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基於機率風險理論的地下地鐵車站施工風險工程管理研究

2023年10月16日

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本文是一篇工程管理論文,本文主要對地鐵車站施工風險的類型、發生機率、預防措施進行了研究及分析計算,主要分為如下五部分內容:第一部分為緒論部分,主要是介紹研究背景和研究意義,機率風險理論的國內外研究現狀及地鐵站施工風險的國內外研究現狀。第二部分首先介紹了風險識別、風險分析與管理的相關理論,然後對地鐵站施工過程中的五類風險進行了概述。第三部分首先通過主邏輯圖識別引發風險的初因事件,然後通過事件鏈建模說明初因事件與風險之間的關係,最後通過建立故障樹完成對地鐵站施工風險的建模。第四部分通過收集的案例數據對地鐵站施工風險從定性及定量兩個方面進行分析,找出在各類型風險事故中最重要的基本事件,並對這些基本事件提出預防控制措施,進而確保地鐵站施工安全。第五部分通過結合昆明地鐵 1 號線 X 地下站的實際案例,分析其主要的風險因素並提出預防控制措施。
第一章 緒論
1.1 研究背景與研究意義
1.1.1 研究背景
隨著社會經濟的不斷發展與進步,推動了包括地鐵建設在內的建築施工行業的快速發展,截止 2018 年底,我國內地共有 32 個城市開通了地鐵,總線路 183條,總運營里程超過 4000 公里,隨著地鐵的加速修建,這些數字還在不斷攀升。近年來人們在關注地鐵施工質量的同時將目光逐漸集中在了地鐵施工的風險管理方面,因為施工風險管理的合格與否直接影響著地鐵的使用效率及效果。在我國,建築施工得到迅猛發展不過數十幾年之久,綜合性是目前建築施工最重要的特點之一[1]。在項目的施工過程中,不僅涉及到安全控制、風險控制,還包括項目的進度控制和成本控制等方面,而這種跨專業和跨領域的“大綜合”在增加了項目管理上的難度的同時,也對施工人員的專業素養、跨專業技能、綜合知識等提出了極高的要求。在此背景下研究地鐵行業的施工風險管理,對地鐵的施工安全乃至後期的使用安全顯得尤為重要[2]。
1.1.2 研究意義
建設工程施工風險通常指工程項目施工過程中產生的、偏離預期目標的結果,這種定義有兩層含義,既包括了結果所產生的影響,又包括了其發生的機率。而風險產生的結果又同時具備可能帶來收益和可能帶來損失兩個方面,而且以後者居多,即工程施工風險一旦發生,很可能造成工程建設中的人員、機械、材料及已完工建築物的損壞或滅失[3-4]。所以研究建設工程施工可能發生的風險類型及其機率很有必要。
地鐵建設工程普遍存在投資量大、建設周期長、不確定性因素多、技術要求高等特點,其建設質量不僅關係到地鐵本身的使用及運行,更關乎於社會民生及國防戰略等重大事項,而地鐵項目建設過程中所面臨的各種已知和未知的風險因素,就是影響地鐵建設質量的直接原因,所以對地鐵施工的風險進行研究及管理,就是對地鐵的施工質量進行管理的不可或缺的重要環節[5]。
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1.2 國內外研究現狀
1.2.1 機率風險評價國外研究現狀
Relex software CO 等[6]提出衡量建設工程風險機率有兩種方法:相對比較法和機率分布法。一般而言,相對比較法主要是依據主觀機率,而機率分布法的結果則接近於客觀機率。對建設工程風險量作出相對比較,以確定建設工程風險的相對嚴重性。可以將風險量的大小分成五個等級:(1)VL(很小);(2)L(小);(3)M(中等);(4)H(大);(5)VH(很大),在採用相對比較法時,建設工程風險導致的損失也將相應劃分成重大損失、中等損失和輕度損失,從而在風險坐標上對建設工程風險定位,反映出風險量的大小。
J.R.Turner 等[7]表示機率分布法的常見表現形式是建立機率分布表。為此,需參考外界資料和本企業歷史資料。在運用時還應當充分考慮資料的背景和擬建建設工程的特點。由此可見,機率分布表中的數字可能是因工程而異的。理論機率分布也是風險衡量中所經常採用的一種估計方法。即根據建設工程風險的性質分析大量的統計數據,當損失值符合一定的理論機率分布或與其近似吻合時,可由特定的幾個參數來確定損失值的機率分布。
John Raftery[8]提及機率風險分析中確定邊界條件目的在於合理劃定故障樹範圍,建立邊界條件時要明確:不允許出現的時間;確定不可能發生的事件(即小機率事件,通常在故障樹分析過程中不予考慮);確定某些時間發生機率;確定必然事件。
