CN102999695A - 一种地铁施工安全风险识别与评价***及其工作方法 - Google Patents
一种地铁施工安全风险识别与评价***及其工作方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于工程风险识别领域，提供一种地铁施工安全风险识别与评价***及其工作方法，***包括有用户接口模块、项目新建模块、风险识别信息库模块、风险库模块和风险评价知识库模块；匹配算法模块；风险评价模块。首先接收用户新建项目信息，提示用户根据项目设计文件选择确定风险识别信息，结合风险库和匹配算法，生成风险识别清单，识别出待评价项目所有潜在安全风险；然后进行风险评价，生成风险评价清单，利用风险评价计算模型进行风险评价计算，最终得到地铁项目施工安全风险识别与评价结果。本发明用于实现一种在施工之前基于设计文件进行的地铁施工安全风险识别与评价的预评估技术方案。
Description
技术领域
本发明属于工程风险识别领域，特别涉及一种以工程设计文件为对象的地铁施工安全风险识别与评价***及其工作方法。
背景技术
地铁施工具有施工难度大、施工环境条件复杂多变、安全风险高等特点，地铁施工安全风险是地铁施工面临的主要挑战。在目前的地铁施工过程中，施工安全管理主要依靠具备丰富实践经验的工程师，而在我国地铁建设的高速发展时期，具备相应素质的技术人员数量难以满足实际工程的需求；利用人工进行施工安全管理，与个人的专业素质、身体状态等有着密切的联系，施工安全管理质量会相应产生较大的波动。当某些因素发生较大变化时，即使有经验的工程师也难以保证施工现场不出安全事故。
国外针对地铁施工安全方面的研究主要集中在对已识别出的风险进行评估上，但是对风险识别的科学方法少有文献进行探讨。对于风险事件与风险源的关系没有进行***的整理和研究。在应用***研究方面，国外学者曾在调查表和详细检查表的基础上，利用模糊理论开发风险评估软件用于地铁安全评估；此外也有学者基于无线网络技术和地理信息***开发隧道施工面模拟***用于施工安全监控。这些研究与应用大多关注施工过程中的安全管理，对施工前的安全评估未见涉及。
我国地铁建设开始的时间较晚，因此在地铁施工风险识别与评价方面的研究历史不长。我国相关领域的学者在地铁工程实践中，总结和学习国内外经验，在地铁施工安全风险的识别与评估方面做了很多卓有成效的研究与实践。但在已有的研究成果中，同样偏重于对施工安全风险的分析与评价，而在风险识别方面则暴露出研究不够细致，风险源研究比较粗糙，风险源与风险事件之间的关系研究不够深入的问题。采用定性研究的很多，能够利用工具进行量化研究的很少。
华中科技大学余宏亮博士在地铁风险推理方面有过深入的分析研究，对于地铁施工风险源与风险事件之间的关系进行了归纳总结，并开发了基于工程图纸的地铁施工安全风险自动识别***。该***在地铁施工安全风险识别与评价方面做出了有益的探索。但该***也存在很多不足之处，主要体现在：该***在风险源与风险事件之间建立关联时，没有能够采取开放式的结构，风险源与风险事件之间的关系的科学性难以根据实际情况进行调整；风险事件不能在施工现场进行空间定位和施工阶段上的时间定位，造成风险事件的识别过于粗糙；风险度评价过于简略，其风险评估值的准确性难以达到现场施工管理的要求。因此，该***更大的意义在于理论研究，应用于实际还存在很多不足，需要进行大幅度改进和开发。
从上述研究可以看出：地铁施工安全风险识别和评价已有较多研究成果和应用案例，而能够直接针对施工应用的地铁施工安全风险识别与评价方法与相应的***开发尚未取得实质性突破。
发明内容
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种在施工前，以工程设计文件为对象的地铁施工安全风险识别与评价***及其工作方法，专用于实现一种基于工程设计文件的地铁施工安全预评估的技术方案。
本发明所述的一种地铁施工安全风险识别与评价***，包括用户接口模块、项目新建模块、风险识别信息库模块、风险库模块、风险评价知识库模块、匹配算法模块和风险评价模块。
用户接口模块，用于实现用户交互：其一建立待评价项目，对项目进行单位工程层面的划分；其二输入待评价项目施工安全风险识别所需的关键信息，以便进行安全风险识别；其三输入部分致险因素取值；其四将评价结果反馈给用户。
项目新建模块，用来新建项目信息，为风险识别建立识别对象，按照建设项目、单项工程、单位工程依次建立待评价项目的结构层次，以便在风险识别信息库中以单位工程为对象进行风险识别信息的确定。
