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論文導(dǎo)讀::本文首先對我國近年來發(fā)生的地鐵施工事故進(jìn)行了統(tǒng)計分析。圖1地鐵施工安全風(fēng)險評價體系。
論文關(guān)鍵詞:地鐵施工事故,風(fēng)險評價,控制區(qū)間和記憶(CIM)模型
0 引言
為緩解城市空間容量不足、城市交通擁擠的狀況,國內(nèi)很多城市相繼投資修建地鐵。地鐵施工具有隱蔽性、復(fù)雜性和不確定性等特點,由于建設(shè)規(guī)模龐大、發(fā)展迅速,技術(shù)和管理力量難以充分保證,造成地鐵工程施工安全風(fēng)險加大。[1]近年來,我國地鐵工程相繼發(fā)生了很多安全事故,造成很嚴(yán)重的人員傷亡和財產(chǎn)損失。因此,對地鐵工程施工的安全風(fēng)險進(jìn)行分析和評價風(fēng)險評價,并指導(dǎo)工程實踐就顯得尤為重要。
本文首先對我國近年來發(fā)生的地鐵施工事故進(jìn)行了統(tǒng)計分析,針對地鐵施工安全風(fēng)險因素復(fù)雜且具有評估模糊性和發(fā)生隨機(jī)性的特點,建立了地鐵施工安全風(fēng)險CIM評估模型,最后運用這一模型對大連地鐵一號線一期工程102標(biāo)段進(jìn)行施工安全風(fēng)險評估。
1 我國地鐵施工事故統(tǒng)計分析
近年來,國內(nèi)地鐵施工事故頻發(fā),給社會和國家造成不必要的重大損失和不可估量的社會負(fù)面影響。我國近年地鐵施工事故統(tǒng)計如表1。
表1 地鐵施工安全事故統(tǒng)計表[2]
序號 |
事故時間 |
事故地點 |
事故類型 |
事故原因 |
|
2009.1.12 |
南京地鐵2號線大行宮站 |
坍塌 |
異常荷載 |
2 |
2009.1.11 |
上海地鐵11號線曹楊路車站 |
火災(zāi) |
安全管理制度缺失 |
3 |
2009.1.8 |
上海軌道交通9號線小南門站工地 |
機(jī)械傷害 |
人的不安全行為 |
4 |
2009.1.2 |
西安地鐵二號線鐘樓站 |
火災(zāi) |
人員技術(shù)不熟練 |
5 |
2008.11.15 |
杭州地鐵1號線湘湖站工程 |
坍塌 |
安全管理制度缺失 |
6 |
2008.11.8 |
南京地鐵1號線南延線第15標(biāo)段 |
坍塌 |
異常荷載 |
7 |
2008.07.13 |
上海地鐵10號線楊浦區(qū)四平路 |
機(jī)械傷害 |
人安全意識差 |
8 |
2008.6.26 |
深圳地鐵3號線 |
坍塌 |
降排水 |
9 |
2008.6.11 |
港鐵九龍南線工程 |
坍塌 |
地質(zhì) |
10 |
2008.5.30 |
南京地鐵二號線大行宮施工區(qū)間 |
坍塌 |
地下水 |
11 |
2008.4.20 |
沙坪壩區(qū)三峽廣場輕軌施工 |
坍塌 |
地下管線 |
12 |
2008.4.1 |
深圳市地鐵3號線荷坳段工地 |
坍塌 |
支護(hù) |
13 |
2008.3.22 |
深圳布吉地鐵3號線 |
水害 |
地下水 |
14 |
2008.3.18 |
西安地鐵2號線北大街站 |
其他傷害 |
地下管線 |
15 |
2008.3.11 |
上海地鐵4號線宜山路 |
坍塌 |
支護(hù) |
16 |
2008.01.31 |
廣州地鐵5號線中山八路與南岸路交界處 |
坍塌 |
降排水 |
17 |
2008.1.18 |
廣州地鐵5號線中山八路與南岸路交界處 |
坍塌 |
施工組織混亂 |
18 |
2008.01.17 |
廣州地鐵5號線大西盾構(gòu)區(qū)間 |
坍塌 |
地下水 |
