謝 峰，魏紅一

(1.林同棪國(guó)際工程咨詢(中國(guó))有限公司，中國(guó) 重慶401121;2.同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系，中國(guó)上海200092)

1 基于風(fēng)險(xiǎn)的拱橋施工設(shè)計(jì)目的

風(fēng)險(xiǎn)在橋梁領(lǐng)域的實(shí)踐，主要是把風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法應(yīng)用到橋梁工程中的設(shè)計(jì)、施工、管理等各個(gè)環(huán)節(jié)。它是把橋梁本來(lái)的工程知識(shí)與其相結(jié)合，是對(duì)各個(gè)階段的一個(gè)很好的補(bǔ)充和完善。而這個(gè)階段只是風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)用于橋梁工程的初級(jí)階段，而更高的層次是建立一個(gè)基于風(fēng)險(xiǎn)的橋梁設(shè)計(jì)理論體系［1］。

面向拱橋施工的風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)的核心就是在施工組織設(shè)計(jì)中，以風(fēng)險(xiǎn)的思想作為出發(fā)點(diǎn)，采用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法對(duì)施工中的方法、工藝、施工機(jī)具、施工管理進(jìn)行分析，保證施工順利進(jìn)行、減少經(jīng)濟(jì)損失、實(shí)現(xiàn)優(yōu)化決策管理。為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，必須對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)十分清楚，并且分析其發(fā)生的原因以及發(fā)生的概率，通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分析后，采用風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移、風(fēng)險(xiǎn)緩解等方法，使風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)控制在施工方可接受的范圍以內(nèi)。

2 基于風(fēng)險(xiǎn)的拱橋施工設(shè)計(jì)目標(biāo)

橋梁的施工組織設(shè)計(jì)是用來(lái)指導(dǎo)橋梁工程施工全過(guò)程中技術(shù)、經(jīng)濟(jì)和組織等活動(dòng)的綜合文件［2］，由圖1的橋梁施工組織設(shè)計(jì)流程可以看出，施工組織設(shè)計(jì)主要有3個(gè)部分:總體施工組織設(shè)計(jì)、單位工程施工組織設(shè)計(jì)和分部分項(xiàng)工程施工組織設(shè)計(jì)。其中，分部分項(xiàng)工程施工組織設(shè)計(jì)將是直接面對(duì)各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行施工實(shí)施方案的設(shè)計(jì)。如對(duì)下部結(jié)構(gòu)，主要考慮風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境下的施工工藝設(shè)計(jì);對(duì)上部結(jié)構(gòu)，則將要結(jié)合施工方法、施工臨時(shí)設(shè)施、結(jié)構(gòu)永久構(gòu)件的總體性能要求，進(jìn)行基于風(fēng)險(xiǎn)的施工組織設(shè)計(jì)。

圖1 施工組織設(shè)計(jì)流程Fig.1 Design process of construction

基于風(fēng)險(xiǎn)的拱橋施工設(shè)計(jì)目標(biāo)就是對(duì)在拱橋施工過(guò)程中潛在的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)其出現(xiàn)偏離期望的可能性以及偏離幅度進(jìn)行某種形式的量測(cè)，并對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行研究，最后參照研究成果進(jìn)行設(shè)計(jì)，以期達(dá)到最佳結(jié)果。它的主要任務(wù)是把風(fēng)險(xiǎn)的理論和方法引入拱橋施工設(shè)計(jì)中，從原來(lái)基于結(jié)構(gòu)的可靠度發(fā)展到基于結(jié)構(gòu)的風(fēng)險(xiǎn)上來(lái)，拓展了原有的規(guī)范基礎(chǔ)。它與原有的單純分析工程的方法不同之處，是把風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)估方法和橋梁施工現(xiàn)有的技術(shù)知識(shí)結(jié)合應(yīng)用，使其更客觀地反映事物的內(nèi)在規(guī)律。具體而言，基于風(fēng)險(xiǎn)的施工組織設(shè)計(jì)要考慮施工過(guò)程中的方方面面，經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別→風(fēng)險(xiǎn)概率確定→風(fēng)險(xiǎn)損失確定→風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策等風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程，認(rèn)清整個(gè)拱橋施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)狀態(tài)，作出科學(xué)合理的決策，給出可行的措施控制和監(jiān)控風(fēng)險(xiǎn)。