风险识别信息库模块，基于地铁施工特点，以风险识别为目的，对地铁单位工程和各关键工法信息建立关联并结构化存储。
为了进行安全风险的识别工作，需要构建安全风险识别信息库和风险库，安全风险识别信息库和风险库是风险识别的核心。地铁施工产生哪些安全风险，与所采用的主要工法直接相关。可以说，某项目采用什么工法，就决定了该项目可能发生的安全风险。地铁施工工法具有树形结构层次的特点。大的工法主要有明挖、暗挖、盖挖和盾构四种，而地铁施工项目在单位工程层面上都具有大工法的单一性特点，即一个单位工程可选择一种大工法。因此，安全风险识别信息库以地铁单位工程为对象，针对重点施工内容（如围护结构形式、支撑体系、降水等），对可采用的主要工法分类存储。用户按照项目实际情况对待评价项目进行单位工程层面的划分与新建，选择每项单位工程所采用的大工法，并继续选择重点施工内容的工法，即可建立待评估项目的风险识别信息。此风险识别信息与风险库内的信息进行匹配元算，即可识别待评估项目所有可能发生的施工安全风险，形成安全风险识别清单。本发明通过对地铁单位工程和各工法建立关联并结构化存储，建立安全风险识别信息库，通过安全风险识别信息库的信息与风险库信息进行匹配运算，实现地铁施工安全风险识别功能。
风险库模块，定义所有地铁施工安全风险与施工工法的关系，定义各风险在不同大工法下的风险折算系数，定义各风险在不同施工阶段的风险折算系数，定义各工程参数类的权重，定义各风险的损失等级，定义各风险的预防及处置建议。
风险识别信息库通过匹配运算从风险库中提取与待评估项目相关联的安全风险形成风险识别清单；风险评价知识库、风险识别清单与风险库通过匹配计算形成风险评价清单。风险评价模块与风险库进行匹配运算，从风险库中提取待评价风险的各施工阶段折算系数、工程参数类权重、损失等级和风险预防处置措施进行风险评价计算，以确定风险等级，形成最后评价结果清单。本发明通过建立风险库，将风险识别与评价的关键信息以风险时间为对象进行结构化存储，成为地铁施工安全风险识别与评价的核心。
风险评价知识库模块，存储与地铁施工安全风险有关的工程参数，定义各工程参数所关联的风险库中的安全风险，定义工程参数的可能取值，定义各取值对应的安全风险信度，风险评价知识库所包含的信息与风险识别清单通过匹配运算，生成风险评价清单，为安全风险评价计算做准备。通过建立风险评价知识库，将安全风险与工程参数建立关联，以各工程参数为对象进行结构化存储，成为地铁施工安全风险评价的基础。
匹配算法模块，定义风险识别信息库与风险库的匹配运算；定义安全风险识别清单与风险库的匹配运算，通过建立匹配运算模块，实现各数据库模块之间的数据检索与提取功能，生成安全风险识别清单和安全风险评价清单。
风险评价模块，定义风险评价计算的算法，从而得到最后的安全风险评价结果。计算方法如下：
某风险平均风险度 
，其中
为某个安全风险事件发生的平均度，此平均度是指在没有考虑施工阶段的情况下计算出来的风险度。为五个工程参数类（水文地质类、施工设计类、施工操作类、气候类、环境类）对于该风险的信度，
为各类工程参数的权重。Q1为工法风险度贡献系数，这里的工法值明挖、暗挖、盖挖和盾构四种大工法对具体风险的风险度贡献。
某风险不同施工阶段的风险度
，其中
为某风险不同施工阶段的风险度，
为某风险某施工阶段的风险度折算系数。其中，j为大于零的实数，但是一般情况下都在[0,2]之间，因为一般不大可能一下将风险度扩大2倍以上。
由于风险识别清单是依据单位工程、施工工法和施工阶段为依据进行风险事件划分的，同一个风险事件由于在不同的单位工程、施工工法和施工阶段都存在而在风险识别清单中多次出现。只有单位工程、施工工法、施工阶段、风险事件都相同才能成为一个独立的风险事件，其风险度单独计算。因此，在风险度评价计算中，将工法工程参数、施工阶段工程参数单独列出，以修正系数的形式出现在公式中。
针对某个具体风险事件，C（Ei）所表示的工程参数类下都有若干个具体工程参数。则C（Ei）的值可以由
计算，其中，n为大于零的整数。
结合以上三式，每个工程参数类下的工程参数的权重是一样的，而各工程参数类之间的权重是不一样的。这与实际工作中工程专家判断风险时的思维方式是相符的。工程专家判断具体安全风险时，一般会在工程参数类的层面上对各类工程参数类对风险事件的贡献大小有自己的经验判断。而对同属一类的具体工程参数，则没有明显的重要性区别，基本按照同等重要性进行对待。
按照以上三式计算可得到具体风险的风险度。风险度的高低反应了风险发生可能性的大小。但除了评价风险发生可能性外，还应将风险发生后对工程的危害进行综合评价，才能合理的确定风险等级大小，科学合理的利用有限资源，并给与合适的应对策略。