統(tǒng)計分析這些地鐵施工事故,塌方事故所占比例最大,這是因為塌方事故的誘發(fā)因素眾多,部分涌水、涌砂以及管線破壞事故在外在表現(xiàn)形式上就表現(xiàn)為塌方論文提綱怎么寫。其次是涌水、涌砂事故,許多極為嚴(yán)重的事故究其原因,是因為地下水涌入開挖區(qū)所致,所以如何處理地下水是工程成功的關(guān)鍵,這就充分說明水在地下工程中的危害作用。其他事故所占比例也較大,誘發(fā)因素多半是設(shè)計因素,不規(guī)范施工以及管理因素。
2 地鐵施工安全風(fēng)險CIM評估模型
(1)地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系
總結(jié)分析眾多地鐵施工安全事故,歸納其發(fā)生原因包括如下三個方面:
①外界原因:不良地質(zhì)、地下水、異常荷載、危舊房屋、地下管線等;
②設(shè)計原因:結(jié)構(gòu)形式不合理風(fēng)險評價,施工方法不合理;
③施工原因:人的不安全行為、技術(shù)隱患和缺陷、管理不善。[3]
從事故原因的角度,我們建立了地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系,如圖1。
圖1 地鐵施工安全風(fēng)險評價體系
。2)基于控制區(qū)間和記憶(CIM)模型
CIM (controlledinterval and memory)模型也稱概率分布的疊加模型或“記憶模型”。此方法用直方圖替代了變量的概率分布,用和代替了概率函數(shù)的積分。直方圖具有相同寬度的區(qū)間,而CIM 模型正是要求建立在這種相等區(qū)間的直方圖上,因此使概率分布的疊加計算得以簡化和普通化。[4]
CIM 模型可以分為“并聯(lián)響應(yīng)模型”和“串聯(lián)響應(yīng)模型”。其區(qū)別就是根據(jù)變量的物理關(guān)系不同分別進(jìn)行概率分布的“并聯(lián)”或“串聯(lián)”組合與疊加。在地鐵施工安全風(fēng)險中,各級風(fēng)險因素的出現(xiàn)具有隨機(jī)性,將其同級風(fēng)險因素簡化為并聯(lián)關(guān)系,因此適用于CIM 模型的并聯(lián)響應(yīng)模型。
假設(shè)活動S有n 個風(fēng)險因素存在,只要其中任一風(fēng)險出現(xiàn),活動S 都會受到影響,則風(fēng)險因素D1,D2 , …, Dn的概率分布組合稱為“并聯(lián)響應(yīng)模型”。這種并聯(lián)概率曲線的疊加稱“概率乘法”。在實際計算中, 概率乘法是由一系列的兩個概率分布連乘組成的風(fēng)險評價,即先將兩個風(fēng)險因素的概率曲線相乘,然后再與第三者相乘,繼續(xù)下去,最終確定活動全過程的風(fēng)險概率曲線(如圖2)。
圖2 風(fēng)險因素并聯(lián)疊加圖
假設(shè)風(fēng)險D1 與風(fēng)險D2 進(jìn)行并聯(lián)概率疊加,它們的概率分布疊加利用等寬度概率區(qū)間的直方圖進(jìn)行疊加。其計算公式可表示為
(1)
式中:D1 ,D2 為2 個風(fēng)險因素; di為概率區(qū)間的組中值; n 為分組數(shù)。[5]
對于地鐵施工安全風(fēng)險評估的研究,是建立在各個風(fēng)險變量相互獨立的基礎(chǔ)上,變量之間的相關(guān)性涉及的理論和算法均較復(fù)雜,我們在設(shè)定主觀概率的數(shù)值時一定程度上已經(jīng)體現(xiàn)了其相關(guān)性,因此這里在計算時不予考慮。
(3) 基于CIM的地鐵施工安全風(fēng)險評估模型
由于地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系具有多層次、多因素、評估模糊性等特點,對各類風(fēng)險因素的直接量化較為困難,因此選用層次分析法確定評估指標(biāo)權(quán)重,采取模糊評價確定最末層風(fēng)險因素的概率分布論文提綱怎么寫。
