Nhận dạng, đánh giá và quản lý rủi ro công trình cầu trên đường cao tốc

Luận án phân tích chi tiết quy trình nhận dạng, đánh giá và quản lý rủi ro công trình cầu trên đường cao tốc trong giai đoạn vận hành và khai thác.

• Tác giả: Lê Đức Anh
• Người hướng dẫn: PGS. Đào Duy Lâm
• Trường học: Trường Đại học Giao thông vận tải
• Chuyên ngành: Kỹ thuật Xây dựng Công trình Đặc biệt
• Đề tài: Nhận dạng, đánh giá và quản lý rủi ro công trình cầu trên đường cao tốc trong vận hành khai thác
• Loại tài liệu: Luận án tiến sĩ
• Năm xuất bản: 2024
• Địa điểm: Hà Nội

Tóm tắt

I. Khái Niệm Và Tầm Quan Trọng Quản Lý Rủi Ro Cầu Cao Tốc

Quản lý rủi ro cầu cao tốc là một quy trình toàn diện nhằm xác định, đánh giá và kiểm soát các nguy hiểm tiềm ẩn trong suốt vòng đời của công trình. Các cầu trên đường ô tô cao tốc đối mặt với nhiều rủi ro kỹ thuật phức tạp từ giai đoạn thiết kế, thi công đến vận hành khai thác. Tầm quan trọng của quản lý rủi ro nằm ở việc bảo vệ an toàn người dùng đường bộ, kéo dài tuổi thọ công trình và giảm thiểu tổn thất kinh tế. Theo nghiên cứu của Lê Đức Anh tại Trường Đại học Giao thông Vận tải, nhận dạng rủi ro sớm và hiệu quả là nền tảng cho mọi hoạt động quản lý tiếp theo.

1.1. Định Nghĩa Rủi Ro Công Trình Cầu

Rủi ro công trình cầu được hiểu là khả năng xảy ra các sự cố không mong muốn gây ảnh hưởng tiêu cực đến an toàn, chất lượng và hiệu suất của công trình. Các rủi ro này bao gồm sai sót thiết kế, vật liệu kém chất lượng, lỗi thi công và tác động môi trường. Đánh giá rủi ro đòi hỏi phải xem xét cả xác suất xảy ra và mức độ ảnh hưởng.

1.2. Các Giai Đoạn Rủi Ro Trong Vòng Đời Cầu

Vòng đời cầu cao tốc bao gồm ba giai đoạn chính: thiết kế, thi công và vận hành khai thác. Mỗi giai đoạn có những rủi ro riêng biệt. Giai đoạn thi công thường có rủi ro cao nhất liên quan đến an toàn lao động và chất lượng công trình. Giai đoạn khai thác đòi hỏi quản lý rủi ro liên tục thông qua bảo trì định kỳ và giám sát kỹ thuật.

II. Phương Pháp Nhận Dạng Rủi Ro Hiệu Quả

Nhận dạng rủi ro là bước đầu tiên và quan trọng nhất trong quy trình quản lý rủi ro cầu cao tốc. Các phương pháp nhận dạng hiện đại bao gồm brainstorming, danh sách kiểm tra, phân tích dữ liệu lịch sử và học máy (Machine Learning). Việc kết hợp nhiều phương pháp giúp phát hiện toàn diện các nguồn rủi ro tiềm ẩn. Nghiên cứu của Lê Đức Anh đã đề xuất mô hình nhận dạng rủi ro sử dụng dữ liệu thực tế từ các công trình cầu hiện hữu, kết hợp với ý kiến chuyên gia để nâng cao độ chính xác.

2.1. Phương Pháp Brainstorming Và Danh Sách Kiểm Tra

Brainstorming là phương pháp tập hợp ý kiến từ các chuyên gia và nhân viên để xác định các rủi ro tiềm ẩn. Danh sách kiểm tra dựa trên kinh nghiệm lịch sử của các công trình tương tự, giúp nhận dạng rủi ro một cách có hệ thống. Hai phương pháp này hiệu quả nhưng có giới hạn trong việc phát hiện rủi ro mới.