风险库中对每个风险的损失进行了等级确定。综合风险评价模型计算的风险度结果和风险库中确定的风险损失等级，即可得到每个评价风险的风险等级。该风险等级确定方法参考了《地铁及地下工程建设风险管理指南》中的相关条款，风险等级的确定方法和相应管理原则按照表1与表2确定。
表1 风险等级确定表
表2 风险管理原则表
本发明还提供了一种地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法，其核心是地铁施工安全风险识别和评价知识的结构化存储，利用匹配运算和评价模型得到地铁施工安全风险识别与评价结果，该方法包括以下步骤：
（1）新建待评价项目，按照建设项目、单项工程、单位工程依次划分，形成树形层次的项目结构；
（2）以新建项目的单位工程为对象，在风险识别信息库中确定风险识别信息，即每一个单位工程建立一套单独的风险识别信息；
（3）按照每个单位工程的风险识别信息，运用匹配算法在风险库中提取相关风险，生成以单位工程为对象的风险识别清单，风险识别清单显示各单位工程可能出现的安全风险；
（4）按照风险识别清单，运用匹配算法在风险评价知识库中提取与各风险相关联的工程参数，生成风险评价清单，风险评价清单即是在风险识别清单的基础上，在各具体风险后填写相关的工程参数；
（5）根据工程设计文件，在风险评价清单里输入各工程参数取值，以确定各工程参数相应的风险信度；
（6）以风险评价模块中的计算模型为依据，按照风险评价清单中提供的信息，从风险库中提取所需的计算参数，完成风险评价清单中的各风险风险度的计算；
（7）生成评价结果，输出给用户。
所述风险识别清单的生成方法为，根据风险识别信息库，确定项目风险识别信息；匹配算法根据项目风险识别信息，在风险库中检索所有与该识别信息有关的风险事件；以单位工程为对象，罗列所有识别出的风险事件，生成风险识别清单供风险评价使用。
所述风险评价清单的生成方法为，根据风险识别清单，匹配算法按照清单中的风险事件，在风险评价知识库中检索与具体风险事件有关的工程参数；以单位工程为划分依据，以具体风险事件为对象，每检索一次，就生成一个具体风险事件与其工程参数的关联；所有风险事件检索完成后，即可生成风险评价清单供风险评价使用。
本发明一种地铁施工安全风险识别与评价***及其工作方法，将地铁施工安全风险识别和评价知识进行结构化存储，利用匹配运算和评价模型得到地铁施工安全风险识别与评价结果，具有如下优点：
一，现有技术中，地铁施工前的安全风险预评估，都是依靠组织专家开评审会，专家基于自身的知识与经验，审查设计文件，查找在施工阶段可能存在的安全风险，对风险等级的预测过多依靠自身经验。这样的评价方法存在风险识别与评价不够准确与效率低下的问题。本发明将专家经验结构化，按照地铁工程特点与施工原理，设计了结构化的风险识别信息库、风险库、风险评价知识库，以及匹配算法模块和风险评价模块，采用***的方法将其整合在一起，实现了在施工之前的地铁施工安全风险识别与评价功能，提高了识别和评价的准确性和效率。
二，总结地铁工程及地铁施工工法的特点，针对地铁项目单位工程开发了风险识别信息库。该风险识别信息库以快速从设计文件中识别风险为目的，按照风险识别的需要，对地铁施工的主要工法进行了结构化存储。一旦确定风险识别信息，即可配合风险库快速识别施工风险，大大提高了地铁施工安全风险识别的准确性和效率。
三，深入分析地铁施工安全风险识别和评价的信息需要，开发了风险库。该风险库整合了大量与地铁施工安全风险有关的信息，将风险事件与风险识别信息、施工阶段折算系数、工程参数类权重、风险损失等级进行结构化存储，利于进行风险识别和评价。风险库是整个***的核心。
四，归纳总结地铁工程特点和施工原理，构建了风险评价知识库，将安全风险事件与工程参数建立关联，成为风险度评价计算的基础。此风险评价知识库是与安全有关的地铁施工规范条文与工程师经验的抽象和结构化存储，其最大特色是地铁施工安全知识的信息化管理，消除传统方式由人工评价带来的随意性。
五，深入研究地铁施工安全风险的风险源特点，将能够导致和影响安全风险的工程参数分为施工工法类、施工阶段类、水文地质类、施工设计类、施工操作类、环境类、气候类几个大类，结合具体地铁施工安全风险的发生机理，设定各工程参数类的折算系数或计算权重，利用计算公式得到具体风险的风险度。再结合风险度和风险损失等级判定风险等级，根据不同的风险等级给予相应的处置措施。将风险度和风险损失等级定量化，提高了传统人工方法难以定量评价的缺陷。