Changkun Chen 等[9]指出建立故障樹時必須考慮以下幾個問題:一是不能將全部小機率事件忽略,因為一些小機率事件可能造成災難性後果,為了避免這種後果出現,就不能忽略這些小機率事件的發生。二是故障樹中不允許出現門與門之間的短路情況,避免出現邏輯錯誤。三是抓住主要故障,然後在進行細化分解,考慮所有次要故障和次要事件。在依據上述內容的基礎上,繪製故障樹。
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第二章 相關理論概述
2.1 風險理論
2.1.1 風險的定義
風險,表示的是行為目的和行為結果之間的不確定性關係,一般有兩種定義:一種定義主張風險表現為收益的不確定性[25];另一種定義則主張風險表現為代價或成本的不確定性[26]。若我們將風險視為收益或成本的不確定性,說明風險的發生可能給我們帶來損失,也可能帶來收益,或者既帶來損失又帶來收益,最終導致的結果就是既無損失也無收益,這類風險的定義是屬於廣義上的風險定義。而當我們將風險視為代價或成本的不確定性時,說明風險只可能給我們帶來損失,而沒有帶來收益的可能性,這類風險的定義是屬於狹義上的風險定義[27]。
企業在日常的生產運營過程中,會碰到各種各樣的突發情況,這些突發情況有的不會對運營生產造成影響,有的會立即對運營生產造成影響,有的又需要達到一定的數量級才可能對生產運營造成影響,這些突發情況就是我們所謂的風險因素,當風險因素的產生影響到企業的正常生產經營時,就成為了風險事件,此時的風險事件一般會給企業帶來一定的損失,這種損失就是我們企業生產的實際結果與預期結果之間的一種差異,以上就是一次風險的完整發生過程,我們可以用圖 2.1 對其進行表示。簡言之,風險所表述的就是在給定的時間和特定情況條件下所產生的現實成果與希冀目的之間的差別水平。
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2.2 風險分析與管理
2.2.1 風險分析
風險分析旨在合理預估風險出現的可能性以及風險的影響效應,並分析規避風險所需的預防和控制措施,通常情況下,風險分析工作包括以下三方面:
(1)風險特徵的評估風險特徵包括:風險出現的可能程度、風險出現的影響效應、風險可能發生的時間點、風險防控所需採取的措施[32-34]。一般而言,風險等級包括以下幾個方面[35]:
第一,風險後果等級。按照風險可能導致的風險大小,風險等級包括:Ⅰ級——災難性的、Ⅱ級——嚴重的、Ⅲ級——輕度的、Ⅳ級——可忽略的。
第二,風險發生機率等級。根據風險發生的可能性大小可以將其劃分成五個等級:A 等級,風險發生機率在 0.1 以上,即可能會發生;B 等級,風險發生機率在 0.1-0.01 之間,即風險或許會發生;C 等級,風險發生機率在 0.01-0.001 之間,即風險可能發生;D 等級,風險發生機率在 0.001-0.000001 之間,即不太可能發生;E 等級,風險發生機率在 0.000001 以下,即不可能發生。
第三,風險識別後風險可能發生的時間點範圍。近期,如果沒有對識別風險採取措施,將會在九十天內發生風險;中期,如果沒有對識別風險採取措施,將會在 90-180 天發生風險;遠期,如果沒有採取措施,將會在 180 後發生風險。
(2)風險的分類和排序
根據特徵將風險進行分類,對相似風險進行統一分析,旨在探究工程項目的的風險性質,以便採取統一的風險防控手段,解決相同類型問題,意見有效的規避風險或者減輕風險影響。風險分析的最終環節是按照風險的輕重緩急,對風險進行排序,確定最重要的風險,以便對其優先處理。對工程項目而言,可用於風險防控的資源是有限的 ,所以,必須對合理的劃分風險等級,將有限資源集中解決最緊急問題,以便實現對風險的逐項處理[36]。
因此,確定主要風險是風險分析的關鍵一環,主要風險指的是發生可能性大,且影響嚴重的風險,應該根據以下幾方面信息,判斷風險是否為主要風險[37]。第一,描述風險,分析風險形成原因和風險影響因素,以便在工程項目實施過程中收集針對性的信息;第二,若風險發生,則可能導致怎樣結果或者產生怎樣的影響,例如會計費用的變化以及工程進度的變化;第三,估計風險發生機率以及不確定性因素,在評估過程中,還應該充分評估所採取的措施的效應;第四是對比分析風險發生的損失和風險防控的費用;第五是可能的風險減輕補充措施。綜上所述,風險分析的過程具有連續性、綜合性。
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第三章 地鐵施工風險評價模型的建立........................17