基于控制區(qū)間和記憶(CIM)模型的地鐵施工安全風(fēng)險評價的步驟如下:
、俳L(fēng)險因素集合。參考地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系,建立風(fēng)險因素層次圖。
、诮L(fēng)險因素評價集。風(fēng)險因素評價集是評價者對風(fēng)險因素可能做出的各種評價結(jié)果組成的集合,用V 表示。
、鄞_定最末層風(fēng)險因素的概率分布。針對具體工程,讓每位專家對最末層風(fēng)險因素i 給出評價j。對于地鐵施工安全風(fēng)險評價風(fēng)險評價,本文評價集為V = {風(fēng)險高,風(fēng)險較高,風(fēng)險適中,風(fēng)險較低,風(fēng)險低}。
根據(jù)下式計算每個末層風(fēng)險因素的概率分布Pij。
式中:N j 為把風(fēng)險因素i 歸為同一風(fēng)險檔次j 的專家人數(shù);N為專家的總數(shù)。
、芨鶕(jù)各層風(fēng)險因素的權(quán)重,運用CIM 的并聯(lián)響應(yīng)模型,逐層求出各層風(fēng)險因素的概率分布及總安全風(fēng)險的概率分布。[5]
3 CIM評估模型在工程中的應(yīng)用
針對大連地鐵一期工程102標(biāo)段工程,進(jìn)行地鐵施工安全風(fēng)險評價。大連市地鐵一期工程102標(biāo)段包括勝利廣場、友好街兩站及中山廣場—勝利廣場—友好街兩區(qū)間,兩區(qū)間全長1Km。
。1) 運用層次分析法確定風(fēng)險因素權(quán)重
結(jié)合本工程實際,地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系中各風(fēng)險因素都符合本工程,因此將圖1即地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系作為風(fēng)險因素層次圖。根據(jù)對大量地鐵施工安全事故的分析,結(jié)合本工程的特性,對這些風(fēng)險因素運用層次分析法確定各個風(fēng)險因素的權(quán)重。
、貯-B層次判斷矩陣如下:
A-B層次判斷矩陣的相關(guān)參數(shù)計算結(jié)果為:
,ω2=0.290,ω3=0.655
λmax=3.079,CI=0.0395風(fēng)險評價,RI=0.58,CI/RI=0.0681<0.1
、 B1-C層次判斷矩陣如下:
與B1-C層次判斷矩陣相對應(yīng)的參數(shù)計算結(jié)果為:
ω1=0.2 ω2=0.8
此為二階矩陣,易知它滿足一致性檢驗。
、 B2-C層次判斷矩陣如下:
與B2-C層次判斷矩陣相對應(yīng)的參數(shù)計算結(jié)果為:
ω1=0.264 ω2=0.124 ω3=0.511 ω4=0.069 ω5=0.032
λmax=5.2205,CI=0.0551,RI=1.12,CI/RI=0.0492<0.1
、蹷3-C層次判斷矩陣如下:
與B3-C層次判斷矩陣相對應(yīng)的參數(shù)計算結(jié)果為:
ω1=0.671 ω2=0.073 ω3=0.256
λmax=3.019,CI=0.0095,RI=0.58,CI/RI=0.0164<.0.1
、軨層次風(fēng)險因素排序
C層次風(fēng)險因素排序結(jié)果如表2:
表2 C層次風(fēng)險因素排序表
|
B1 |
B2 |
B3 |
W |
0.055 |
0.290 |
0.655 |
||
C1 |
0.200 |
0 |
0 |
0.011 |
C2 |
0.800 |
0 |
0 |
0.044 |
C3 |
0 |
0.264 |
0 |
0.077 |
C4 |
0 |
0.124 |
0 |
0.036 |
C5 |
0 |
0.511 |
0 |
