3.23 Экспресс прогнозирование риска строительства с учетом параметров существующей застройки
Тамразян А.Г. (МГСУ, г. Москва, РФ)
В данной статье рассматривается развитие возможности повышения безопасности строительства в условиях сложившейся городской застройки на основании разработки методики по экспресс прогнозированию уровня технологического риска, с учетом параметров существующей ситуации объекта строительства.
This article examines the development of opportunities to improve building safety in existing urban areas on the basis of the development of techniques to predict the level of rapid technological risk, within the parameters of the current situation of the construction.
Технологическое проектирование увязывает основные элементы произ-водственного строительного процесса и обеспечивает создание законченной строительной продукции. Желание предотвратить возможность возникновения опасных ситуаций при строительстве зданий способствует развитию методов анализа выбора технологических решений, а также управления строительными рисками.
Под технологическим риском в строительстве, в данном случае, понимается риск вследствие изменения сложившейся среды (или параметров сооружения), произошедших по причине проведения строительных работ по возведению сооружений, или в результате последствий проведения таких работ.
В настоящее время отсутствует возможность оценки технологического риска при заданных параметрах строительства сооружений в стесненных условиях городской застройки.
В отечественной и зарубежной нормативной литературе представлены методики по анализу и прогнозированию рисков, возникающих в процессе производства работ, в том числе технических и технологических [1,2]. Однако указанные методики имеют в основном вероятностный характер и основаны на статистических данных реализации чрезвычайных ситуаций [3].
В теории анализа риска выделяют два подхода – качественный и коли-чественный. Качественный анализ риска является первоочередной задачей, его цель – определить виды рисков, рискообразующие факторы, а также проранжи-ровать выявленные риски. Количественный анализ предназначен для определе-ния уровня суммарного риска.
В настоящем исследовании определены следующие составляющие технологического риска: геологическая и гидрогеологическая; конструктивная; ситуационная; технологическая сложность; применение неэффективного технологического решения.
Далее разработана классификация выбранных факторов по определен-ным признакам.
Геологическая и гидрогеологическая составляющая. Данная составляю-щая определяется в соответствии с категорией сложности инженерно-геологических условий по [4]. В указанной классификации выделяют три категории сложности: I (простая), II (средней сложности), III (сложная).
Техногенные воздействия и изменения освоенных территорий оказывают существенное влияние на выбор проектных решений и осложняют производство инженерно-геологических изысканий в части увеличения их состава и объемов работ.
Для удобства ранжирования указанной составляющей технологического риска приведена таблица 1.
Таблица 1- Ранжирование гео- и гидрогеологической составляющей риска
Категории сложности геологической и гидрогеологической составляющей |
Ранжирование составляющей риска |
I (простая) |
Низкий (1) |
II (средней сложности) |
Средний (2) |
III (сложная) |
Высокий (3) |
Конструктивная составляющая. Данный фактор предполагает определе-ние архитектурно-конструктивных параметров строящегося сооружения. В зависимости от этапа возведения сооружения, для которого прогнозируется технологический риск, конструктивная составляющая может определяться различными геометрическими параметрами возводимого здания.
Например, для нулевого цикла строительства сооружения была выбрана конструктивная характеристика, которая оказывает наибольшее влияние на существующую ситуацию строительства. Такой характеристикой является заглубление проектируемого сооружения.
Предлагается выделить три категории конструктивной составляющей: простая - менее 5 м; средней сложности - от 5 до 10 м; сложная - более 10 м.
Для удобства ранжирования конструктивной составляющей технологи-ческого риска приведена табл. 2.
Таблица 2- Ранжирование конструктивной составляющей риска в строительстве
Категории сложности конструктивной составляющей |
Ранжирование составляющей риска |
Простая (менее 5 м) |
Низкий (1) |
Средней сложности (от 5 до 10 м) |
Средний (2) |
Сложная (более 10 м) |
Высокий (3) |
Ситуационная составляющая. Ситуационная сложность предполагает попадание окружающей застройки в зону влияния строящегося сооружения или стесненность площадки строительства.
Попадание окружающей застройки в зону влияния характеризуется наличием в зоне влияния планируемого сооружения существующей застройки. Предлагается выделить три категории ситуационной сложности строительства (таблица 3), где h - глубина котлована.
Таблица 3-Ранжирование ситуационной составляющей риска в строительстве
Категории сложности ситуационной составляющей |
Ранжирование составляющей риска |
Безопасная (расстояние до существующей застройки > 5h) |
Низкий (1) |
Средней опасности (расстояние до существующей застройки от 0,5 h до 5 h) |
Средний (2) |
Опасная (расстояние до существующей застройки < 0,5h) |
Высокий (3) |
Технологическая сложность. Данная составляющая подразумевает сравнительный уровень сложности применяемой технологии. Предлагается технологии, применяемые при строительстве зданий и сооружений, классифицировать на три категории:
Простая - хорошо освоенные в производстве работ технологии с применением машин и механизмов общестроительного назначения, требующие стандартной квалификации персонала.
Средней сложности - широко используемые технологии с примене-нием специализированных машин, механизмов и оборудования, предъявляю-щие дополнительные требования к квалификации персонала.