3 基于風(fēng)險(xiǎn)的拱橋施工設(shè)計(jì)流程研究

傳統(tǒng)意義上的橋梁設(shè)計(jì)，主要是由設(shè)計(jì)方來(lái)承擔(dān)，從業(yè)主提供的地質(zhì)、地形、水文等方面的情況出發(fā)，對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)。通過(guò)對(duì)比結(jié)構(gòu)的靜力設(shè)計(jì)流程，確定基于風(fēng)險(xiǎn)的施工設(shè)計(jì)流程，如圖2。

圖2 基于風(fēng)險(xiǎn)的施工設(shè)計(jì)流程Fig.2 Design process of construction based on risk

通過(guò)這一流程，對(duì)施工過(guò)程中可能出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別、評(píng)估，最后拿出各種方案進(jìn)行比較，以期得到整個(gè)橋梁施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)優(yōu)化的方案。

3.1 拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)研究

拱橋在施工過(guò)程中涉及到方方面面，影響結(jié)構(gòu)安全的風(fēng)險(xiǎn)因素多種多樣，這些風(fēng)險(xiǎn)因素主要分為以下幾類。

3.1.1 施工方法及施工機(jī)具因素

現(xiàn)代拱橋隨著跨度越來(lái)越大，很多時(shí)候施工方法的可行性與否直接決定了大跨度橋梁建設(shè)的成敗。從直觀效應(yīng)看，成功使用施工機(jī)具成為橋梁建設(shè)至關(guān)重要的因素。表1列舉了拱橋的常規(guī)施工方法及對(duì)應(yīng)的主要風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)。

表1 拱橋常規(guī)施工方法主要風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)Table 1 The risk matter of arch bridge construction method

3.1.2 質(zhì)量因素

由于施工因素而導(dǎo)致的拱橋在施工階段的質(zhì)量缺陷都可以歸納為施工階段的質(zhì)量事故［3］。施工的不確定性為結(jié)構(gòu)帶來(lái)各種不同的風(fēng)險(xiǎn)，風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)也滲入到橋梁結(jié)構(gòu)的各個(gè)部分，如混凝土結(jié)構(gòu)工程、基礎(chǔ)工程、鋼結(jié)構(gòu)工程、索工程等。

1)混凝土結(jié)構(gòu)工程主要的風(fēng)險(xiǎn)事故?；炷翉?qiáng)度達(dá)不到要求，外加劑使用不當(dāng)，混凝土出現(xiàn)裂縫、麻面、蜂窩、露筋，鋼筋材質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)，漏筋或少筋，預(yù)應(yīng)力混凝土工程中機(jī)具(如錨具)質(zhì)量問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力鋼筋質(zhì)量問(wèn)題，預(yù)留孔道問(wèn)題，預(yù)應(yīng)力失控，構(gòu)件翹曲等。

2)基礎(chǔ)工程主要的風(fēng)險(xiǎn)事故。地基失穩(wěn)、地基變形造成的工程事故，地下水滲流造成的事故，土坡滑動(dòng)造成事故，地震引起的事故等。

3)鋼結(jié)構(gòu)工程主要的風(fēng)險(xiǎn)事故。焊接質(zhì)量問(wèn)題(如咬邊、假焊、尺寸不符、未焊透、氣孔、裂紋、夾渣)，鉚釘和螺栓連接問(wèn)題(如松動(dòng)、斷頭、切斷、高強(qiáng)螺栓滑移)，結(jié)構(gòu)變形(包括局部變形和總體變形、倒塌)等。

4)索工程主要的風(fēng)險(xiǎn)事故。因施工工藝原因造成腐蝕等。

3.1.3 橋梁施工期間的時(shí)間因素

在整個(gè)拱橋施工期間，很多因素會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的推移而改變，這就造成了與原來(lái)預(yù)期相偏移的風(fēng)險(xiǎn)。主要有自然環(huán)境改變帶來(lái)的影響、進(jìn)度計(jì)劃改變帶來(lái)的影響、設(shè)計(jì)變更帶來(lái)的影響、支付款未達(dá)到帶來(lái)的影響等。其中對(duì)于自然環(huán)境的影響主要有地震、泥石流、山崩、洪水、臺(tái)風(fēng)、龍卷風(fēng)和颶風(fēng)、嚴(yán)寒、酷熱等。