2.2. Ứng Dụng Học Máy Trong Nhận Dạng Rủi Ro

Machine Learning cho phép phân tích khối lượng dữ liệu lớn từ các công trình cầu để nhận biết các mẫu rủi ro. Các thuật toán học máy có khả năng dự báo rủi ro dựa trên các yếu tố kỹ thuật, môi trường và con người. Phương pháp này đặc biệt hữu ích trong quản lý rủi ro dài hạn và vận hành khai thác cầu cao tốc.

III. Đánh Giá Rủi Ro Kỹ Thuật Giai Đoạn Thi Công

Giai đoạn thi công là thời kỳ rủi ro cao nhất trong quản lý rủi ro cầu cao tốc. Đánh giá rủi ro thi công cần xem xét các yếu tố như lỗi kỹ thuật, sai sót quản lý, điều kiện thời tiết và an toàn lao động. Các rủi ro tiêu biểu bao gồm sai sót trong thi công móng cầu, lắp đặt nhịp cầu và xây dựng mặt cầu. Theo luận án tiến sĩ của Lê Đức Anh, nhận dạng sớm các rủi ro tiềm ẩn trong giai đoạn này có thể ngăn chặn các sự cố nghiêm trọng và giảm chi phí vượt dự toán.

3.1. Phân Loại Rủi Ro Theo Từng Bước Thi Công

Các rủi ro thi công được phân loại theo từng bước: chuẩn bị mặt bằng, thi công móng, xây dựng nhịp, lắp ráp kết cấu và hoàn thiện. Mỗi bước có những rủi ro đặc thù cần nhận dạng và đánh giá riêng. Rủi ro móng cầu thường cao nhất do phải xử lý đất nền và nước ngầm phức tạp.

3.2. Các Nguyên Nhân Chủ Yếu Gây Rủi Ro

Nguyên nhân gây rủi ro bao gồm lỗi thiết kế, vật liệu không đạt tiêu chuẩn, sai sót thi công và giám sát không chặt. Nhân tố con người đóng vai trò lớn, từ năng lực nhân viên kỹ thuật đến tuân thủ quy trình. Quản lý rủi ro hiệu quả yêu cầu kiểm soát chặt chẽ các yếu tố này qua từng giai đoạn.

IV. Quản Lý Rủi Ro Trong Giai Đoạn Vận Hành Khai Thác

Vận hành khai thác cầu cao tốc là giai đoạn dài nhất trong vòng đời công trình, đòi hỏi quản lý rủi ro liên tục. Các rủi ro chính bao gồm quá tải, suy giảm chất lượng vật liệu, thiệt hại do tác động môi trường và tai nạn giao thông. Đánh giá rủi ro trong giai đoạn này dựa trên giám sát định kỳ, kiểm tra kỹ thuật và phân tích dữ liệu lịch sử. Luận án tiến sĩ của Lê Đức Anh cung cấp các mô hình nhận dạng rủi ro dựa trên dữ liệu thực tế từ các đường cao tốc Việt Nam, giúp lập kế hoạch bảo trì phòng ngừa hiệu quả.

4.1. Các Rủi Ro Kỹ Thuật Chính Trong Vận Hành

Rủi ro vận hành bao gồm hư hỏng kết cầu, rỉ sét thép, suy yếu bê tông, tắc cống và hỏng lớp mặt cầu. Đánh giá rủi ro cần xem xét tuổi công trình, khối lượng lưu thông và điều kiện thời tiết. Các rủi ro này có thể dẫn đến giảm an toàn và tăng chi phí bảo trì nếu không được quản lý tốt.

