基于FMEA的穿黄隧洞施工风险管理

总结了施工通风及排水措施的实施[4]；符志远从隧洞运行的角度阐述了管理过程中的风险因子[5]；仲生星针对施工中出现的问题，提出了地层加固和气囊密封技术、短边控制长边测量技术[6]；华夏依据施工过程中收集的相关数据，通过控制图方法分析盾构机在不同地质情况和工况下的效率，为预测和控制类似工程积累了重要经验和基础资料[7]。

已有研究是从施工技术的角度分析总结施工过程中施工方案等的优化和改进方法，较少从管理的角度分析施工过程中可能存在的风险。而穿黄隧洞作为国内首个突破现有规范设计并施工的隧洞工程，不仅仅是其相关的施工技术值得研究学习，在施工过程中的管理经验同样值得研究和学习。因此，本文在以上研究的基础上，从施工方的角度，采用基于损失费用的FMEA（Failure Modes and Effects Analysis，故障模式影响分析）方法，按照施工工艺流程对施工过程中可能出现的风险进行分析评估，总结此类工程的风险管理经验。

1 FMEA方法

FMEA是工艺系统可靠性分析中最常用的一种定性分析方法，目的在于对每个工艺步骤中可能出现的故障模式按照风险优先数值的大小，制定相应的改进措施，直到风险优先数（RPN，Risk Priority Number）达到可以接受的水平。该方法综合风险发生的概率（O，occurrence）、风险的严酷度（S，severity）、和风险发生后被检测的难度（D，detectability）三个指标得到风险优先数。现在被广泛应用于各个领域，同时也有很多学者针对该方法存在的问题提出了相应的改进办法。本文采用的基于损失费用的FMEA分析方法，是将原有方法中的被检测难度（D）用施工过程中的相关定量数值代替，形成的一种定性与定量相结合的分析方法。

本文用风险因素所导致的工期延误天数占工期延误总天数的百分比（P，percent）乘以延误一天损失的费用（C，cost）代替被检测难度（D）这一指标。在定量分析之前，用严酷度等级给各个风险因素打分，按十分制算，严酷度等级在9级以上的（包括9级），直接列为风险管理的重点对象，制定相应的预防措施和应急管理办法。对于低于9级的，将运用发生概率和损失费用相结合的方法来计算RPN值，从而确定各个风险因素的优先顺序。

造成工期延误的原因有可能是多方面的，本文讨论施工管理中的经验总结，因此只讨论施工方管理不当造成的工期延误。工期延误所导致的损失费用包括误工一天的清单单价、维修费用等，这些可以从另一个方面反映造成这一工期延误的风险事件易于被检测的程度。

2 实例分析

2.1 风险因素识别

风险识别是风险管理的第一步，是对潜在风险的判别、分类和鉴定性质的过程。本文根据穿黄隧洞工程泥水平衡盾构施工工艺流程，参照《盾构掘进隧道工程施工及验收规范》，系统的审视每一环节的细节与特点，总结如表1所示的施工风险因素集。

2.2 风险因素分析

对上述识别出来的风险因素进行分析，是根据这些风险因素的性质、可能造成的影响和影响的程度对其做出相应的排序，使得管理者可以根据排序决定各个风险因素的轻重缓急并制定相应的对策。

对于风险因素的发生概率和严酷度等级要依靠专家打分得到，在打分的过程中使用1-9的单数标度，具体的分值和其对应的语言描述如表2所示。

对于风险因素的可检测性，使用损失费用代替，数值客观，定量分析效果好。在测算工期延误一天所造成的费用损失时，为了方便计算，采用正在进行的分部分项工程工程量清单中给出的单价。施工方的原因造成工期延误时，施工方的人、材、机都有相应的误工费产生，如果发生机械故障，还有相应的维修费用产生。而工程量清单中给出的完成某一分部分项工程所做所有工作的综合单价，涵盖了这一分部分项工程所涉及的人、材、机费用和维修费的摊销。因此使用工程量清单单价方便计算而且合理有效。

2.2.1 定性分析

针对表中列出的风险因素，由专家打分给出严酷度等级，平均后的结果为该风险因素的最终严酷度得分。得分大于等于9的，列为必须加以控制的风险因素，针对这些风险因素应该制定应对措施，并在相应的施工环节重点防范。

2.2.2 定量分析

对于严酷度等级得分小于9的，由专家打分给出发生概率等级，并求平均值为最终发生概率得分。然后根据施工工艺流程找到该风险因素对应的分部分项工程，查询工程量清单单价得到该风险因素对应的损失费用，得到最终可控性得分。发生概率和可控性的相乘得到该风险因素的风险优先数RPN。由风险优先数RPN可以知道剩余风险因素的排序，由此排序可以针对各个风险因素的轻重缓急制定与之对应的风险应对措施。

2.2.3 实例计算

通过对工程实际情况的分析，筛选如下风险因素进行计算说明。根据风险优先数RPN= O*P*C计算的结果如表3所示。

从表3计算结果可以看出，在所列举的3个风险因素中，同步注浆质量不合格的风险优先数最大，是3者中影响最坏的，因此针对这一风险因素应该制定更为严格周密的风险因对措施。比如严格控制注浆材料的质量、合理选择注浆材料的参数、重点关注同步注浆的施工细节等。

2.3 风险应对措施

各个风险因素的风险优先数各不相同，不可能针对每一个风险优先数制定应对措施。因此为了操作简便，对于得到的可能出现的风险优先数分级考虑，不同级别的风险因素制定相应的措施。这样既可以对风险因素做出轻重缓急的量化排序，又易于操作。

3 结论

由施工工艺流程出发识别出的风险因素，具有穿黄隧洞泥水盾构施工的特点，得到的风险因素集合理全面。使用考虑了损失费用的FMEA方法，操作简单，对风险因素的分析结果有助于制定合理科学的风险应对措施。文中列举实例的分析结果说明了该方法的有效性，得到的风险应对措施为类似工程的施工风险管理累积了经验。

参考文献：

[1]韩黎明，李舜才.盾构技术与穿黄隧洞施工[J].南水北调与水利科技，2004，2（6）：41-43.

[2]钮新强，符志远，郑立平.南水北调中线穿越黄河输水隧洞技术研究[J].人民长江，2006，37（7）：1-4.

[3]杨恩文，汪雪英.盾构法施工在中线一期穿黄隧洞中的应用[J].隧道建设，2007：378-381.

[4]张艳如，于贺龙.南水北调东线穿黄隧洞施工技术研究[J].山西建筑，2008，34（32）：361-362.

[5]符志远，张传健.穿黄隧洞运行安全与检修条件评估[J].人民长江，2011，42（8）：111-118.

[6]仲生星，李荣智.穿黄隧洞工程泥水盾构掘进施工技术[J].人民长江，2011，42（8）：70-76.

[7]华夏，文军.南水北调中线一期穿黄工程盾构施工效率分析[J].人民长江，2011，42（16）：83-85.

[8]王阳.大型越江盾构隧道工程项目的风险管理研究[D].上海：上海交通大学，2010.

[9]孟胜斌.地铁隧道盾构法施工质量控制重点及措施[J].山东交通科技，2008，3：23-26.