谢　峰

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司　贵阳　550081)

桥梁施工组织设计风险策略研究

谢峰

(贵州省交通规划勘察设计研究院股份有限公司贵阳550081)

摘要提出基于风险的桥梁施工风险设计流程，并按此流程，研究和论述风险识别、风险评估、风险对策等相关的理论和应用方法。力求能更科学地反映桥梁施工过程中可能出现的风险，并且采取一定的对策进行风险管理，达到对施工过程进行风险管理的目的。

关键词桥梁施工风险设计策略

风险的概念在很多领域应用广泛，但引入桥梁工程的时间比较短，其主要指桥梁从前期设计、施工到后期使用过程中，可能出现的各种事故及其出现这种情况的概率的总和。

1基于风险的桥梁施工设计目的

面向桥梁施工的风险设计，其目的就是在施工组织设计的同时，基于风险的思想，采用风险评估的方法对施工中的方法、工艺、施工机具、施工管理进行分析，保证施工顺利进行、减少经济损失、实现优化决策管理。为了实现这一目的，必须对施工过程中可能出现的风险事态十分清楚，并且分析其发生的原因以及发生的概率。通过风险分析，采用风险规避、风险转移、风险缓解等方法，使风险事态控制在施工方可接受的范围以内。

2基于风险的桥梁施工设计流程研究

传统意义上的桥梁设计，主要是由设计方来承担，从业主提供的地质、地形、水文等方面的情况出发，对桥梁结构进行设计。通过参照结构的静力设计流程图，确定基于风险的施工设计流程见图1。在整个流程中，风险识别是一个对所评估的桥梁施工过程出现的事故认识总结的过程。但是事故各种各样，不能一一列举，为了方便研究，对具有某类特征的一系列事故进行共性提取，成为一个风险事态，把这些事态作为后续分析研究的对象。

图1基于风险的施工设计流程

风险估计是在风险识别的基础上，对风险事态发生的概率和风险事态发生后的损失进行估计。风险概率估计就是对风险事态出现不确定性的估计，本质就是计算结构的失效概率。常用的方法有专家调查法、响应面法、人工神经网络法等。风险损失估计就是估算风险事件给业主带来的损失。一般包括直接损失(包括维修费用、人员伤亡等)和间接损失(包括交通延误、名誉损失等)。常用的方法主要是定性估计法和定量估计法2种。

风险评估是在对风险事态进行风险估计过后，考虑风险承担者的风险态度和承受能力，对风险程度形成具体的评价结果，以便决策者做出合理的决策。

通过这一流程，对施工过程中可能出现的风险进行识别、评估，最后拿出各种方案进行比较，以期得到整个桥梁施工过程中风险优化的方案。

2.1　桥梁施工风险事态研究

桥梁的施工过程本身就是一个复杂的系统，影响结构安全的风险因素众多，这些风险因素主要分为以下几类。

(1) 施工方法及施工机具因素。现代桥梁随着跨度越来越大，施工机具的成败成为桥梁建设的关键因素。

(2) 质量因素。由于施工因素而导致的桥梁在施工阶段的质量缺陷都可以归结为施工阶段的质量事故[1]。施工的不确定性为结构带来各种不同的风险，风险事态也渗入到桥梁结构的各个部分：混凝土结构工程、基础工程、钢结构工程、索工程。

(3) 桥梁施工期间的市场因素。市场的价格不是固定不变的，随着价格的波动，会对整个工程的投入产生影响。主要有工人工资的变动、施工机具价格的变动、原材料价格的变动。

(4) 桥梁建设的资金因素。包括：贷款期数的变动、贷款利率的变动、支付进度、筹集方式等。对于影响桥梁施工的诸多风险因素中，后两类并不是传统意义上的工程技术范畴，但是在桥梁施工过程中所起的作用是有目共睹的。

针对以上几个方面，列举影响桥梁施工过程中的因素，制作问卷调查表，采用专家调查法、事故树、层次分析法等方法，向有经验的专家进行问卷调查，进行系统分析，最终目标是得到一系列桥梁施工过程中的风险事态，这些风险事态不仅囊括整个施工过程中所发生的事故，而且是对它们很好的总结、归纳、升华。

2.2　桥梁施工风险概率估计研究

对于工程结构来说，风险概率可以用结构的失效概率来表示。首先需要确定施工阶段的承载力极限状态、结构的失效概率及其概率模式。

2.2.1承载力极限状态

根据我国结构可靠度设计统一标准[2]，承载力极限状态即为对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。在桥梁施工阶段，结构发生如上情况时，即被认为结构失效。针对失效状态，可以计算结构失效概率。

2.2.2结构失效概率

在计算风险概率的时候，首先确定风险事态出现的概率，而后采用针对结构在这一风险事态的极限状态的方程来计算。

(1)

式中：S为结构或构件截面在荷载作用下的综合效应；R为结构的抗力；将此概率在S的全域内积分，即得

(2)

但是对于一个大型复杂的结构来说，影响的因素有很多，不可能得出一个显式的函数形式，目前主要是采用数值模拟或者专家经验的方法来得到。

2.3　桥梁施工风险损失估计研究

对于桥梁施工期间，可能会发生各种各样的风险事态，也将会带来各种各样的损失后果。桥梁结构损坏、机械设备损坏、人员伤亡、桥下基础设施损坏、工期拖延、环境破坏以及不良社会影响等等；同时，各种损失的性质、表现形式、估计方法不尽相同。本文中将风险损失归结为人员损伤、货币损失和时间损失3种基本物理形态。