4.2. Chiến Lược Giám Sát Và Bảo Trì Dự Phòng

Chiến lược quản lý rủi ro trong vận hành tập trung vào giám sát định kỳ, bảo trì dự phòng và sửa chữa kịp thời. Sử dụng công nghệ cảm biến và dữ liệu phân tích giúp nhận dạng sớm các dấu hiệu hư hỏng. Kế hoạch bảo trì phải được cập nhật dựa trên kết quả đánh giá rủi ro định kỳ.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Chương 1: Tổng quan về rủi ro và quản lý rủi ro công trình cầu trên đường ô tô cao tốc Chương 2: Cơ sở lý thuyết về nhận dạng và quản lý rủi ro rủi ro kỹ thuật vận dụng cho công trình cầu trên đường ô tô cao tốc Chương 3: Nhận dạng, đánh giá rủi ro kỹ thuật công trình cầu trên đường ô tô 5 cao tốc trong giai đoạn thi công và vận hành khai thác Chương 4: Xây dựng thuật toán Machine Learning và ứng dụng trong đánh giá, dự báo rủi ro kỹ thuật công trình cầu trên đường ô tô cao tốc trong vận hành khai thác Kết luận và kiến nghị 6 TỔNG QUAN VỀ RỦI RO VÀ QUẢN LÝ RỦI RO CÔNG TRÌNH CẦU TRÊN ĐƯỜNG Ô TÔ CAO TỐC 1. Tổng quan về rủi ro và quản lý rủi ro Khái niệm chung về rủi ro Khái niệm rủi rủi ro lần đầu được đưa ra năm 1901 bởi Allan Herbert Willett, ông miêu tả rủi ro là hiện tượng mang tính không xác định và không mong muốn sẽ xảy ra với hai tính chất đặc trưng: tính khách quan và tính không xác định. Hiện nay, chưa có định nghĩa thống nhất nào về rủi ro cho tất cả các lĩnh vực [53]. Cho tới nay, quan điểm về rủi ro có thể chia làm nhiều trường phái như dưới đây: (1) Theo trường phái truyền thống: Rủi ro là điều không lành, không tốt và bất ngờ xảy đến là “những thiệt hại, mất mát, nguy hiểm hoặc các yếu tố liên quan đến nguy hiểm, khó khăn hoặc điều không chắc chắn có thể xảy ra cho con người”.

(2) Theo trường phái trung hòa: Rủi ro là bất trắc có thể đo lường được. Rủi ro vừa mang tính tích cực vừa mang tính tiêu cực. Trên thế giới, nhiều tiêu chuẩn, viện và chuyên gia cũng đã đưa ra khái niệm về rủi ro, nổi bật là: Theo từ điển tiếng Anh Oxford: Rủi ro là “một cơ hội hay khả năng gặp nguy hiểm, mất mát, tổn thương hoặc các hậu quả xấu khác” và rủi ro là “tiệm cận với nguy hiểm”. Trong bối cảnh này, rủi ro được biểu thị là những hậu quả tiêu cực.

Tuy nhiên, nắm bắt được rủi ro cũng có thể dẫn đến một kết quả tích cực. Một khả năng thứ ba là rủi ro có liên quan đến sự không chắc chắn về kết quả. Theo Viện Quản lý rủi ro (IRM): Rủi ro là sự kết hợp khả năng xảy ra của một sự kiện và hậu quả của nó. Hậu quả ở đây có thể từ tích cực đến tiêu cực.

Đây là một định nghĩa được áp dụng rộng rãi và thiết thực mà có thể dễ dàng áp dụng. Theo Chuyler (2001): Rủi ro là sự kiện dự phòng, có thể xảy ra hoặc không xảy ra. Rủi ro là một thành phần của mối đe dọa và cơ hội. Trong một hệ thống, rủi ro liên quan đến chất lượng, khiến khả năng xảy ra nhiều kết quả khác nhau khi vận hành hệ thống đó [46].