3.1.4 橋梁施工期間的市場(chǎng)因素

在拱橋的施工過(guò)程中，所需各種投入的市場(chǎng)價(jià)格不是固定不變的，隨著價(jià)格的波動(dòng)，會(huì)對(duì)整個(gè)工程的投入產(chǎn)生影響。主要有工人工資的變動(dòng)、施工機(jī)具價(jià)格的變動(dòng)、原材料價(jià)格的變動(dòng)。

3.1.5 橋梁建設(shè)的資金因素

建設(shè)一座橋梁，沒(méi)有資金是萬(wàn)萬(wàn)不行的。資金對(duì)于一個(gè)工程的重要性不言而喻，在籌集橋梁資金的時(shí)候，很多不確定性對(duì)于橋梁的建設(shè)有很大的影響。包括:貸款期數(shù)的變動(dòng)、貸款利率的變動(dòng)、支付進(jìn)度、籌集方式等。

在影響橋梁施工的諸多風(fēng)險(xiǎn)因素中，后兩類并不是傳統(tǒng)意義上的工程技術(shù)范疇，但是在橋梁施工過(guò)程中所起到的作用是有目共睹的。一個(gè)稱職的橋梁工程師，需要重視資金和市場(chǎng)因素，這樣才能使橋梁建設(shè)順利進(jìn)行。

風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)研究的最終目標(biāo)是得到一系列拱橋施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，這些風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)應(yīng)該不僅能囊括整個(gè)施工過(guò)程中所發(fā)生的事故，也應(yīng)是它們很好的總結(jié)、歸納和升華。

3.2 拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)研究

對(duì)于工程結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，風(fēng)險(xiǎn)概率可以用結(jié)構(gòu)的失效概率來(lái)表示。這就需要確定施工階段的承載力極限狀態(tài)、結(jié)構(gòu)的失效概率和結(jié)構(gòu)的失效概率模式。

3.2.1 承載力極限狀態(tài)

根據(jù)我國(guó)結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn):承載力極限狀態(tài)――對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形。當(dāng)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時(shí)，即認(rèn)為超過(guò)了承載能力極限狀態(tài):

1)整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);

2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過(guò)材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞)，或因過(guò)度變形而不適于繼續(xù)承載;

3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)構(gòu);

4)結(jié)構(gòu)構(gòu)件喪失了穩(wěn)定(如壓屈等);

5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。

當(dāng)在橋梁施工階段，結(jié)構(gòu)發(fā)生如上的情況時(shí)，被認(rèn)為結(jié)構(gòu)失效。針對(duì)失效狀態(tài)，可以計(jì)算結(jié)構(gòu)失效概率［4］。

3.2.2 結(jié)構(gòu)失效概率

在計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)概率的時(shí)候，首先確定風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)出現(xiàn)的概率，然后根據(jù)結(jié)構(gòu)在這一風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的極限狀態(tài)的方程式(1)來(lái)計(jì)算:

式中:S為結(jié)構(gòu)或構(gòu)件截面上作用下(荷載)的綜合效應(yīng);R為結(jié)構(gòu)的抗力。

圖3 失效概率計(jì)算Fig.3 Calculation of failure probability

設(shè)fR(r)、fS(s)為隨機(jī)變量R、S的概率密度函數(shù)，如圖3，則結(jié)構(gòu)的失效概率Pf為:

荷載效應(yīng)S在(s，s+ds)之上的概率為fS(s)ds，則FS(S)是R≤S的概率，即F(s)=P(R≤S)。當(dāng)R、S相互獨(dú)立的時(shí)候，此兩事件同時(shí)出現(xiàn)的概率等于這兩事件概率的乘積，即:

將此概率在S的全域內(nèi)積分，即得:

可見(jiàn)，失效概率就是荷載效應(yīng)S取所有可能的值s(S=s)，而抗力R都低于它(R＜S)的總和，或指抗力R取所有可能的值r(R=r)，而荷載效應(yīng)S都高于它(S＞r)的總和。