六，进行单位工程层次项目新建，保证各安全风险能在空间上能定位到具体施工部位；通过确定较少的主要工法信息，快速识别各单位工程施工安全风险；建立风险事件与风险识别信息、施工阶段系数、工程参数类权重、风险损失等级和风险处置措施的关联；计算风险度，并结合风险度与风险损失等级，确定风险等级，实现风险评价的定量化。
七，用户将地铁施工设计文件的关键信息输入***，可以在施工之前得到具体项目施工安全风险的识别与评价结果，该结果显示风险发生的空间位置和不同施工阶段的风险度，并能确定风险等级和相应的处置措施。该方法在时间和空间上给与施工管理人员以施工安全风险管理方面的技术支持，有利于编制相应的施工风险管理措施，有利于有目的和侧重的管理施工现场，实现高效的安全风险管理。
附图说明
图1是本发明一种地铁施工安全风险识别与评价***的***结构图。
图2是本发明一种地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法流程图。
其中，用户接口模块10、项目新建模块20、风险识别信息库模块30、风险库模块40、风险评价知识库模块50、匹配算法模块60、风险评价模块70。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行进一步的说明。
如图1所示，本发明实施例提供一种地铁施工安全风险识别与评价***，包括用户接口模块10、项目新建模块20、风险识别信息库模块30、风险库模块40、风险评价知识库模块50、匹配算法模块60、风险评价模块70，各模块可由本领域技术人员根据本发明技术方案采用计算机软件实现。
其中，用户接口模块10，用于实现用户交互：其一建立待评价项目，对项目进行单位工程层面的划分；其二输入待评价项目施工安全风险识别所需的关键信息，以便进行安全风险识别；其三输入部分工程参数取值；其四将评价结果反馈给用户。以上所述四项输入输出示例，结合后面相应模块的说明进行示例。
项目新建模块20是建立待评价项目的结构层次。项目新建模块按照建设项目、单项工程、单位工程依次建立待评价项目的结构层次，以便在风险识别信息库中以单位工程为对象进行风险识别信息的确定。
待评估项目新建可按表3示例进行。
表3 新建项目示例
风险识别信息库模块30是风险识别的基础。地铁施工产生哪些安全风险，与所采用的主要工法直接相关。可以说，某项目采用什么工法，就决定了该项目可能发生的安全风险。地铁施工工法具有树形结构层次的特点。大的工法主要有明挖、暗挖、盖挖和盾构四种，而地铁施工项目在单位工程层面上都具有大工法的单一性特点，即一个单位工程可选择一种大工法。因此，风险识别信息库以地铁单位工程为对象，针对重点施工内容（如围护结构形式、支撑体系、降水等），对可采用的主要工法分类存储。用户按照项目实际情况对待评价项目进行单位工程层面的划分与新建，选择每项单位工程所采用的大工法，并继续选择重点施工内容的工法，即可建立待评估项目的风险识别信息。此风险识别信息与风险库内的信息进行匹配运算，即可识别待评估项目所有可能发生的施工安全风险，形成风险识别清单。本发明通过对地铁单位工程和各工法建立关联并结构化存储，建立风险识别信息库，通过风险识别信息库的信息与风险库信息进行匹配运算，实现地铁施工安全风险识别功能。
风险识别信息库示例，如表4所示。
表4 风险识别信息库示例
对待评价项目进行风险识别时，按照项目施工设计文件的内容，从风险识别信息库中选择确定风险识别信息，即可得到待评价项目的风险识别信息。具体如表5所示。
表5 风险识别信息确定示例
以上风险识别信息包括大工法明挖，以及具体重点施工内容所采用工法的确定，针对具体单位工程，只需确定少量信息，即可与风险库结合进行匹配运算，识别出该单位工程施工安全风险。
风险库模块40定义所有地铁施工安全风险与施工工法的关系，定义各风险在不同大工法下的风险折算系数，定义各风险在不同施工阶段的风险折算系数，定义各工程参数类的权重，定义各风险的损失等级，定义各风险的预防及处置建议。风险库是进行地铁施工安全风险识别与评价的核心。风险识别信息库通过匹配计算从风险库中提取与待评估项目相关联的安全风险形成安全风险识别清单。
以下是上述风险库模块40中各数据的定义方法举例说明。