Chuyler đã chỉ ra đặc điểm của rủi ro là sự kiện xảy ra trong tương lai 7 (có thể có hoặc không) ảnh hưởng đến chất lượng của dự án, trong đó kết quả có thể xấu hoặc tốt. Đây là khái niệm tiêu biểu thuộc trường phái trung hòa. Theo Hiệp hội phân tích rủi ro (SRA): Rủi ro là một hoạt động trong tương lai, bao gồm các hiện tượng tự nhiên và hậu quả, trong đó hậu quả thường là tiêu cực và không mong muốn [9]. Như vậy, có sáu đặc trưng cơ bản theo quan điểm rủi ro của SRA, bao gồm: (i) sự kiện sẽ xảy ra (khả năng sự cố đáng tiếc xảy ra); (ii) khả năng nhận ra những hậu quả không mong muốn, tiêu cực của một sự kiện; (iii) tiếp cận với một đề xuất trong đó có một điều không chắc chắn; (iv) mối quan hệ giữa hoạt động và sự không chắc chắn; (v) sự xuất hiện của một số kết quả được xác định và sự không chắc chắn liên quan; (vi) độ lệch từ một giá trị tham chiếu.

Đây là khái niệm thuộc trường phái truyền thống, khi nhấn mạnh rủi ro về khía cạnh tiêu cực của vấn đề. Theo Tiêu chuẩn ISO 31000 (2009, 2011): Rủi ro là tác động của sự không chắc chắn lên mục tiêu. Tác động này được hiểu là sai lệch so với dự kiến –và có thể là tích cực hoặc tiêu cực. Mục tiêu có thể bao gồm tài chính, sức khỏe, an toàn và môi trường.

Các mục tiêu này có thể áp dụng ở các cấp độ khác nhau như chiến lược, toàn bộ tổ chức, dự án, sản phẩm hay quá trình. Rủi ro thường thể hiện kết nối giữa các hệ quả của một sự kiện (gồm cả những thay đổi về hoàn cảnh) và khả năng xảy ra kèm theo. Sự không chắc chắn là tình trạng, đôi khi là một phần thiếu hụt thông tin về một sự kiện, hệ quả hoặc khả năng xảy ra của nó. Như vậy, các quan điểm về rủi ro trở nên khác nhau bời các lĩnh vực khác nhau xác định rủi ro theo cách thức không giống nhau.

Về cơ bản, rủi ro trong một bối cảnh và tổ chức cụ thể thường là bất cứ điều gì mà có thể ảnh hưởng đến việc thực hiện các mục tiêu của tổ chức và là tác động của sự không chắc chắn lên mục tiêu. Tại Việt Nam, các chuyên gia cũng đã đưa ra định nghĩa khác nhau về rủi ro trong lĩnh vực xây dựng, điển hình là: Theo GS. Nguyễn Văn Chọn (2003): Rủi ro là một loạt các biến cố ngẫu nhiên tác động tiêu cực lên toàn bộ các giai đoạn, làm thay đổi kết quả đầu tư theo chiều hướng bất lợi và có thể đo lường được bằng các khái niệm xác suất rủi ro. Rủi ro là khả năng có sai lệch khó chấp nhận được giữa thực tế và dự kiến từ trước [4].

Bùi Ngọc Toàn (2012): Rủi ro là tổng hợp những yếu tố ngẫu 8 nhiên, những tình huống không thuận lợi liên quan đến bất định, có thể đo lường bằng xác suất không đạt mục tiêu đã định của dự án và gây nên các mất mát, thiệt hại [2]. Như vậy có thể thấy, rủi ro là vấn đề mang tính hai mặt, có thể có những tác động tích cực và tiêu cực đến một dự án xây dựng. Tuy nhiên, khía cạnh tác động xấu thường được quan tâm nhiều hơn. Rủi ro thường tạo ra các tác động xấu đến dự án.