從上面的計(jì)算公式(4)可知，要計(jì)算結(jié)構(gòu)的失效概率，必須知道其功能函數(shù)以及每一個(gè)變量的變化情況。但是，對(duì)于一個(gè)大型復(fù)雜的結(jié)構(gòu)來(lái)說(shuō)，影響因素有很多，不可能得出一個(gè)顯式的函數(shù)形式，所以直接計(jì)算一般在工程中沒(méi)有很強(qiáng)的適用性，只能通過(guò)其他途徑來(lái)進(jìn)行。一般，對(duì)于大型的結(jié)構(gòu)，主要是采用數(shù)值模擬或者專家經(jīng)驗(yàn)的方法來(lái)得到。而這之前還需要搞清楚大型結(jié)構(gòu)的失效概率模式。

3.2.3 結(jié)構(gòu)的失效概率模式

體系可靠度是從概率意義上衡量結(jié)構(gòu)作為一個(gè)體系抵抗來(lái)自外部作用的能力，它的功能函數(shù)可以表達(dá)為一個(gè)隱函數(shù)，很多方法都可以用來(lái)構(gòu)造這一個(gè)隱函數(shù)，如專家調(diào)查法、蒙特卡洛法、響應(yīng)面法等。

3.3 拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)研究

風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)一般可以簡(jiǎn)單認(rèn)為在風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)影響下系統(tǒng)現(xiàn)有狀態(tài)與目標(biāo)狀態(tài)的偏離程度。在拱橋施工期間，可能會(huì)發(fā)生不同類型的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，這樣會(huì)帶來(lái)各種各樣的風(fēng)險(xiǎn)損失，如拱橋機(jī)械設(shè)備損壞、上部結(jié)構(gòu)損壞、人員傷亡、橋下基礎(chǔ)損壞、工期拖延、環(huán)境破壞等。由于各種風(fēng)險(xiǎn)損失表現(xiàn)形式不同，所以對(duì)其的估計(jì)方法也會(huì)不同。筆者將風(fēng)險(xiǎn)損失歸結(jié)為人員損傷、貨幣損失和時(shí)間損失等3種形式。

1)人員損傷是由橋梁施工過(guò)程中的事故造成施工人員的健康損害，包括人員死亡損失、人員傷殘損失等。當(dāng)危及到人的生命時(shí)，這一損失是無(wú)法彌補(bǔ)的，不能簡(jiǎn)單地用貨幣進(jìn)行衡量，往往以傷亡人數(shù)表示。

2)貨幣損失是指在拱橋施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)事故產(chǎn)生的可用貨幣來(lái)衡量的損失，一般包括直接的經(jīng)濟(jì)損失和間接的經(jīng)濟(jì)損失。直接經(jīng)濟(jì)損失由拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)事故直接引起的用貨幣來(lái)衡量各類損失之和。如橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)事故導(dǎo)致的橋梁結(jié)構(gòu)損壞，機(jī)械、設(shè)備損失等。而間接經(jīng)濟(jì)損失則是橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)事故直接經(jīng)濟(jì)損失以外的、可用貨幣計(jì)量的間接損失。如橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)事故導(dǎo)致的施工單位停工損失，供電受阻或中斷而造成的經(jīng)濟(jì)損失等。

3)時(shí)間損失是指由于橋梁風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的出現(xiàn)，使得橋梁建造工期的增加。一般有兩個(gè)原因造成時(shí)間損失:一個(gè)方面是結(jié)構(gòu)失效引起的時(shí)間損失;另一方面是風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)引起的損失，如暴雨造成無(wú)法施工。

不同的風(fēng)險(xiǎn)損失，最后會(huì)計(jì)量不一。為了方便比較，在最后希望能給出統(tǒng)一的計(jì)量標(biāo)準(zhǔn)，這就涉及到3種損失的轉(zhuǎn)換問(wèn)題。一般都對(duì)各種形式的損失進(jìn)行貨幣量化處理。

對(duì)人員損傷的貨幣量化，與所在地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、人民生活水平、受害人的收入損失、醫(yī)療費(fèi)、喪葬費(fèi)等有關(guān)。2004年5月1日最高人民法院公布了《關(guān)于審理人身?yè)p害賠償案件適用法律若干問(wèn)題的解釋》［5］，對(duì)因生命、健康、身體遭受侵害引起的損害賠償?shù)脑V訟提供了確切的指導(dǎo)。

