城市桥梁下部结构预制拼装施工风险模糊综合评价.docx

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1、城市桥梁下部结构预制拼装施工风险模糊综合评价摘要：下部结构预制装配式技术是近年流行起来的新型施工方法，对预制安装精度有较 高的要求。本文结合某市高架工程，运用模糊综合评价法建立了适合工程环境特点的风险指 标体系，并结合调查问卷结果进行分析，对控制施工风险具有一定指导意义及借鉴作用。关键词：下部结构，预制拼装，施工风险，模糊综合评价Fuzzy Comprehensive Evaluation of Construction Risk of Precast Assembling of Urban Bridge SubstructureAbstract： The substructure prefa

2、brication technology is a new construction method that has become popular in recent years, which has higher requirements for prefabrication and installation accuracy. In this paper, combined with a certain city elevated project, the fuzzy comprehensive evaluation method is used to establish a risk i

3、ndicator system suitable for the characteristics of the project environment, and the analysis is combined with the results of the questionnaire, which has certain guiding significance and reference for the control of construction risks.Key Words： Substructure, prefabricated assembly, construction ri

4、sk, fuzzy comprehensive evaluation0前言随着城市化建设的快速发展，我国中大型城市高架桥梁建设进入了高潮期。高架沿线城 市建筑密集，路、管线、地表水体等周边工程环境复杂，不可预见因素较多。传统桥梁建设 模式施工周期长，对周边环境影响大，造成城市交通拥堵的现象严重。近几年，随着国务院 及各地政府相继出台推广新型建造方式的政策性文件，桥梁下部结构建设的预制拼装技术 逐渐推广开来。其中采用UHPC （超高性能混凝土）连接构件的方式因其对施工精度要求低、 施工简便、安全可靠的优点脱颖而出。对这种新型建设方式过程中的风险源识别，风险评估 分级并建立相应的风险管理预案显得十

5、分必要。1风险评估指标体系的建立1.1城市桥梁下部结构施工风险指标体系桥梁全预制拼装技术中，下部结构预制拼装技术因其节点连接技术发展水平和连接材料 性能的制约，一直没有大规模发展。近年一些地区，开始采用这种新型施工技术建造城市高 架桥，部分工程预制化率达到95%以上。但综合来看，预制拼装下部结构技术仍面临着施 工经验不足、安全风险高、节点连接可靠性难以保证等问题。常用的节点连接方式有灌浆套 筒连接、灌浆波纹管连接、预应力筋连接、UHPC承插式连接等方式。其中UHPC拼装技 术因其抗震性能与现浇结构类似，施工精度要求较低，可适用于高烈度区束筋连接等特性日 益受到建设者青睐。UHPC全称为超高性能

6、混凝土，具有极高的抗压抗折强度，同时具有良好的施工和易性, 自密实性，可自然养护无需蒸养。施工时构件间主钢筋不焊接，在预留槽内灌注UHPC,利 用材料本身的粘接力完成钢筋间力的传导。经试验验证，在钢筋与UHPC粘接长度大于10d 时，可有效保证钢筋不脱出，同时其抗震性能与现浇结构类似。本文拟选取城市桥梁下部结构预制拼装施工风险作为研究重点。通过结合相关单位专家 的意见和经验，提出相应的一、二级指标，见表1.1所示。表1.1城市下部结构施工风险指标体系121指标权重确定方法一级指标二级指标风险因素恶劣天气、气候自然环境地质条件及地下水分布情况地震及地基意外震动周边居民投诉影响施工环境因素社会治安

7、环境施工材料机具被恶意损坏、盗窃政策不支持或社会阻力大拆迁未完成、施工围蔽未完成施工作业环境现场“三通一平”情况照明、采光条件一级指标二级指标风险因素温度、湿度条件高危物体及周边障碍物的影响现场空间布局是否具备足够工作面施工区域布置的合理性一般原材料准备情况材料准备UHPC材料准备情况生产生活物资准备情况预制构件质量（强度、尺寸等）不合格怙1千灰里现场施工所需材料不合格运输及吊装设备情况材料设备拌和设备与灌注设备情况机具准备预制厂构件生产设备情况现场构件定位、调偏设备情况测量设备情况施工设备定期检查和检测情况机具维修保养施工设备维修保养情况测量设备是否经过校准设计图纸质量及变更效率施工方以外人