1．定义各风险在不同大工法下的风险折算系数，在采用不同的大工法时，具体风险的风险程度会有所不同，具体折算系数通过指标评价方法进行量化确定。以C.001基坑底流砂流土为例，该风险发生在地铁车站施工中，车站施工可采用两种大工法，及明挖和盖挖。在地铁车站施工中，大多采用明挖法，只有周边环境达不到明挖条件时，才会采用盖挖。从工程技术的角度来讲，盖挖法工期长，投资大，但施工安全性更高。将施工频率高的明挖法作为标准工法。在明挖法下的地铁车站施工的基坑底流砂流土风险折算系数定为1，以以往事故数据进行比较，比较盖挖工法下发生基坑底流砂流土事故与明挖法下发生该事故的统计数据，得到盖挖法该风险发生次数与明挖法下该风险发生次数的比值；通过经验进行判断，对这一比值调整，可以得到盖挖法下基坑底流砂流土的风险折算系数。该风险明挖法风险折算系数为1，盖挖法风险折算系数为0.4。
2．定义各风险在不同施工阶段的风险折算系数采用德尔菲法确定，同一风险在不同施工阶段风险度会有明显差别，这与风险发生所需的必要条件有关。当某一施工阶段不具备风险发生条件时，该风险的发生可能性将大大降低甚至为零。以C.001基坑底流砂流土为例，如采用明挖法进行地铁车站施工，则基坑底流砂流土风险不是在施工各个阶段都可能发生的，该风险发生的条件是有土方开挖，使基坑内挖出现高差，随着高差达到最大，则该风险发生的可能性也达到最大。根据明挖法施工的技术过程，可将整个施工过程划分为五个阶段，即围护结构施工/土方开挖/土方开挖+主体结构施工/主体结构施工/土方回填。确定这几个阶段的风险折算系数采用德尔菲法。当围护结构施工时，土方还没有开挖，则不存在发生基坑底流砂流土风险的可能，则此施工阶段的风险折算叙述为0；而在土方开挖、土方开挖+主体结构施工这两个阶段，都具备了发生该风险的条件。根据以往经验在基坑某些施工段已经开挖到底，进行主体结构施工时，风险最大。则这两个阶段的风险通过打分的方式确定为1和1.2；主体结构施工阶段，是土方完全开挖完毕，基坑全部封底，进行主体结构施工的阶段。由于这时基坑完全封底，发生该风险的可能性大大减小，则这一阶段的风险折算系数为0.2；土方回填时，主体结构已施工完毕，不存在发生该风险的可能性，则此阶段风险折算系数为0。因此C.001风险事件在明挖法进行地铁车站施工时，各阶段风险折算系数为0/1/1.2/0.2/0。以上风险折算系数都是通过德尔菲法得到。
3．定义各工程参数类的权重，导致具体风险的各工程参数对于具体风险的贡献度是不一样的，具体折算系数通过AHP法量化确定。在进行具体风险事件风险度评价时，本发明根据地铁施工各工程参数的特性，将引起风险事件的各工程参数进行了分类，分为水文地质类、施工设计类、施工操作类、气候类、环境类五个类型，以便进行风险度计算。在计算具体风险事件的风险度时，根据该风险事件本身的特点，五个工程参数类将占有不同的计算权重。以C.004围护结构发生侧向位移、倾斜为例，根据对该风险的研究，引起该风险的工程参数有三类（水文地质类、施工设计类、施工操作类），由于需要确定权重的因素较少，可采用简单的04打分法，对三个工程参数类的权重进行打分确定。
则可确定该风险所关联的三个工程参数类权重为0.4/0.4/0.2。
4．定义各风险的损失等级，各风险发生后产生的后果严重程度不同，各风险的损失等级应根据风险发生产生的人员伤亡和财产损失情况综合判定，由专家讨论设定权重进行打分综合判定风险损失等级。风险损失等级，需要从风险发生后果估计来确定，即风险发生后人员和财产损失估计。
人员伤亡等级
| 等级 | 人员伤亡标准 | 后果定性描述 |
| 5 | 无死亡或有轻伤 | 轻微 |
| 4 | 死亡少于3人（含失踪）或重伤人数10人一下 | 一般 |
| 3 | 死亡3-10人（含失踪）或重伤人数10-50人 | 较大 |
| 2 | 死亡人数10-30人（含失踪）或重伤人数50-100人 | 重大 |
| 1 | 死亡30人以上或重伤人数30人以上 | 特大 |
财产损失等级
| 等级 | 经济损失标准（万元） | 后果定性描述 |
| 5 | 经济损失Z＜5 | 轻微 |
| 4 | 经济损失5≤Z＜10 | 一般 |
| 3 | 经济损失10≤Z＜50 | 较大 |
| 2 | 经济损失50≤Z＜500 | 重大 |
| 1 | 经济损失Z＞500 | 特大 |
风险损失等级
| 风险损失等级 | 判断标准 |
| A | 灾难性 |
| B | 非常严重 |
| C | 严重 |
| D | 较大/需考虑 |
| E | 可忽略 |
评定风险损失等级时，从人员伤亡等级和财产损失等级两个方面进行估计，取损失等级高的作为风险损失等级。
以C.001基坑底流砂流土为例，认为发生该风险时，最不利情况下，人员损失将达到4级（一般），而财产损失将达到2及（重大），因此综合判断风险损失等级应为B级，即非常严重。