Сложная - редко используемые технологии с применением узкоспе-циализированных машин, механизмов и оборудования, требующие специаль-ной квалификации персонала.
Для удобства ранжирования указанной составляющей технологического риска приведена табл. 4.
В настоящем исследовании рассмотрен вопрос эффективности техноло-гических решений при строительстве зданий и сооружений в условиях городской застройки. Определено понятие эффективности и уровни эффективности технологических решений в определенных параметрах среды.
Таблица 4- Определение технологической сложности риска в строительстве
Категории технологической сложности |
Ранжирование составляющей риска |
Простая |
Низкий (1) |
Средней сложности |
Средний (2) |
Сложная |
Высокий (3) |
Применение неэффективной технологии. Эффективность технологичес-кого решения показывает, насколько выбранный способ возведения техноло-гии рационален в данных условиях строительства.
Наиболее частой причиной аварий при строительстве зданий и сооруже-ний являются некорректные технологические решения проекта.
Для удобства ранжирования указанной составляющей технологического риска приведена таблица 5.
Таблица 5- Определение фактора применения риска неэффективной технологи
-
Категории эффективности применяемой технологии
Ранжирование составляющей риска
Высокоэффективная (А)
Низкий (1)
Малоэффективная (В)
Средний (2)
Неэффективная (С)
Высокий (3)
В рамках количественного анализа строительного риска разработан метод оценки уровня указанного риска, а также проанализированы математические методы и модели, применяемые для оценки рисков.
В данном случае при оценке уровня технологического риска применить вероятностные методики, основанные на статистических данных, не представляется возможным ввиду отсутствия достаточного количества данных, необходимых для статистики. Применение же экспертных оценок являлось индивидуальным для каждого отдельного объекта.
Для наиболее эффективного анализа технологического риска разработана методика, на основании которой экспертная оценка компилируется с теорией планирования эксперимента. Принцип планирования эксперимента состоит в анализе массива данных, полученных с помощью эксперимента или анализа экспертных мнений. Первой задачей планирования эксперимента являлось формирование массива данных экспертного анализа так, чтобы рассмотренные экспертами комбинации рискообразующих факторов находились в определенной закономерности, назначенной из математических соображений теории планирования эксперимента. Далее была построена функция отклика, позволяющая воспроизвести данные экспертного анализа при произвольной (в рамках соответствующих областей применимости) комбинации исходных рискообразующих факторов.
В процессе анализа технологического риска возникновения аварийных ситуаций были определены его составляющие, в том числе геологическая и гидрогеологическая, конструктивная, ситуационная, технологическая слож-ность, применение неэффективного технологического решения. Далее необхо-димо было определить и классифицировать суммарный технологический риск.
Для решения данной задачи был выбран план эксперимента Бокса-Бенкена, позволяющий определить функцию отклика в виде полинома второго порядка:
где β ‑ коэффициенты регрессии.
Рассматривается 41 комбинация пяти факторов, каждая из которых варьируется на трех уровнях, т.е. принимает минимальное, среднее и максимальное значение.
Для определения уровня суммарного технологического риска применяется экспертный анализ уровней технологического риска исходя из заданных параметров сложившейся среды. Технологический риск оценивается по следующим параметрам:
Очень низкий риск
Низкий риск
Средний риск
Высокий риск
Очень высокий риск
После получения экспертных данных проводились необходимые расчеты по оценке экспертных мнений, в результате чего окончательно формируется таблица экспертных мнений.
Основной задачей оценки технологического риска возникновения аварийных ситуаций стало применение теории планирования эксперимента для получения коэффициентов регрессии. В данном случае функцией отклика является непосредственно суммарный технологический риск, который подставляется в уравнение, после чего производится ряд расчетов (с помощью теории планирования эксперимента определялись коэффициенты регрессии и далее функция отклика в численной форме) для определения влияния каждой составляющей на уровень суммарного риска.
Далее была проведена обработка результатов эксперимента. Полученные результаты проанализированы на предмет их адекватности путем верификации аналитических данных и реальных ситуаций строительства сооружений в условиях сложившейся городской застройки. На основании исследования реальных строительных ситуаций проведена обработка результатов расчета и оптимизация технологического риска.
В результате выполненного анализа определена итоговая зависимость суммарного технологического риска от его составляющих для стадии нулевого цикла строительства сооружений:
В ходе исследования определен наиболее корректный алгоритм выбора технологического решения в условиях сложившейся городской застройки с учетом минимизации уровня технологического риска.
Заключение
Созданная методика анализа и прогнозирования уровня технологического риска возникновения аварийных ситуаций при строительстве в условиях городской застройки, с применением комбинации методов планирования эксперимента и экспертного анализа, дает возможность оценить уровень технологического риска при заданных параметрах ситуации строительства.
Литература
1. РД-03-418-01(Методические указания по проведению анализа риска опасных производственных объектов).
2. ГОСТ Р 51901.1-2002 (Менеджмент риска. Анализ риска технологических систем).
3. Серова, Е.А. «Причины роста количества аварий в геотехническом строительстве», Вестник МГСУ, Спецвыпуск №1/2009.
4. СП 11-105-97. Инженерно-геологические изыскания для строительства.