0.148 |
C6 |
0 |
0.069 |
0 |
0.020 |
C7 |
0 |
0.032 |
0 |
0.009 |
C8 |
0 |
0 |
0.671 |
0.440 |
C9 |
0 |
0 |
0.073 |
0.048 |
C10 |
0 |
0 |
0.256 |
0.168 |
C層次排序一致性檢驗:
顯然,其滿足一致性檢驗要求。
、 D層次風(fēng)險因素權(quán)重
C層次下各D層的子風(fēng)險因素,我們認(rèn)定其權(quán)重相同論文提綱怎么寫。
。2)基于控制區(qū)間和記憶(CIM)模型的地鐵施工安全風(fēng)險評價
、儆嬎阕语L(fēng)險因素概率分布
根據(jù)專家對最末層子風(fēng)險因素i 的評價j ,由式(1) 計算每一子風(fēng)險因素的概率分布Pij, 計算結(jié)果如表3 所列。
表3 最末層風(fēng)險因素概率分布表
D層風(fēng)險因素 |
風(fēng)險等級 |
||||
高 |
較高 |
適中 |
較低 |
低 |
|
|
3/10 |
4/10 |
2/10 |
1/10 |
0 |
C2 |
4/10 |
5/10 |
1/10 |
0 |
0 |
C3 |
1/10 |
2/10 |
4/10 |
2/10 |
1/10 |
C4 |
4/10 |
5/10 |
1/10 |
0 |
0 |
C5 |
2/10 |
4/10 |
3/10 |
1/10 |
0 |
C6 |
6/10 |
3/10 |
1/10 |
0 |
0 |
C7 |
1/10 |
2/10 |
3/10 |
3/10 |
1/10 |
D1 |
2/10 |
3/10 |
3/10 |
1/10 |
1/10 |
D2 |
0 |
2/10 |
4/10 |
3/10 |
1/10 |
D3 |
1/10 |
3/10 |
4/10 |
2/10 |
0 |
D4 |
2/10 |
4/10 |
3/10 |
1/10 |
0 |
D5 |
1/10 |
2/10 |
4/10 |
2/10 |
1/10 |
D6 |
3/10 |
5/10 |
2/10 |
0 |
0 |
D7 |
2/10 |
4/10 |
3/10 |
1/10 |
0 |
D8 |
0 |
2/10 |
5/10 |
3/10 |
0 |
② 計算C層次風(fēng)險因素概率分布
運用CIM 并聯(lián)響應(yīng)模型,計算風(fēng)險因素C8、C9、C10的概率分布。
以管理風(fēng)險因素C10為例,計算其概率分布。計算過程如表6所示,同理可以求得其他風(fēng)險因素概率分布風(fēng)險評價,如表4所示。
表4 管理因素C10概率分布計算過程
風(fēng)險等級 |
概率分布 |
|
2/10×0=0 |
較高 |
4/10×(0+2/10)+2/10×2/10=0.12 |
適中 |
3/10×(0+2/10+5/10)+5/10×(2/10+4/10)=0.51 |
較低 |
1/10×(0+2/10+5/10+3/10)+3/10×(2/10+4/10+3/10)=0.37 |
低 |
0×(0+2/10+5/10+3/10+0)+0×(2/10+4/10+3/10+1/10)=0 |
施工因素B3下各子風(fēng)險因素的概率分布如表5所示
表5 B3下各子風(fēng)險因素概率分布
因素 |
風(fēng)險等級 |
||||
高 |
較高 |
適中 |
較低 |
低 |
|
|
0 |
0.04 |
0.344 |
0.426 |
0.19 |
C9 |
0.006 |
0.138 |
0.486 |
0.27 |
0.1 |
C10 |
0 |
0.12 |
0.51 |
0.37 |
0 |
由表3和表5,可得C層次風(fēng)險因素概率分布如表6
表6 C層風(fēng)險因素概率分布表
C層風(fēng)險因素 |
風(fēng)險等級 |