综上所述，风险库模块中的各个数据都是经验数据，属于现有技术。风险库结构示例如表6所示。
表6 风险库结构示例
表6的内容表示如下信息：在车站主体单位工程中，如果采用明挖大工法，和全支护或支护+放坡的支护形式，就会存在基坑底***的风险。明挖法该风险发生的可能性较盖挖法大，其明挖法的工法折算系数为1.1。风险度按照围护结构施工/土方开挖/土方开挖+主体结构施工/主体结构施工/土方回填几个施工阶段有显著不同，因此各阶段的风险度折算系数为0/1/1.2/1/0，说明该风险的风险度在围护结构施工和土方回填时为0，在土方开挖+主体结构施工时最大。这与地铁车站施工过程中的实际风险情况是相符的。该风险进行风险度计算时，与其风险度有关的工程参数类只有水文地质类和施工设计类与风险度有关联，因此根据实际工程经验，确定该风险的工程参数类权重为水文地质类0.5/施工设计类0.5，此参数是计算风险度时的必需信息。
该风险发生的风险损失等级是C级，即该风险发生对工程产生了较轻的损失。预防该风险发生的措施有①基坑底地层加固②加快垫层施工和底板施工。
以表5的内容为示例，该车站选择全支护作为支护结构形式，因此，在风险库中以“全支护”为匹配运算对象，寻找所有与“全支护”有关的风险。而在风险库中，按照表6的示例内容，至少有“基坑底***”这样一个风险与全支护有关联，从而可以立刻识别出，该待评价项目的施工至少包含“基坑底***”这样一个风险。
通过风险识别信息库与风险库的匹配运算，可以得到风险识别清单。清单示例如表7所示。
表7 风险识别清单示例
该风险清单是按照新建项目时的项目层次，按照以单位工程为对象识别施工安全风险。
风险评价知识库模块50存储与地铁施工安全风险有关的工程参数，定义各工程参数所关联的风险库中的安全风险；定义工程参数的可能取值；定义各取值对应的安全风险信度。安全风险信度值是工程参数取某个具体值时对于风险事件的贡献程度，一般来说取值越危险风险信度越大。该值为经验数据，属于现有技术。
风险评价知识库所包含的信息与风险识别清单通过匹配运算，生成风险评价清单，为风险评价计算做数据准备。本发明通过建立风险评价知识库，将安全风险与工程参数建立关联，以各工程参数为对象进行结构化存储，成为地铁施工安全风险评价的基础。
风险评价知识库的内容如表8所示。
表8 风险评价知识库示例
风险库按照表8的结构形式将风险评价知识进行结构化存储，建立各工程参数类、各具体工程参数与风险事件的关联。风险评价知识库、风险识别清单与风险库通过匹配运算形成风险评价清单。风险评价清单示例如表9所示。
表9 风险评价清单示例
比较表9和表7，可以看到，风险评价清单就是在风险识别清单的基础上增加了各风险的关联工程参数，并列出了相应的取值和风险信度列。工程参数编号后增加（1），是因为在其他单位工程中，此工程参数还可能出现并再次被赋值，因此用（1）、（2）来进行区分。取值需要用户根据施工设计文件输入，***根据用户输入的工程参数取值，检索风险评价知识库。确定相应的风险信度以供风险评价计算使用。
风险评价模块按照风险评价清单的内容，与风险库进行匹配运算，从风险库中提取待评价风险的各施工阶段折算系数、工程参数类权重、损失等级和风险预防处置措施进行风险评价计算，以确定风险等级，形成最后评价结果清单。
匹配运算模块60定义风险识别信息库与风险库的匹配运算；定义安全风险识别清单与风险库的匹配运算。本发明通过建立匹配运算模块，实现各数据库模块之间的数据检索与提取功能，生成风险识别清单和风险评价清单。
匹配运算模块60在风险库中以用户输入的待评估项目的风险识别信息，检索相应的风险形成风险清单。其匹配依据是风险识别信息，如以上表5至表7所述。
匹配运算模块60在风险评价知识库中以生成的风险识别清单中的风险事件为匹配对象，检索与各风险事件相关联的工程参数，生成风险评价清单。其匹配依据是风险识别清单中的风险事件，如以上表7至表9所述。
风险评价模块70定义风险评价计算的算法，从而得到最后的风险评价结果。计算方法如下：
某风险平均风险度
，其中
为某个安全风险事件发生的平均度，此平均度是指在没有考虑施工阶段的情况下计算出来的风险度。
为五个工程参数类（水文地质类、施工设计类、施工操作类、气候类、环境类）对于该风险的信度，
为各类工程参数的权重。Q1为工法风险度贡献系数，这里的工法值明挖、暗挖、盖挖和盾构四种大工法对具体风险的风险度贡献。
某风险不同施工阶段的风险度
，其中为某风险不同施工阶段的风险度，
为某风险某施工阶段的风险度折算系数。其中，j为大于零的实数，但是一般情况下都在[0,2]之间，因为一般不大可能一下将风险度扩大2倍以上。
