淺談橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估
2015-04-03
0前言
所謂風(fēng)險(xiǎn)可以理解為現(xiàn)實(shí)狀態(tài)與預(yù)期的差異，故風(fēng)險(xiǎn)無(wú)處不在。在橋梁規(guī)劃、設(shè)計(jì)、施工、使用、維修、拆除等諸多和橋梁結(jié)構(gòu)相關(guān)的各個(gè)過(guò)程中出現(xiàn)的，對(duì)相關(guān)利益團(tuán)體的某種既定目標(biāo)造成影響的不確定事態(tài)，稱為橋梁的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，即橋梁風(fēng)險(xiǎn)[1]。近年來(lái)，我國(guó)橋梁建設(shè)事業(yè)高速發(fā)展，截止2010年底，我國(guó)公路橋梁數(shù)量已經(jīng)超過(guò)65萬(wàn)座，居世界第一，隨之而來(lái)的問(wèn)題是在橋梁建設(shè)與使用過(guò)程中各種事故和潛在風(fēng)險(xiǎn)頻繁發(fā)生。作為公路交通咽喉的橋梁工程，是國(guó)家的重要的基礎(chǔ)設(shè)施，其投資往往巨大，一旦出現(xiàn)問(wèn)題，將會(huì)對(duì)國(guó)家造成嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。因此，對(duì)橋梁進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有積極的經(jīng)濟(jì)與社會(huì)效益。而所謂橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是對(duì)與橋梁相關(guān)的潛在風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)其影響程度、出現(xiàn)可能性等進(jìn)行某種形式的量測(cè)，并對(duì)量測(cè)的結(jié)果進(jìn)行分析、比較、評(píng)價(jià)、處置，制定合理對(duì)策的過(guò)程。
1 常見橋梁風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)概述
在橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中，橋梁風(fēng)險(xiǎn)的定義強(qiáng)調(diào)了四個(gè)問(wèn)題[1]：(1)以橋梁結(jié)構(gòu)為中心，即橋梁風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)出現(xiàn)在橋梁的生命周期內(nèi)，須與關(guān)注的橋梁結(jié)構(gòu)發(fā)生關(guān)系；（2）風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的出現(xiàn)具有不確定性，不確定性是構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)的必要條件，一定發(fā)生或是一定不發(fā)生的事件都不能構(gòu)成風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)；（3）須與相關(guān)利益團(tuán)體既定目標(biāo)有所影響，這里所謂既定目標(biāo)往往是各種損失；（4）風(fēng)險(xiǎn)的本質(zhì)是某種事態(tài)，進(jìn)行評(píng)估前應(yīng)首先形成某種風(fēng)險(xiǎn)的量測(cè)。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估的關(guān)鍵一步就是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別，對(duì)于橋梁工程而言主要有以下幾種風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)：風(fēng)致影響的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)；船撞影響的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)；地震影響的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)；洪水影響的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)；車撞影響的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)等。
2 橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本流程
橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要任務(wù)就是將風(fēng)險(xiǎn)理論和方法引入橋梁工程領(lǐng)域，對(duì)現(xiàn)有的工程理論和實(shí)踐進(jìn)行補(bǔ)充和完善。風(fēng)險(xiǎn)定義、風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別、風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)和風(fēng)險(xiǎn)交流是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本組成部分。
風(fēng)險(xiǎn)定義階段需要研究者和業(yè)主進(jìn)行廣泛深入的交流，明確進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的對(duì)象，以及業(yè)主進(jìn)行評(píng)估研究的目的，確定研究范圍，并根據(jù)問(wèn)題的特點(diǎn)，確定合適的風(fēng)險(xiǎn)量測(cè)形式，收集基本的項(xiàng)目資料供后續(xù)工作使用[2]。
風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是根據(jù)確定的研究對(duì)象和研究目的，研究和發(fā)現(xiàn)潛在的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)、明確分析重點(diǎn)的過(guò)程。對(duì)于比較簡(jiǎn)單、明確的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問(wèn)題，其風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過(guò)程常?？梢曰诮?jīng)驗(yàn)進(jìn)行。
風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)是風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要工作，包括風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)損失估計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)量測(cè)。風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)是對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)出現(xiàn)不確定性的估計(jì)。對(duì)于大多數(shù)橋梁工程領(lǐng)域內(nèi)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，風(fēng)險(xiǎn)概率本質(zhì)是風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)出現(xiàn)且造成結(jié)構(gòu)或構(gòu)件失效的條件概率。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)是基于風(fēng)險(xiǎn)估計(jì)的結(jié)果，考慮風(fēng)險(xiǎn)承擔(dān)者的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度和承受能力，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)程度形成具體的評(píng)價(jià)結(jié)果，同時(shí)給出合理的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策，以便于決策者做出正確的決策。
風(fēng)險(xiǎn)控制是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)進(jìn)行事前處理及過(guò)程控制的過(guò)程，包括風(fēng)險(xiǎn)決策和風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控。風(fēng)險(xiǎn)決策是根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果，從風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策集合中選定合適的對(duì)策處置風(fēng)險(xiǎn)；而風(fēng)險(xiǎn)監(jiān)控是指對(duì)潛在風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)進(jìn)行檢測(cè)，并適時(shí)啟動(dòng)有關(guān)風(fēng)險(xiǎn)控制措施的過(guò)程[3]。
3 橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法