||||
高 |
較高 |
適中 |
較低 |
低 |
|
|
3/10 |
4/10 |
2/10 |
1/10 |
0 |
C2 |
4/10 |
5/10 |
1/10 |
0 |
0 |
C3 |
1/10 |
2/10 |
4/10 |
2/10 |
1/10 |
C4 |
4/10 |
5/10 |
1/10 |
0 |
0 |
C5 |
2/10 |
4/10 |
3/10 |
1/10 |
0 |
C6 |
6/10 |
3/10 |
1/10 |
0 |
0 |
C7 |
1/10 |
2/10 |
3/10 |
3/10 |
1/10 |
C8 |
0 |
0.04 |
0.344 |
0.426 |
0.19 |
C9 |
0.006 |
0.138 |
0.486 |
0.27 |
0.1 |
C10 |
0 |
0.12 |
0.51 |
0.37 |
0 |
③計算B層次風(fēng)險因素概率分布
運用CIM 并聯(lián)響應(yīng)模型,計算B層次風(fēng)險因素概率分布。
風(fēng)險因素B1的概率分布計算過程如表7
表7 設(shè)計因素B1概率分布計算過程
風(fēng)險等級 |
概率分布 |
|
0.200×3/10+0.800×4/10=0.38 |
較高 |
0.200×4/10+0.800×5/10=0.48 |
適中 |
0.200×2/10+0.800×1/10=0.12 |
較低 |
0.200×1/10+0.800×0=0.02 |
低 |
0.200×0+0.800×0=0 |
同理可計算風(fēng)險因素B2、B3概率分布,匯總B層次風(fēng)險因素概率分布結(jié)果如表8
表8 B層次風(fēng)險因素概率分布
B層次風(fēng)險因素 |
風(fēng)險等級 |
||||
高 |
較高 |
適中 |
較低 |
低 |
|
|
0.38 |
0.48 |
0.12 |
0.02 |
0 |
B2 |
0.2228 |
0.3463 |
0.2878 |
0.1135 |
0.0296 |
B3 |
0.000438 |
0.067634 |
0.396862 |
0.400276 |
0.13479 |
④計算地鐵施工總安全風(fēng)險概率分布
地鐵施工安全總風(fēng)險概率分布計算過程及結(jié)果如表9
表9 地鐵施工安全總風(fēng)險概率分布
風(fēng)險等級 |
概率分布 |
|
0.055×0.38+0.290×0.2228+0.655×0.000438=0.0858 |
較高 |
0.055×0.48+0.290×0.3463+0.655×0.067634=0.1711 |
適中 |
0.055×0.12+0.290×0.2878+0.655×0.396862=0.3500 |
較低 |
0.055×0.02+0.290×0.1135+0.655×0.400276=0.2962 |
低 |
0.055×0+0.290×0.02964+0.655×0.13479=0.0969 |
由表9可知,此地鐵工程施工總安全風(fēng)險適中的可能性比較大,其概率為35﹪。針對該工程施工安全風(fēng)險適中的情形,需要制定相應(yīng)等級的風(fēng)險應(yīng)對措施。
4 結(jié)束語
。1)影響地鐵施工安全的風(fēng)險因素很多,本文從施工安全事故的角度,建立了地鐵施工安全風(fēng)險綜合評價體系。
。2)針對地鐵施工安全風(fēng)險因素層次多、直接量化困難的特點,本文基于模糊理論,結(jié)合層次分析法,運用CIM綜合評估模型對地鐵施工安全風(fēng)險進(jìn)行評估。
。3)以實際工程證實了本文提出的評估模型具有可行性和可靠性,能為地鐵施工管理人員提供簡單易行的風(fēng)險評估方法。
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