由于风险识别清单是依据单位工程、施工工法和施工阶段为依据进行风险事件划分的，同一个风险事件由于在不同的单位工程、施工工法和施工阶段都存在而在风险识别清单中多次出现。只有单位工程、施工工法、施工阶段、风险事件都相同才能成为一个独立的风险事件，其风险度单独计算。因此，在风险度评价计算中，将工法工程参数、施工阶段工程参数单独列出，以修正系数的形式出现在公式中。
针对某个具体风险事件，C（Ei）所表示的工程参数类下都有若干个具体工程参数。则C（Ei）的值可以由
计算。
结合以上三式，每个工程参数类下的工程参数的权重是一样的，而各工程参数类之间的权重是不一样的。这与实际工作中工程专家判断风险时的思维方式是相符的。工程专家判断具体安全风险时，一般会在工程参数类的层面上对各类工程参数类对风险事件的贡献大小有自己的经验判断。而对同属一类的具体工程参数，则没有明显的重要性区别，基本按照同等重要性进行对待。
按照以上三式计算可得到具体风险的风险度。风险度的高低反应了风险发生可能性的大小。但除了评价风险发生可能性外，还应将风险发生后对工程的危害进行综合评价，才能合理的确定风险等级大小，科学合理的利用有限资源，并给与合适的应对策略。
风险库中对每个风险的损失进行了等级确定。综合风险评价模型计算的风险度结果和风险库中确定的风险损失等级，即可得到每个评价风险的风险等级。风险等级的确定方法和相应风险管理原则按照表1和表2确定。
以表9中车站主体风险基坑底流砂流土为例，其关联工程参数为基坑底土质（FID.001）、围护结构入岩状态（FID.021）、围护结构入土比（FID.022）、基坑底软弱地层加固（FID.023）、基坑内外水头差（FID.024）。根据设计文件，其相应的取值为，FID.001=粉质粘土，检索风险识别知识库，其信度=0.2，FID.021=未入岩，检索风险识别知识库，其信度=0.7，FID.022=0.7，检索风险识别知识库，其信度=0.4，FID.023=未加固，检索风险识别知识库，其信度=0.8，FID.024=5m，检索风险识别知识库，其信度=0.8。
其中FID.001为水文地质类工程参数，其余四个工程参数属于施工设计类。查风险库，该风险水文地质类和施工设计类工程参数在评价计算时的权重各为0.5。明挖法的工法折算系数为1.1，则该风险的平均风险度计算过程如下：
XX车站主体基坑底流砂流土平均风险度=1.1｛0.2*0.5+[（0.7+0.4+0.8+0.8）/4]*0.5｝=0.48
查风险库，该风险在明挖法+全支护施工工法下的施工阶段系数为0/1/1.2/1/0，将平均风险度分别与各阶段施工阶段系数相乘，即可得到各施工阶段该风险的风险度。
围护结构施工阶段风险度=0.48*0=0
土方开挖阶段风险度=0.48*1=0.48
土方开挖+主体结构施工阶段风险度=0.48*1.2=0.58
主体结构施工阶段风险度=0.48*1=0.48
土方回填阶段风险度=0.48*0=0
综合以上计算结果，可以得到该风险评价结果如表10所示。
表10 风险评价结果
表10中，风险损失等级可在风险库中检索得到，风险等级根据表1的规定确定，风险管理原则根据表2的规定确定，风险预防措施可在风险库中检索得到。
如图2所示，本实施例还提供一种地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法，该方法包括以下步骤：
（1）新建待评价项目，用户根据施工设计文件对待评价项目按照建设项目、单项工程、单位工程依次划分，形成树形层次的项目结构；
（2）以新建项目的单位工程为对象，在风险识别信息库中手动输入确定风险识别信息，即每一个单位工程建立一套单独的风险识别信息；
（3）按照每个单位工程的风险识别信息，运用匹配算法在风险库中提取相关风险，生成以单位工程为对象的风险识别清单，风险识别清单显示各单位工程可能出现的安全风险；
（4）按照风险识别清单，运用匹配算法在风险评价知识库中提取与各风险相关联的工程参数，生成风险评价清单，风险评价清单即是在风险识别清单的基础上，在各具体风险后填写相关的工程参数；
（5）根据工程设计文件，在风险评价清单里用户输入各工程参数取值，以确定各工程参数相应的风险信度；
（6）以风险评价模块中的计算模型为依据，按照风险评价清单中提供的信息，从风险库中提取所需的计算参数，完成风险评价清单中的各风险风险度的计算；
（7）生成评价结果，输出给用户。
Claims (5)