(1) 货币损失是由桥梁施工风险事故造成的各方面可用货币来衡量的损失，一般包括直接的或间接的经济损失。其中间接经济损失是桥梁施工风险事故间接造成的、直接经济损失以外的、可用货币计量的衍生损失，是一种深层次的经济损失。比如桥梁结构风险事故导致的施工单位停工损失，供电受阻或中断而造成的经济损失等。

(2) 人员损伤是由桥梁施工风险事故造成的施工的生命与健康的损失，包括人员死亡、伤残损失等。人员损伤严格来说是不能简单地直接用货币来计量的，它通常是无法弥补的损失，往往以伤亡人数表示。

(3) 时间损失是指由于桥梁风险事态的实现，造成的桥梁建造时间的增加。造成时间损失一般有两方面：一方面是结构失效引起的时间损失；另一方面是风险事态引起的损失，比如暴雨造成无法施工等。

对于人员损伤的货币量化，与所在地区的经济发展水平、人民生活水平、受害人的收入损失、医疗费用、丧葬费等费用有关。在得到桥梁施工阶段的人员损失情况后，人员伤残损失按照伤情的轻重及医疗费用等进行计算。

对于时间损失的货币量转换主要与桥梁施工期加长，造成建造桥梁的各个部门停工、停运、停产的损失以及桥梁延期通车的收益损失有关。这两者相加就是时间损失的货币量。两者主要根据当地的经济发展水平进行估计。

在得到3方面的货币量化的损失之后，总和即为桥梁施工阶段的风险损失。

2.4　桥梁施工风险评价研究

进行风险评价首先需要建立系统风险综合评价模型和系统的风险决策准则。

(1) 系统风险综合评价模型。定性的模型是直接对风险情形给出风险态度(如专家调查法)，直接进行决策。定量风险综合评价模型根据文献[2]，采用其施工风险综合评价模型，以某座桥梁为基本研究对象，设在整个施工工期内，系统的综合风险可以表示为

(3)

式中：R为整个施工期内的系统综合风险；Pij为第i类风险事故，第j种损伤程度发生的概率；Cij为第i类风险事故，第j种损伤程度造成的后果。

(2) 风险评价准则。桥梁施工过程中的风险评估和风险决策问题常常需要对各种风险改善措施的效益进行分析，以确定最优的方案。在经济学领域中，普遍存在边际效应。英国国家健康和安全委员会于1999年提出了ALARP风险决策准则。ALARP[3]原则可用图2来表示。具体做法是通过确定合理的风险不可接受水平和风险可忽略水平，将整个风险域划分为风险不可接受区域、风险可忽略区域和合理控制区域。落于风险拒绝区域的风险，表明其风险水平高于可接受水平，不可接受，必须降低。落于可接受水平的，表明其风险水平远低于社会可接受水平，完全可接受，不需要采用任何措施。而在两者之间的称为合理控制区域，表明该风险处于完全可接受和不可接受区间，属于可容忍的风险，应以合理的成本进行风险降低。

图2ALARP 评价准则

2.5　桥梁施工风险对策研究

在总体风险评价结果的基础之上，拟定风险对策。这是针对某一个风险事态，提出有针对性的风险对策以期把风险降低到可接受的范围内。

目前风险对策一般有5种类型：风险回避、风险自留、风险规避、风险转移、风险缓解。针对风险级别的不同，选择不同风险对策的类型，可参照表1。而在桥梁施工阶段一般的对策来源于以下几个方面。

表1　风险对策选择方式

(1) 工程技术方面。在桥梁施工阶段，主要是通过修改设计，增加一些机具来降低或者消除潜在的隐患。例如，增加风缆，增加缆塔的刚度使得施工时机具更加稳定。

(2) 管理方面。如何制定科学的管理措施，并且调度得当，减少事故的发生，保护桥梁建设者的安全等都是需要管理者细心考虑的问题。例如，夜间施工时，设置足够的照明并且人员不能过于疲劳等，利于安全施工。

(3) 保险方面。通过财产保险或第三者保险的方法，将部分管理部门潜在赔偿损失转移到保险公司，降低管理部门的风险。

在拟定风险对策以后，对其进行评价并作出决策。这一过程是在遵照决策准则的基础上进行的，由于满意准则的决策方法能很快识别重点风险事态，这在评估项目中风险事态繁多或是项目评估的初步阶段以及项目总体风险评估过程中具有明显的优势，所以一般都采用满意准则的决策原则。满意准则首先是要确定ALARP区间，然后估算出风险总体水平，参照ALARP区间的风险态度，对风险对策进行取舍，从而对风险事态形成基本的决策。

对于经过分析提出的对于风险事态的基本决策，需要进行风险水平复核。对这一决策是否可将风险控制在可接受的范围进行评估。只有在风险的承担者同意的前提下，才能把决策应用于设计方案之中。

总体上看来，在施工阶段对不同的风险事态进行风险设计，可以采用一个对策，也可以几个对策一起采用，以期能得到最优效果。

收稿日期：2015-05-28

DOI10.3963/j.issn.1671-7570.2015.05.012