险应对

5.1. 风险控制

山岭隧道抢救性施工风险应对的重点是风险控制和风险预警 [3] ,风险控制的方法主要包括风险回避、风险分离、风险转移、风险自留、风险分散和风险预防 [16] 。风险回避指的是切断风险源头,选择不涉及或不参与,以此防止风险发生或限制其发展。风险分离则是将不同的风险单元进行分隔,目的是防止风险事件之间产生连锁反应或相互影响。风险转移是将相应的风险转移至承受能力与之相匹配的单位,达到保护自己的目的。风险自留是在风险承受人已充分做好处理风险准备的情况下,有意识的、有计划地将风险留给自己。风险分散是通过增加风险单位以减轻总体风险的压力,达到共同分摊集体风险的目的。风险预防是采取各种预防措施以最大限度减少风险发生的可能性,主要包括强化管理、备用策略、应急预案、智慧工地等手段,其中智慧工地 [9] 风险预防是借鉴现代智慧工地理念,利用BIM可视化和智能终端便携性的优势,将BIM 模型和抢救性施工资料内置于智能终端中,利用手动或扫描二维码的方式链接抢修设备性能参数及操作规程、施工方法手段视频、突发情况处置流程、安全注意要点等资料。辅助施工人员对抢修方案进行优化,将传统经验式施工转变为具有大量基础数据辅助的施工,提高管理者风险管理的科学性,达到控制风险的目的。如图4所示。

Figure 3. Flow chart of risk assessment for rescue construction of mountain tunnels

图3. 山岭隧道抢救性施工风险评估流程图

5.2. 风险预警

风险预警体系目前已有较为完善的研究成果,宋继化 [17] 基于统计分析法,进行风险识别后选取关键性指标,初步构建公路建设项目施工阶段风险预警评价指标体系及风险预警评价模型,划分了风险预警等级。何雷等 [8] 基于改进P-S模型形成了工程抢修抢建风险预警方法,其模型在边坡工程抢修作业进程中整体安全风险预警案例进行验证,表明具有较好的

预警能力。牛天林等 [18] 采用综合主客观权重的改进TOPSIS方法,建立了装备战场抢修任务优先度排序决策体系,对预警信息的优先度决策具有参考意义。山岭隧道抢救性施工风险预警系统判别到危险时,通知施工和管理人员进行紧急处置,防患于未然。当风险事件已经发生时,通过风险预警系统,减少二次风险发生的可能性。

Figure 4. Risk control method for rescue construction of mountain tunnels

图4. 山岭隧道抢救性施工风险控制方法

6. 结语

山岭隧道抢救性施工风险要素多、耦合性强,容易形成二次风险,将山岭隧道抢救性施工风险管理划分为风险识别、风险评估和风险应对三个部分,阐述了风险识别、评估的方法和步骤,风险控制的手段及预警体系,提出了智慧工地理念应用于抢救性施工的具体方法,制定了标准化、规范化、科学化的风险管理流程,为山岭隧道抢救性施工风险管理提供了理论基础。

NOTES

*通讯作者。

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