1.一种地铁施工安全风险识别与评价***，其特征在于：该***包括用户接口模块、项目新建模块、风险识别信息库模块、风险库模块、风险评价知识库模块、匹配算法模块和风险评价模块；
用户接口模块，用于实现用户交互；
项目新建模块，用来新建项目信息，为风险识别建立识别对象，按照建设项目、单项工程、单位工程依次建立待评价项目的结构层次，以便在风险识别信息库中以单位工程为对象进行风险识别信息的确定；
风险识别信息库模块，基于地铁施工特点，以风险识别为目的，对地铁单位工程和各关键工法信息建立关联并结构化存储；
风险库模块，定义所有地铁施工安全风险与施工工法的关系，定义各风险在不同大工法下的风险折算系数，定义各风险在不同施工阶段的风险折算系数，定义各工程参数类的权重，定义各风险的损失等级，定义各风险的预防及处置建议；
风险评价知识库模块，存储与地铁施工安全风险有关的工程参数，定义各工程参数所关联的风险库中的安全风险，定义工程参数的可能取值，定义各取值对应的安全风险信度；
匹配算法模块，实现各数据库模块之间的数据检索与提取功能，生成风险识别清单和风险评价清单；
风险评价模块，定义风险评价计算的算法，从而得到最后的安全风险评价结果。
2.一种基于权利要求1所述的地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法，其特征在于包括以下步骤：
（1）新建待评价项目，按照建设项目、单项工程、单位工程依次划分，形成树形层次的项目结构；
（2）以新建项目的单位工程为对象，在风险识别信息库中确定风险识别信息，即每一个单位工程建立一套单独的风险识别信息；
（3）按照每个单位工程的风险识别信息，运用匹配算法在风险库中提取相关风险，生成以单位工程为对象的风险识别清单，风险识别清单显示各单位工程可能出现的安全风险；
（4）按照风险识别清单，运用匹配算法在风险评价知识库中提取与各风险相关联的工程参数，生成风险评价清单，风险评价清单即是在风险识别清单的基础上，在各具体风险后填写相关的工程参数；
（5）根据工程设计文件，在风险评价清单里输入各工程参数取值，以确定各工程参数相应的风险信度；
（6）以风险评价模块中的计算模型为依据，按照风险评价清单中提供的信息，从风险库中提取所需的计算参数，完成风险评价清单中的各风险风险度的计算；
（7）生成评价结果，输出给用户。
3.根据权利要求2所述的一种地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法，其特征在于：所述风险识别清单的生成方法为，根据风险识别信息库，确定项目风险识别信息；匹配算法根据项目风险识别信息，在风险库中检索所有与该识别信息有关的风险事件；以单位工程为对象，罗列所有识别出的风险事件，生成风险识别清单供风险评价使用。
4.根据权利要求2所述的一种地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法，其特征在于：所述风险评价清单的生成方法为，根据风险识别清单，匹配算法按照清单中的风险事件，在风险评价知识库中检索与具体风险事件有关的工程参数；以单位工程为划分依据，以具体风险事件为对象，每检索一次，就生成一个具体风险事件与其工程参数的关联；所有风险事件检索完成后，即可生成风险评价清单供风险评价使用。
5.根据权利要求2所述的一种地铁施工安全风险识别与评价***的工作方法，其特征在于：所述风险评价的计算模型为，某风险平均风险度 ，其中
为某个安全风险事件发生的平均度，此平均度是指在没有考虑施工阶段的情况下计算出来的风险度，
为五个工程参数类，包括水文地质类、施工设计类、施工操作类、气候类、环境类，对于该风险的信度，为各类工程参数的权重，Q1为工法风险度贡献系数，这里指明挖、暗挖、盖挖和盾构四种大工法对具体风险的风险度贡献；
某风险不同施工阶段的风险度
，其中
为某风险在不同施工阶段的风险度，
为某风险在某施工阶段的风险度折算系数；其中，j为取值[0,2]的实数；
针对某个具体风险事件，C（Ei）所表示的工程参数类下都有若干个具体工程参数，则C（Ei）的值可以由
计算，结合以上三式，每个工程参数类下的工程参数的权重是一样的，而各工程参数类之间的权重是不一样的；其中，n为大于零的整数；
按照以上三式计算可得到具体风险的风险度，风险度的高低反应了风险发生可能性的大小，风险库对每个风险确定了损失等级，综合风险评价模型计算的风险度结果和风险库中确定的风险损失等级，即可得到每个评价风险的风险等级。
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