CIM模型在地铁施工安全风险评估中的应用_风险评价

论文导读:：本文首先对我国近年来发生的地铁施工事故进行了统计分析。图1地铁施工安全风险评价体系。
论文关键词：地铁施工事故，风险评价，控制区间和记忆(CIM)模型

 

0 引言

为缓解城市空间容量不足、城市交通拥挤的状况，国内很多城市相继投资修建地铁。地铁施工具有隐蔽性、复杂性和不确定性等特点，由于建设规模庞大、发展迅速，技术和管理力量难以充分保证，造成地铁工程施工安全风险加大。^[1]近年来，我国地铁工程相继发生了很多安全事故，造成很严重的人员伤亡和财产损失。因此，对地铁工程施工的安全风险进行分析和评价风险评价，并指导工程实践就显得尤为重要。

本文首先对我国近年来发生的地铁施工事故进行了统计分析，针对地铁施工安全风险因素复杂且具有评估模糊性和发生随机性的特点，建立了地铁施工安全风险CIM评估模型，最后运用这一模型对大连地铁一号线一期工程102标段进行施工安全风险评估。

1 我国地铁施工事故统计分析

近年来，国内地铁施工事故频发，给社会和国家造成不必要的重大损失和不可估量的社会负面影响。我国近年地铁施工事故统计如表1。

表1 地铁施工安全事故统计表^[2]

统计分析这些地铁施工事故，塌方事故所占比例最大，这是因为塌方事故的诱发因素众多，部分涌水、涌砂以及管线破坏事故在外在表现形式上就表现为塌方论文提纲怎么写。其次是涌水、涌砂事故，许多极为严重的事故究其原因，是因为地下水涌入开挖区所致，所以如何处理地下水是工程成功的关键，这就充分说明水在地下工程中的危害作用。其他事故所占比例也较大，诱发因素多半是设计因素，不规范施工以及管理因素。
 

2 地铁施工安全风险CIM评估模型

（1）地铁施工安全风险综合评价体系

总结分析众多地铁施工安全事故，归纳其发生原因包括如下三个方面：

①外界原因：不良地质、地下水、异常荷载、危旧房屋、地下管线等；

②设计原因：结构形式不合理风险评价，施工方法不合理；

③施工原因：人的不安全行为、技术隐患和缺陷、管理不善。^[3]

从事故原因的角度，我们建立了地铁施工安全风险综合评价体系，如图1。

图1 地铁施工安全风险评价体系

（2）基于控制区间和记忆（CIM）模型

CIM （controlledinterval and memory）模型也称概率分布的叠加模型或“记忆模型”。此方法用直方图替代了变量的概率分布，用和代替了概率函数的积分。直方图具有相同宽度的区间，而CIM 模型正是要求建立在这种相等区间的直方图上，因此使概率分布的叠加计算得以简化和普通化。^[4]

CIM 模型可以分为“并联响应模型”和“串联响应模型”。其区别就是根据变量的物理关系不同分别进行概率分布的“并联”或“串联”组合与叠加。在地铁施工安全风险中，各级风险因素的出现具有随机性，将其同级风险因素简化为并联关系，因此适用于CIM 模型的并联响应模型。

假设活动S有n 个风险因素存在，只要其中任一风险出现，活动S 都会受到影响，则风险因素D₁，D₂ ， …， D_n的概率分布组合称为“并联响应模型”。这种并联概率曲线的叠加称“概率乘法”。在实际计算中， 概率乘法是由一系列的两个概率分布连乘组成的风险评价，即先将两个风险因素的概率曲线相乘，然后再与第三者相乘，继续下去，最终确定活动全过程的风险概率曲线（如图2）。

图2 风险因素并联叠加图

假设风险D₁ 与风险D₂ 进行并联概率叠加，它们的概率分布叠加利用等宽度概率区间的直方图进行叠加。其计算公式可表示为

（1）

式中：D₁ ，D₂ 为2 个风险因素； d_i为概率区间的组中值； n 为分组数。^[5]

对于地铁施工安全风险评估的研究，是建立在各个风险变量相互独立的基础上，变量之间的相关性涉及的理论和算法均较复杂，我们在设定主观概率的数值时一定程度上已经体现了其相关性，因此这里在计算时不予考虑。

（3） 基于CIM的地铁施工安全风险评估模型

由于地铁施工安全风险综合评价体系具有多层次、多因素、评估模糊性等特点，对各类风险因素的直接量化较为困难，因此选用层次分析法确定评估指标权重，采取模糊评价确定最末层风险因素的概率分布论文提纲怎么写。

基于控制区间和记忆（CIM）模型的地铁施工安全风险评价的步骤如下：

①建立风险因素集合。参考地铁施工安全风险综合评价体系，建立风险因素层次图。

②建立风险因素评价集。风险因素评价集是评价者对风险因素可能做出的各种评价结果组成的集合，用V 表示。

③确定最末层风险因素的概率分布。针对具体工程，让每位专家对最末层风险因素i 给出评价j。对于地铁施工安全风险评价风险评价，本文评价集为V = {风险高，风险较高，风险适中，风险较低，风险低}。

根据下式计算每个末层风险因素的概率分布P_ij。

式中：N _j 为把风险因素i 归为同一风险档次j 的专家人数；N为专家的总数。

④根据各层风险因素的权重，运用CIM 的并联响应模型，逐层求出各层风险因素的概率分布及总安全风险的概率分布。^[5]

3 CIM评估模型在工程中的应用

针对大连地铁一期工程102标段工程，进行地铁施工安全风险评价。大连市地铁一期工程102标段包括胜利广场、友好街两站及中山广场—胜利广场—友好街两区间，两区间全长1Km。

（1） 运用层次分析法确定风险因素权重

结合本工程实际，地铁施工安全风险综合评价体系中各风险因素都符合本工程，因此将图1即地铁施工安全风险综合评价体系作为风险因素层次图。根据对大量地铁施工安全事故的分析，结合本工程的特性，对这些风险因素运用层次分析法确定各个风险因素的权重。

①A-B层次判断矩阵如下：

A-B层次判断矩阵的相关参数计算结果为：

，ω₂=0.290，ω₃=0.655

λmax=3.079，CI=0.0395风险评价，RI=0.58，CI/RI=0.0681<0.1

② B₁-C层次判断矩阵如下：

与B₁-C层次判断矩阵相对应的参数计算结果为：

ω₁=0.2 ω₂=0.8

此为二阶矩阵，易知它满足一致性检验。

③ B₂-C层次判断矩阵如下：

与B2-C层次判断矩阵相对应的参数计算结果为：

ω₁=0.264 ω₂=0.124 ω₃=0.511 ω₄=0.069 ω₅=0.032

λmax=5.2205，CI=0.0551，RI=1.12，CI/RI=0.0492<0.1

④B₃-C层次判断矩阵如下：

与B3-C层次判断矩阵相对应的参数计算结果为：

ω₁=0.671 ω₂=0.073 ω₃=0.256

λmax=3.019，CI=0.0095，RI=0.58，CI/RI=0.0164<.0.1

⑤C层次风险因素排序

C层次风险因素排序结果如表2：

表2 C层次风险因素排序表

C层次排序一致性检验：

显然，其满足一致性检验要求。

⑥ D层次风险因素权重

C层次下各D层的子风险因素，我们认定其权重相同论文提纲怎么写。

（2）基于控制区间和记忆（CIM）模型的地铁施工安全风险评价

①计算子风险因素概率分布

根据专家对最末层子风险因素i 的评价j ，由式(1) 计算每一子风险因素的概率分布Pij， 计算结果如表3 所列。

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