Tuy nhiên, dự án cần phải xem xét và tận dụng các tác động tích cực hoặc cơ hội phát sinh từ các rủi ro (không thể tránh khỏi tất cả các rủi ro) để giúp dự án đạt được mục tiêu nhanh hơn và ít tốn kém hơn. Đối với các rủi ro có tác động xấu đến dự án, hoạt động phòng ngừa cần được ưu tiên hơn hoạt động khắc phục rủi ro. Rủi ro có thể xảy ra ở bất kỳ dự án xây dựng nào, bao gồm cả các dự án xây dựng cầu [9]. Khái niệm chung về quản lý rủi ro Quản lý rủi ro là một hoạt động xây dựng quy trình có hệ thống bài bản, mang tính khoa học nhằm tìm ra, phòng ngừa và đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tối đa những rủi ro có khả năng phát sinh trong quá trình hoạt động sản xuất, kinh doanh, gây ra những bất lợi, hạn chế cho doanh nghiệp và cho xã hội.

Quản lý rủi ro là một quá trình bao gồm nhiều nội dung và công việc. Mỗi công việc sẽ bao gồm một nội dung riêng, thực hiện tốt công việc trước trở thành tiền đề để thực hiện tốt các các công việc sau. Các công việc tạo nên một chu trình liên tiếp. Về cơ bản quá trình quản lý rủi ro gồm 3 bước: (1) Nhận dạng và phân loại rủi ro → (2) Đo lường và đánh giá rủi ro → (3) Xử lý rủi ro.

Nhận dạng và phân loại rủi ro Nhận dạng rủi ro là quá trình xác định liên tục và có hệ thống các rủi ro của một dự án, công trình. Hoạt động nhận diện rủi ro nhằm thu thập các thông tin đầy đủ về nguồn rủi ro, các yếu tố hiểm hoạ và nguy cơ rủi ro để từ đó đưa ra một danh sách các rủi ro mà công trình phải chịu [35]. Do đó, hiệu quả hạn chế rủi ro của công trình sẽ phụ thuộc lớn vào danh sách này. Nhận diện rủi ro sẽ xác định loại rủi ro nào ảnh hưởng quá mức cho phép tới kết quả dự định của hành động hay sự việc được xem xét, đồng thời mô tả tính chất của mỗi rủi ro đó để đưa ra danh sách rủi ro của công trình.

9 a) Phân loại theo bản chất nguyên nhân Rủi ro được phân thành 5 loại như Bảng 1.1 dưới đây: Bảng 1.1: Phân loại rủi ro theo bản chất nguyên nhân STT Loại rủi ro Đặc điểm 1 Rủi ro tự nhiên Do tác động của các yếu tố ngẫu nhiên, không dự báo trước (khách quan) được như biến đổi khí hậu, thảm họa tự nhiên,… 2 Rủi ro tổ chức Sai lầm về phương án cung cấp, thực hiện vận hành và tiêu thụ thực hiện 3 Rủi ro về tài Rủi ro về tài chính, kinh tế ở cấp vi mô thường liên quan đến chính, kinh tế các rủi ro trong quan hệ cung cầu – giá cả của thị trường và ở cấp vĩ mô và các rủi ro vể tài chính do doanh nghiệp gây nên. Rủi ro về tài vi mô chính, kinh tế ở cấp vĩ mô liên quan đến thay đổi đường lối và chính sách của nhà nước gây bất lợi cho công trình như chính sách thuế, tín dụng, giá cả và xuất nhập khẩu,… 4 Rủi ro về Tính không đầy đủ, không chính xác của các thông tin và trình thông tin độ của con người đối với việc xử lý các thông tin,… 5 Rủi ro về Rủi ro về chính trị liên quan đến biến động về chính trị như chính trị xã hội thay đổi thể chế chính trị, đảo chính và chiến tranh,… có tác động tiêu cực đến công trình. Rụi ro về xã hội là các sự cố bất lợi cho công trình liên quan đến mức thu nhập, mức tiêu thụ của người dân, dịch bệnh, đói nghèo, khan hiếm lao động hay an ninh xã hội không đảm bảo… b) Phân loại theo mức độ khống chế có rủi ro Rủi ro được phân thành 2 loại như Bảng 1.2 dưới đây: Bảng 1.