8、员监理的认真负责态度建设方协调解决问题情况安全员、技术员、实验员、测量员配备情况机械驾驶、操作人员情况入贝配句现场劳务人员情况后勤人员配备情况人员因素预制厂工人经验及熟练度吊装、运输人员的经验及熟练度工作技能实验、测量人员的经验及熟练度管理人员经验及对施工技术的了解程度施工人员受教育水平、执行力现场施工操作人员责任心丁伟在太管理人员的认真负责态度工作强度及人员休息情况人员身体健康情况隐患排查、施工方案评审情况安全管理安全管理培训交底及执行情况安全管理制度及应急预案生产材料供给情况施工机具台班安排情况力也然管理人员及劳务人员安排情况施工计划的科学性、合理性和执行情况与建设、设计、监理方沟通配合情

9、况沟通协调与其他管理部门协调情况组织管理与劳务方、分包方沟通协调情况建设资金到位情况人、材、机价格上涨建以贝重后仇建设期延长额外支付借款利息施工期间发生意外支付赔偿金建设手续不足未及时开工施工现场不具备工作面未能及时开工建设工期要求建设方要求提前完工监督部门处罚、开具停工令不可抗力因素要求缩短工期1.2评价指标权重的确定确定目标权重的方法本文拟采用层次分析法（AHP）,它是一种定量与定性相结合的分析方法，可以解决多层次、多目标的复杂系统，将定量分析的优势最大程度发挥出来。同时, 还吸收了定性分析的结果，该方法使用便捷、简单易操作，具有较强的实用性。1.2.2建立风险指标评价集合根据上述城市桥梁

10、立柱施工风险指标评价体系，从主指标层面分将评价体系B分为4个一级指标，U=（B1B2,B3,B4）且满足Zbi=B,bjCb）=O（iw j）Q同理，每一个一级指标下设二级指标，Bz=（CpC2 - CJo123构造风险比较判断矩阵(1-1)对于每一层因素都需要构造一个判断矩阵，采用两两比较的方法确定其相对重要性，比 较标准采用1-9比较尺度（见表1.2）。例如，设某层有n个因素X=（X/，z，Z），要比 较它们对上一层的影响程度，每次取两个因素匕和与，用既表示指标力与指标勺的比较 结果，从而即可构造出判断矩阵，见式（1-1）：H =（拆）叩表1.2比较尺度的含义尺度135792, 4, 6,

11、 8尺度135792, 4, 6, 8含义不太重要稍微重要明显重要强烈重要极端重要重要程度为相邻判断中间值备注因素i与j比较得%因素j与i比较得的且有%二T1.3 一致性检验方法为了保证权重的科学性及合理性，判断矩阵需进行一致性检验。计算公式见式（1-2） 与式（1-3） oX YICI=（1-2）H-1CICR = （1-3）RI式中：CR判断矩阵的一致性比率；C7判断矩阵的一致性指标；R/判断矩阵的随机一致性指标；4 小一判断矩阵的最大特征值。当CR0.1时，则该判断矩阵通过了一致性检验，否则需要重新调整判断矩阵，重新计 算，直到满足一致性要求。判断矩阵一致性误差因判断矩阵的阶数不同而不同

12、。因此，需引入另一个参考指标RL 即平均随机一致性指标，其取值如表L3所示。表L3 19阶判断矩阵随机一致性指标L4风险因素权重计算n123456789RI000.580.891.120.241.321.411.49计算每一个判断矩阵最大特征根及对应特征向量，将特征向量作归一化处理即可得到权 向量。本文采用几何平均法来求取权向量，计算步骤如下：（1）将判断矩阵的因素按照行相乘，见式（1-4）：时=口%（，=1,2,）（1-4）j=l（2）将所得的结果开次方，见式（1-5）：w=（1-5）（3）将九归一化处理得到特征向量，见式（1-6）：w吗=”=12 M（1-6），叱i=i（4）得到特征向量，