有基本一致的評(píng)估目標(biāo)、穩(wěn)定的評(píng)估指標(biāo)體系和方法系統(tǒng)、解決一類橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問(wèn)題的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程，都可以稱為一種方法?；驹u(píng)估流程是各類風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估問(wèn)題最為基本的方法。在多年的實(shí)踐過(guò)程中，工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估形成了很多實(shí)用的方法。諸如蒙特卡洛模擬法、敏感性分析法、統(tǒng)計(jì)和概率法、模糊數(shù)學(xué)法、層次分析法、調(diào)查和專家打分法，這些方法具有簡(jiǎn)單、易懂以及實(shí)用的特點(diǎn)，結(jié)合不同橋梁風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，能夠在概率和損失評(píng)價(jià)的基礎(chǔ)上快速得到評(píng)估結(jié)果[4]。
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程主要基于滿意準(zhǔn)則（主要是ALARP方法），利用定性和準(zhǔn)定量的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估手段，確定各種風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的嚴(yán)重程度和基本風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策的過(guò)程。對(duì)于初步評(píng)估不可接受的風(fēng)險(xiǎn)或ALARP區(qū)域中的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，可以考慮使用進(jìn)入第二部分，即風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程。風(fēng)險(xiǎn)決策過(guò)程主要基于最優(yōu)準(zhǔn)則，使用貝葉斯方法、隨機(jī)優(yōu)勢(shì)方法等定量決策方法，以形成對(duì)嚴(yán)重風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)的全面認(rèn)識(shí)和系統(tǒng)對(duì)策。尤其基于ALARP準(zhǔn)則的風(fēng)險(xiǎn)矩陣是滿意準(zhǔn)則決策方法中最為常用的決策方法之一，當(dāng)涉及到多種風(fēng)險(xiǎn)或單個(gè)災(zāi)害性事故的風(fēng)險(xiǎn)值難以計(jì)算時(shí)，常將事故發(fā)生的概率和相應(yīng)的后果置于一個(gè)矩陣中，該矩陣就是風(fēng)險(xiǎn)矩陣。風(fēng)險(xiǎn)矩陣可以看成離散函數(shù)形式的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則形式，風(fēng)險(xiǎn)矩陣的構(gòu)造是綜合考慮風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的特點(diǎn)、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的經(jīng)驗(yàn)水平劃分、決策者的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度后綜合形成的。利用風(fēng)險(xiǎn)矩陣進(jìn)行橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估具有簡(jiǎn)單明了、適用范圍廣的特點(diǎn)，將ALARP準(zhǔn)則和風(fēng)險(xiǎn)矩陣結(jié)合起來(lái)，將更有助于反映決策者的風(fēng)險(xiǎn)態(tài)度和制定基本的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策。
4 橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估實(shí)例綜述
近年來(lái)，國(guó)內(nèi)先后對(duì)一些重大復(fù)雜橋梁工程項(xiàng)目進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，如崇明越江通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、南寧大橋風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、蘇通大橋索塔施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估、杭州灣大橋風(fēng)障設(shè)置風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。
崇明越江通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估是國(guó)內(nèi)第一次系統(tǒng)的工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究，該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估項(xiàng)目采用的分析評(píng)價(jià)方法多樣，主要采用了專家調(diào)查法、數(shù)值模擬法、等風(fēng)險(xiǎn)圖法等方法[5]。研究成果主要是對(duì)各方案風(fēng)險(xiǎn)程度進(jìn)行了排序。崇明越江通道風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估表明決策者開始接受工程風(fēng)險(xiǎn)的概念，同時(shí)也存在風(fēng)險(xiǎn)方法多樣，評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一的問(wèn)題。
南寧大橋是一座大跨徑外傾曲線梁非對(duì)稱式拱橋，由南寧國(guó)研公司委托同濟(jì)大學(xué)橋梁工程系承擔(dān)該橋項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究。其研究目的有兩個(gè)方面：一方面是對(duì)施工方案進(jìn)行比選，另一方面是對(duì)施工和使用階段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制。該橋初步考慮了兩種施工方案：斜吊扣掛施工和斜吊支架施工。施工過(guò)程中將面臨風(fēng)、地震、洪水、船撞以及施工工藝等多種風(fēng)險(xiǎn)。
蘇通大橋索塔施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估過(guò)程采用了基于風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估矩陣的定性評(píng)估和定量評(píng)估相結(jié)合的方法。南索塔系統(tǒng)是整個(gè)評(píng)估工作的焦點(diǎn)，風(fēng)險(xiǎn)源主要包括天氣、水文、地質(zhì)和施工技術(shù)等因素。索塔的施工質(zhì)量、進(jìn)度、安全是主要的評(píng)估目標(biāo)。
研究歸納了31項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)，并對(duì)渦振風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)、模板風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)、臺(tái)風(fēng)風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)
三種顯著風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)進(jìn)行了重點(diǎn)分析研究，并制定相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)策，并編制了風(fēng)險(xiǎn)管理手冊(cè)，以便于施工單位現(xiàn)場(chǎng)管理。
5 結(jié)論與展望
本文闡述了橋梁生命全過(guò)程中常見的風(fēng)險(xiǎn)事態(tài)及橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基本流程，對(duì)現(xiàn)有的橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法進(jìn)行了總結(jié)與探討?，F(xiàn)代工程的復(fù)雜性、不確定性為工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估發(fā)展提供了良好的應(yīng)用背景和發(fā)展前提，運(yùn)用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的方法可以合理控制橋梁生命周期的風(fēng)險(xiǎn)，平衡工程參與各方的利益，最大限度降低總體成本，使得橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在工程建設(shè)的各個(gè)階段扮演著越來(lái)越重要的作用，因此具有廣闊的發(fā)展空間和潛力。
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