在得到橋梁施工階段的人員損失情況后，可參照表2進(jìn)行人員死亡損失計(jì)算，人員傷殘損失按照傷情的輕重，醫(yī)療費(fèi)用進(jìn)行計(jì)算。

表2 根據(jù)法規(guī)計(jì)算全國(guó)部分地區(qū)的死亡賠償金Table 2 The compensation for death according the law in different places

時(shí)間損失的貨幣量化主要通過(guò)統(tǒng)計(jì)由于橋梁施工期加長(zhǎng)，造成建造橋梁的各個(gè)部門停工、停運(yùn)、停產(chǎn)的損失以及橋梁延期通車的收益損失。這兩者相加就是時(shí)間損失的貨幣量。兩者主要根據(jù)當(dāng)?shù)氐慕?jīng)濟(jì)發(fā)展水平進(jìn)行估計(jì)。

在得到3方面的貨幣量化的損失之后，總和即為橋梁施工階段的風(fēng)險(xiǎn)損失。它是由統(tǒng)一的計(jì)量來(lái)表示施工風(fēng)險(xiǎn)后果，使之與風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)相一致，便于進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，并易于理解和接受。在后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的時(shí)候，會(huì)比較方便。

3.4 拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)參與組合研究

拱橋事故，究其原因，大多是由兩個(gè)或兩個(gè)以上風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)共同引起的。在對(duì)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)的研究中，必須研究和解決多種風(fēng)險(xiǎn)組合的問(wèn)題。

風(fēng)險(xiǎn)組合問(wèn)題，就是將風(fēng)險(xiǎn)效應(yīng)疊加，求其和的統(tǒng)計(jì)規(guī)律問(wèn)題。顯然，尋求綜合風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的統(tǒng)計(jì)規(guī)律比單個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的研究更為復(fù)雜。首先，它不是單一的疊加，就算是同時(shí)發(fā)生也不能簡(jiǎn)單疊加，因?yàn)橛袝r(shí)候同一個(gè)因素也會(huì)引起不同風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的發(fā)生。其次，風(fēng)險(xiǎn)的量化值本來(lái)就是假定的，簡(jiǎn)單的疊加不能反應(yīng)其事物內(nèi)在聯(lián)系。由于組合方式多種多樣，還需要從中找到最不利的情況進(jìn)行結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn)分析。風(fēng)險(xiǎn)組合的研究目標(biāo)就是通過(guò)對(duì)上述問(wèn)題的分析和比較，明確其風(fēng)險(xiǎn)的貢獻(xiàn)值，以便應(yīng)用于實(shí)際工程。

3.5 拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是在經(jīng)過(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)這兩個(gè)過(guò)程，建立一個(gè)綜合風(fēng)險(xiǎn)概率與風(fēng)險(xiǎn)后果的施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，確定總體風(fēng)險(xiǎn)的數(shù)值大小，然后根據(jù)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，檢驗(yàn)系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)是否可以接受，為風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)與決策提供科學(xué)依據(jù)，以保障橋梁工程建設(shè)項(xiàng)目的順利進(jìn)行。要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)首先需要建立系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型和系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)決策準(zhǔn)則［6］。

3.5.1 系統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型

筆者主要是從風(fēng)險(xiǎn)概率與風(fēng)險(xiǎn)后果的綜合角度來(lái)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。綜合評(píng)價(jià)模型分為定性的模型和定量的模型兩種。

1)定性的模型沒(méi)有把系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)概率以及后果綜合起來(lái)，沒(méi)有統(tǒng)一成一個(gè)指標(biāo)進(jìn)行量化，而是直接對(duì)風(fēng)險(xiǎn)情形給出風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度(如專家調(diào)查法)，直接進(jìn)行決策。

2)定量風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型，以某座橋梁為基本研究對(duì)象，在整個(gè)施工工期內(nèi)，系統(tǒng)的綜合風(fēng)險(xiǎn)可以表示為:

式中:R為整個(gè)施工期內(nèi)的系統(tǒng)綜合風(fēng)險(xiǎn);Pij為第i類風(fēng)險(xiǎn)事故第j種損傷程度發(fā)生的概率;Cij為第i類風(fēng)險(xiǎn)事故第j種損傷程度造成的損失。