13、如式（1-7）：W =（叼，叼，卬）丁（1-7）1.5风险等级划分人们从事的某项活动中，在一定时间内给人类带来的危害，我们称之为“风险”。国外 学者Crane FG认为风险是不确定性造成的损失或未来不确定的损失等方面对风险进行了表 述。根据公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南（试行）中对风险这一概念的界 定，风险（Risk）是指某一事故发生的可能性和严重程度的组合，即一般意义上的风险具有概 率和后果的二重性，其风险值的大小用风险事件发生的概率P（Possibility）和事件后果 C（Consequence）的乘积表示。风险等级根据风险事故发生的概率及风险事故造成的影响后果划分为五级，从高到

14、低依 次是高、较高、中等、较低、低。建立风险等级矩阵，如表1.4所示：表L 4风险等级标准2模糊综合判断2.1构建风险评价集果等级 概率等轻微较小一般较大严重基本不可能低低较低较低中等较小可能低较低较低中等较局可能较低较低中等较高较高较大可能较低中等较高较高高很有可能中等较高较局高高根据风险矩阵得到的风险等级确定城市桥梁立柱施工的风险源指标的风险估值及接受 准则，见表2.1所列。表2.1风险估值及接受准则2.2构建隶属度矩阵逐级地对评估因素集中的元素进行评估，得到隶属度矩阵。等级低较低中等较高很高估值0-0.20.20.40.40.60.60.80.8-1接受准则完全接受容许可接受不期望不可接

15、受处理措施不采取措施注意监测采取一般 措施采取措施降低风 险，并控制成本高度重视，采取一切 措施降低规避风险生r=（g）仔=r2r22r2m (2-1)2.3模糊综合判断将权重集W与隶属度矩阵R组成模糊评判模型。4 生 仁G % 九B = WxR = （W”W2，,W）x 21 22 2m =（匕也,）（2-2） JnX 7 式中：W各级风险因素根据其重要程度不同所构成的权向量；R各级风险因素构成的判断矩阵；B施工风险的评判结果向量，即对应风险等级的隶属度向量。一般根据3中元素的 大小及隶属度原则确定施工风险等级。根据最大隶属度原则，取评价向量中的最高值作为依据，确定工程的风险等级，并可根 据

16、各一级、二级指标中的高风险因素做出相应的工程决策。3某市高架桥梁下部结构施工组织管理因素风险分析3.1 工程概况某市高架主线设计车速80km/h,匝道设计车速40km/h。主线标准桥宽24.5m,匝道桥 宽8.0mo上部结构采用装配式小箱梁，下部结构采用钻孔灌注桩基础，带大挑臂盖梁的双 柱式桥墩。该工程特色是使用超高性能能混凝土（UHPC）实现承台与立柱、立柱与盖梁之 间的连接，为西北地区首个大规模使用该技术进行桥梁建设的工程。3.2 建立风险指标评价体系风险评价因素集U=U1（环境因素），U2（材料设备），U3（人员因素），U4（组织管理）。本 节以组织管理因素为例，讨论此因素的风险评价方法

17、。对于组织管理因素来说，风险评价集U4=U4l（安全管理），U42（施工组织），U43（沟通协 调），U44（建设资金），U45（建设工期）。其中每个子因素U4i又分为若干方面，各个子因素所 涉及的方面详见3.4节单因素评价结果。3.3 因素权重计算本文共选取了 21位工作年限较长，对工程有较深了解的专家，按照上述方法进行结果分析，得出在组织管理因素下的判断矩阵如下:19/88/91W=5/6 8/95/7 3/4、7/816/59/815/617/5 8/7、4/316/511 1得出归一化的最大特征向量：W4=（0.2318 0.2107 0.1941 0.1695 0.1939）, 最大

18、特征值：根据表1.3可得RI=L12, 则：4ax = 5.0073 oCR= CR= CR= RI0.0018251.12=0.001630.1由式1-2可得随机一致性指标0=0.001825；一致性检验良好。3.4 单因素评价结果 通过分析84份调查问卷的回收结果，对组织管理二级指标下的风险大小进行单因素评价，根据评价结果建立评判矩阵。表3.1为单因素问卷的调查结果，数字表示选择这一风险 水平的管理人员数目。表3,1组织管理因素风险水平调查结果评价等级指标详细评价基本较小可能较大很有不可能可能可能可能安全管理隐患排查不足、施工方案未评审82631154安全管理培训交底及执行情况不佳4243