3.1 識別初因事件..................................17
3.1.1 主邏輯圖的概念.............................17
3.1.2 地鐵施工風險識別.............................17
第四章 地鐵地下車站施工風險分析與控制...........................29
4.1 風險的定性分析...................................29
4.1.1 最小割集、最小徑集和結構重要度的概念......................29
4.1.2 最小割集、最小徑集的求解..............................32
第五章 昆明地鐵 1 號線 X 地下站施工機率風險案例研究................ 61
5.1 昆明地鐵 1 號線 X 地下站項目簡介..........................61
5.1.1 工程概況.......................................61
5.1.2 工程地質及水文地質..............................62
第五章 昆明地鐵 1 號線 X 地下站施工機率風險案例研究
5.1 昆明地鐵 1 號線 X 地下站項目簡介
5.1.1 工程概況
本站位於某南路與某融街交叉口,為地下雙層側式車站,共設 4 個直通地面的出入口(A、B、C、D),A、D 出入口位於車站主體西側,B、C 出入口位於車站主體東側,其平面布置圖如圖 5.1 所示。
本站 A 號出入口一段下穿某商業廣場裙樓,最終於某南路西側綠化帶出地面。下穿裙樓部分通道採用礦山法施工,長度為 55.17m,出入口爬升段採用明挖法施工。暗挖段拱頂埋深約 4.3~6.0m;明挖段基坑最大開挖深度約 13.4m。所有出入口施工均採用鑽孔樁+內支撐的支護形式。
(1)待暗挖通道部位車站中板、頂板澆築完成後,從本站基坑內施做跨某商業廣場裙樓方向暗挖通道超前大管棚及接口處全斷面注漿,破壁開挖跨某商業廣場裙樓方向暗挖通道,初支施作完成後澆築二次襯砌。
(2)A 號出入口圍護結構施作完成後進行基坑開挖,打設跨某商業廣場裙樓暗挖通道超前大管棚及接口處全斷面注漿,完成後破壁開挖跨某商業廣場裙樓暗挖通道。
(3)跨某商業廣場裙樓暗挖通道開挖至 A 號出入口 A4 斷面與 A2 斷面接頭牆(不含)時暫停開挖,施作 A 號出入口人防段超前大管棚及接口處全斷面注漿,完成後繼續開挖至 A 號出入口明挖段圍護結構處時停止開挖。
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第六章 結論與展望
6.1 結論
本文主要對地鐵車站施工風險的類型、發生機率、預防措施進行了研究及分析計算,主要分為如下五部分內容:第一部分為緒論部分,主要是介紹研究背景和研究意義,機率風險理論的國內外研究現狀及地鐵站施工風險的國內外研究現狀。第二部分首先介紹了風險識別、風險分析與管理的相關理論,然後對地鐵站施工過程中的五類風險進行了概述。第三部分首先通過主邏輯圖識別引發風險的初因事件,然後通過事件鏈建模說明初因事件與風險之間的關係,最後通過建立故障樹完成對地鐵站施工風險的建模。第四部分通過收集的案例數據對地鐵站施工風險從定性及定量兩個方面進行分析,找出在各類型風險事故中最重要的基本事件,並對這些基本事件提出預防控制措施,進而確保地鐵站施工安全。第五部分通過結合昆明地鐵 1 號線 X 地下站的實際案例,分析其主要的風險因素並提出預防控制措施。通過本文的研究,可以得出如下結論:
(1)明晰了地鐵施工風險的類型及引發事故的過程。
本文通過對地鐵車站施工風險建立評價模型,可知地鐵施工風險的類型和引起這些風險的基本事件,明晰了如何由基本事件引發最終的風險事故。
(2)明確了地鐵施工過程中發生機率最大的事故及對其影響最大的風險因素。
本文通過對對地鐵車站施工五類風險頂事件機率的計算,可知由施工機械設備引發的事故是地鐵車站施工過程發生機率最大的事故,通過計算機率重要度可知引發此類事故的主要原因是機械設備本身的變形,如支護設備、起重設備承重構件的形變。所以做好施工機械設備的日常檢查及維護保養,規範使用施工機械是預防事故發生的重要前提。
參考文獻(略)

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