3.5.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則

在拱橋施工過(guò)程中，需要對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)改善措施所產(chǎn)生的效果進(jìn)行分析，選擇最優(yōu)方案。在經(jīng)濟(jì)學(xué)領(lǐng)域中，普遍存在邊際效應(yīng)，這一規(guī)律在風(fēng)險(xiǎn)控制中也是適用的。邊際效應(yīng)是指當(dāng)所分析的對(duì)象風(fēng)險(xiǎn)較高的時(shí)候，加大投入的情況下，效果一般比較明顯;但是隨著分析對(duì)象抵御風(fēng)險(xiǎn)提高，改善安全性能的投入效果會(huì)逐步降低，最終趨于0，甚至為負(fù)。

英國(guó)國(guó)家健康和安全委員會(huì)于1999年提出ALARP風(fēng)險(xiǎn)決策準(zhǔn)則。該準(zhǔn)則的意義是:任何系統(tǒng)都是存在風(fēng)險(xiǎn)的，不可能通過(guò)預(yù)防措施來(lái)徹底消除風(fēng)險(xiǎn);而且，當(dāng)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平越低時(shí)，要進(jìn)一步降低就越困難，其成本往往呈指數(shù)曲線上升。也可以這樣說(shuō)，安全改進(jìn)措施投資的邊際效益遞減，最終趨于0，甚至為負(fù)值。因此，必須在工業(yè)系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)水平和成本之間做出一個(gè)折衷。為此，常把“ALARP原則”稱為“二拉平原則”［6］，ALARP原則可用圖4來(lái)表示。

具體做法是，首先確定合理的風(fēng)險(xiǎn)可忽略水平和不可接受水平，將整個(gè)風(fēng)險(xiǎn)域劃分為風(fēng)險(xiǎn)可忽略區(qū)域、合理控制區(qū)域和風(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)域3個(gè)區(qū)域。在風(fēng)險(xiǎn)拒絕區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)，表明其風(fēng)險(xiǎn)水平高于可接受水平，必須降低。落于可接受水平的，表明其風(fēng)險(xiǎn)水平遠(yuǎn)低于社會(huì)可接受水平，可接受，不需要采用任何措施。在兩者之間稱為合理控制區(qū)域，屬于可容忍的風(fēng)險(xiǎn)，應(yīng)以合理的成本投入進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)降低。

圖4 ALARP評(píng)價(jià)準(zhǔn)則Fig.4 ALARP evaluation principle

為了明確ALARP評(píng)價(jià)原則中的區(qū)域界限，會(huì)對(duì)引起拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)的因素進(jìn)行參數(shù)分析，通過(guò)一系列參數(shù)的變化，來(lái)估算其對(duì)應(yīng)的綜合風(fēng)險(xiǎn)水平，考察這一因素對(duì)于綜合風(fēng)險(xiǎn)的影響程度，以此來(lái)確定風(fēng)險(xiǎn)不可接受區(qū)域、風(fēng)險(xiǎn)可忽略區(qū)域和合理控制區(qū)域之間的界限，作為對(duì)綜合風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)的依據(jù)。

3.6 拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策研究

在總體風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果的基礎(chǔ)之上，擬定風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策。即針對(duì)某一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，提出有針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策以期把風(fēng)險(xiǎn)降低到可接受的范圍內(nèi)。目前對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策一般有6種類型:風(fēng)險(xiǎn)自留、風(fēng)險(xiǎn)回避、風(fēng)險(xiǎn)緩解、風(fēng)險(xiǎn)規(guī)避、風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)移和風(fēng)險(xiǎn)緩解。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別的不同，選擇不同風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策的類型，見(jiàn)表3。

表3 風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策選擇方式Table 3 The selection of risk countermeasures

在拱橋施工階段一般的對(duì)策來(lái)源于以下3方面:

1)工程技術(shù)方面。在拱橋施工階段，主要是通過(guò)修改設(shè)計(jì)，增加一些機(jī)具來(lái)降低或者消除潛在的隱患。例如，增加風(fēng)纜，增加纜塔的剛度使得施工時(shí)機(jī)具更加穩(wěn)定。