19、4175安全管理制度及应急预案缺乏62733144生产材料供给不及时或不足3323883施工施工机具台班安排不合理62340114组织管理人员及劳务人员安排不合理4274094施工组织计划不合理.、执行不佳32636154组沟通与建设、设计、监理方沟通不佳62040135织协调与其他市政管理部门协调困难42037203管与劳务方、分包方沟通协调不佳52147101理建设资金未能及时到位51441177建设人、材、机价格意外上涨32037186资金建设期意外延长额外支付借款利息42539106施工期间发生意外导致的额外支出31948122建设手续不足未及时开工52536126建设现场不具备工作面

20、未能及时开工61843134建设方要求提前完工22133226工期监督部门处罚、开具停工令22539135不可抗力因素耽误工期22537164根据表3.1计算二级指标单因素评价结果，并对矩阵进行归一化处理，结果如表3.2所表3. 2组织管理因素风险评价结果模糊综合判断结果根据上述组织管理因素指标权重及单因素风险评价结果，由式2-2可得:指标名称基本不可能较小可能可能较大可能很有可能安全管理0.0710.3060.3890.1830.052施工组织0.0480.3210.4580.1280.045沟通协调0.0600.2420.4920.1710.036建设资金0.0450.2320.4910.

21、1700.063建设工期0.0400.2710.4480.1810.060B4=w4-R4 =(0.23180.21070.1941 0.1695 0.1939)0.0710.0480.0600.0450.0400.3060.3210.2420.2320.2710.3890.4580.4920.4910.4480.1830.1280.1710.1700.1810.0520.0450.0360.0630.060= (0.0536= (0.0536= (0.05360.2774 0.4523 0.1665 0.0508)从左到右即代表着5个不同的风险等级。根据最大隶属度原则，取评价向量中最高值 0

22、.4523,对应于表2.1中风险评估中的第三级中等。即可判定，该工程在组织管理方面, 风险等级为中等。根据风险接受准则，应在组织管理方面采取一般性措施控制组织管理方面 的工程风险。3.5 风险处置策略根据风险评估及分析结果采取相应措施称为风险处置，主要包括4个方面的内容。 首先是风险回避，避开风险可能发生的场所与路径，降低其发生的概率。其次是及时止损, 建立健全相应的风险监察与管理机制，在风险发生初期能够及时识别，尽量将损失降到最低。 第三是风险的转移，可通过购买保险、合理分包等方式将风险转移出去。最后是自担风险, 做好自身抵御风险的准备。4结语1 .本文通过研究国内类似的文献，采用AHP与模

23、糊综合评价法，提出了城市预制拼 装桥梁下部结构的施工风险评价体系。从环境、材料设备、人员、组织管理四个方面识别了 风险源。2 .简要介绍了模糊综合评价法在施工风险中的理论基础及应用方法。3 .以某城市高架桥为例，举例展示了风险分析过程，得到该工程在组织管理方面风险 等级为中等。4 .受篇幅所限，只列举了组织管理因素方面的风险等级判定过程，读者可根据此方法 继续计算其他一级指标乃至整个工程的风险等级。参考文献1自治区人民政府自治区党委.自治区党委自治区人民政府关于进一步加强城市规 划建设管理工作的实施意见N.新疆日报,2018-08-06.2姜海西，卫张震.承插式预制拼装桥墩抗震性能研究综述J.城市道桥与防洪, 2017(12):56-59.3李国琪.基于层次分析法节段梁拼装施工风险评估J.价值工程, 2019,38(16):75-77.4吴柱.某跨铁路营业线桥梁施工项目安全风险管理研究D.北京交通大学,2018.5吕晓楠.新建铁路下穿既有高速铁路桥梁施工风险评价研究D.西南交通大学, 2018.6高翔.桥梁工程风险分析研究综述一高翔J.筑路机械与施工机械化, 2017,07(34):29-32.