2)管理方面。管理是一個(gè)系統(tǒng)的學(xué)科。在一個(gè)大跨度拱橋建設(shè)中，涉及到方方面面的問(wèn)題。如何制定科學(xué)的管理措施，并且調(diào)度得當(dāng)，減少事故的發(fā)生，保護(hù)橋梁建設(shè)者的安全都是需要管理者細(xì)心考慮的問(wèn)題。例如，夜間施工時(shí)，設(shè)置足夠的照明并且人員不能過(guò)于疲勞等，利于安全施工。

3)保險(xiǎn)方面。通過(guò)財(cái)產(chǎn)保險(xiǎn)或第三者保險(xiǎn)的方法，將部分管理部門潛在賠償損失轉(zhuǎn)移到保險(xiǎn)公司，降低管理部門的風(fēng)險(xiǎn)。與以上的兩個(gè)方面不同，保險(xiǎn)轉(zhuǎn)移不能降低施工過(guò)程中風(fēng)險(xiǎn)概率，但是有利于在風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生后風(fēng)險(xiǎn)的承受者能降低承擔(dān)的風(fēng)險(xiǎn)。保險(xiǎn)已經(jīng)滲入到了社會(huì)的方方面面。保險(xiǎn)在拱橋施工過(guò)程的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣泛。

經(jīng)過(guò)分析提出的對(duì)于風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的基本決策，需要進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)水平復(fù)核，對(duì)這一決策是否將風(fēng)險(xiǎn)控制在可接受范圍內(nèi)進(jìn)行評(píng)估。只有在風(fēng)險(xiǎn)的承擔(dān)者同意的前提下，才能把決策應(yīng)用于設(shè)計(jì)方案之中。

整個(gè)拱橋施工風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)過(guò)程是完全脫離了規(guī)范進(jìn)行的，更能反應(yīng)現(xiàn)階段經(jīng)濟(jì)技術(shù)的發(fā)展以及人們的接受程度。

總體上看來(lái)，在施工階段對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)進(jìn)風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)，可以采用一個(gè)對(duì)策，也可以幾個(gè)對(duì)策一起采用。對(duì)策的提出，不能局限于一個(gè)對(duì)策，應(yīng)該從多個(gè)方面考慮，提出多個(gè)對(duì)策進(jìn)行比較，以期得到最優(yōu)對(duì)策。

4 結(jié)語(yǔ)

1)從風(fēng)險(xiǎn)的角度進(jìn)行施工組織設(shè)計(jì)，提出基于風(fēng)險(xiǎn)的拱橋施工設(shè)計(jì)流程，希望達(dá)到科學(xué)設(shè)計(jì)的目的。這一流程主要是施工組織設(shè)計(jì)與風(fēng)險(xiǎn)設(shè)計(jì)的有機(jī)結(jié)合，是對(duì)拱橋設(shè)計(jì)和施工方法的一個(gè)補(bǔ)充。

2)按照提出的設(shè)計(jì)流程，對(duì)每一個(gè)步驟進(jìn)行理論分析，特別是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)，通過(guò)數(shù)學(xué)以及統(tǒng)計(jì)的方法達(dá)到量化的目的，為以后的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)提供依據(jù)。

3)面對(duì)各種風(fēng)險(xiǎn)，采用包括工程技術(shù)在內(nèi)的多種對(duì)策，達(dá)到科學(xué)應(yīng)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的目的。

［1］阮欣.橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及關(guān)鍵問(wèn)題研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2006.

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［3］謝海濤.橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估適用方法研究及其在鉆孔灌注樁施工中的應(yīng)用［D］.長(zhǎng)沙:中南大學(xué)，2009.

［4］GB/T 50283—1999公路工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)［S］.北京:中華人民共和國(guó)建設(shè)部，1999.

［5］陳劍鋒.關(guān)于審理人身?yè)p害賠償案件適用法律若干問(wèn)題的解釋［M］.北京:中國(guó)法制出版社，2008.

［6］鞏春領(lǐng).大跨度斜拉橋施工風(fēng)險(xiǎn)分析與對(duì)策研究［D］.上海:同濟(jì)大學(xué)，2006.

［7］吳煜，李從東.二拉平原則(ALARP)應(yīng)用分析［J］.山東財(cái)政學(xué)院學(xué)報(bào)，2005，12(3):47-48.Wu Yu，Li Congdong.The application of as low as reasonably practically［J］.Journal of Shangdong Financial College，2005，12(3):47-48.