基于模糊層次分析法的公路橋梁施工安全風(fēng)險評價研究

崔鋼+吳鳳平+李明孝+王瑋

[摘要]文章根據(jù)公路橋梁工程施工的實(shí)際情況，邀請相關(guān)專家集中研究分析，構(gòu)建了公路橋梁施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系；然后運(yùn)用層次分析法確定該指標(biāo)體系中各個評判因素的權(quán)重；最后運(yùn)用二級模糊綜合評判，結(jié)合專家評分，計算出公路橋梁施工安全風(fēng)險的綜合得分，并得到了新華高架橋施工安全風(fēng)險等級。經(jīng)過工程實(shí)踐證明，基于模糊層次分析法的施工安全風(fēng)險評價方法，既能夠表現(xiàn)評價因素的模糊性，還能夠減小因主觀因素造成的誤判，將此方法運(yùn)用于公路橋梁施工安全風(fēng)險評價工作中，有著積極的現(xiàn)實(shí)意義。

[關(guān)鍵詞]施工安全風(fēng)險；層次分析法；模糊綜合評判

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.046

施工安全風(fēng)險指的是，在工程建設(shè)實(shí)施過程中，由于受到各類不確定因素的影響，可能導(dǎo)致安全事故發(fā)生，并造成人身傷亡或者財產(chǎn)損失。由這個定義可見，公路橋梁施工安全風(fēng)險包括兩方面的內(nèi)容：一方面是安全事故發(fā)生的概率，另一方面是安全事故發(fā)生后造成的人員傷亡或者財產(chǎn)損失。[1]

公路橋梁是我國社會主義市場經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)設(shè)施，公路橋梁建設(shè)是一項(xiàng)關(guān)系國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要基礎(chǔ)性建設(shè)。但是，它本身具有投資規(guī)模大，建設(shè)周期長，項(xiàng)目參與主體多，受自然條件影響顯著等特點(diǎn)，使得公路橋梁工程建設(shè)過程中隱藏著很多影響施工安全的風(fēng)險因素。同時，也就意味著公路橋梁工程各參與方會面臨很多不可避免的施工安全風(fēng)險，如不加以防范，就有可能引發(fā)施工安全事故，造成人員傷亡和財產(chǎn)損失，影響工程建設(shè)的順利進(jìn)行，甚至造成嚴(yán)重的不利社會影響。[2]

因此，這就要求相關(guān)學(xué)者對公路橋梁施工安全風(fēng)險開展深入研究，并建立適當(dāng)?shù)脑u價模型，識別出公路橋梁建設(shè)過程中面臨的施工安全風(fēng)險因素，計算出它們的重要程度，最終得出整體的安全風(fēng)險等級，為下一步的安全風(fēng)險控制提供基礎(chǔ)。

1 公路橋梁施工安全風(fēng)險因素識別

影響公路橋梁施工安全的風(fēng)險因素貫穿于施工過程中的各個方面，筆者所在的課題組經(jīng)過調(diào)查已建工程的安全風(fēng)險資料，組織專家進(jìn)行分析論證，最終從以下六個方面研究施工安全風(fēng)險隱患：人工材料機(jī)械設(shè)備方面、施工技術(shù)方面、勘察設(shè)計方面、組織管理方面、環(huán)境條件方面、交通方面，并識別出了這六大方面所包括的主要施工安全風(fēng)險因素，如表1所示。

本文是站在施工總承包方的角度來考察公路橋梁施工安全風(fēng)險的。

2 模糊層次分析法的基本概念

層次分析法（AHP）是美國系統(tǒng)工程學(xué)家Thomas L.Saaty教授于20世紀(jì)70年代初提出的一種簡單、實(shí)用、高效的多準(zhǔn)則決策方法。層次分析法把一個復(fù)雜問題分解成若干組成因素，并按照組成因素之間的支配關(guān)系，構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)；然后用兩兩對比的手法確定各個組成因素的重要性。層次分析法的整個過程體現(xiàn)了人類決策思維的典型特征，即分解、判斷和綜合，并通過較為固定的模式使這一決策思維過程規(guī)范化。[3]

層次分析法特別適宜于解決系統(tǒng)中一些因素缺少數(shù)據(jù)支持或者很難使用定量分析方法處理的帶有個人喜好的決策問題，因此，該方法被廣泛運(yùn)用于風(fēng)險評價領(lǐng)域。

在進(jìn)行風(fēng)險評價時，需要多位專家就同一個評價因素對各個事物進(jìn)行打分，這樣每位專家都會得出不同的評判結(jié)果，所以，評判結(jié)果已經(jīng)無法用一個數(shù)值來表示，而是一個需要用文字來描述的模糊的概念了，這時，就要將層次分析法和模糊綜合評判結(jié)合起來，組成模糊層次分析法，并使用該方法，給對象進(jìn)行綜合評價。

本文中的風(fēng)險評價指標(biāo)體系分為兩個層次（如表1所示，準(zhǔn)則層和指標(biāo)因素層），因此，需要使用二級模糊綜合評判。[4]

層次分析法和模糊綜合評判的基本原理，在很多學(xué)術(shù)著作中都有詳細(xì)講解，本文不再贅述，有興趣的讀者可以閱讀孫宏才教授的《網(wǎng)絡(luò)層次分析法與決策科學(xué)》一書。

本文所用的風(fēng)險評價方法的大致流程如下：①建立包含兩個層次的評價因素集合；②構(gòu)建比較判斷矩陣，確定各個評價因素所對應(yīng)的權(quán)重；③建立模糊綜合評判結(jié)果的備擇集；④進(jìn)行一級模糊綜合評判；⑤進(jìn)行二級模糊綜合評判；⑥對評判指標(biāo)進(jìn)行綜合處理，得出所評價對象的最終風(fēng)險等級。具體的計算步驟在下一章的案例分析中為讀者詳細(xì)講述。

3 案例分析

3.1 工程概況

本文所選取的實(shí)際工程為廣清高速改擴(kuò)建工程新華高架橋，新華高架橋?qū)儆趶V清高速公路改擴(kuò)建工程的一部分。根據(jù)施工圖設(shè)計，將舊橋拆除后，改建為雙向八車道高架橋，全長1006米，設(shè)計行車速度100km/h。本工程存在以下施工難點(diǎn)：①地質(zhì)條件不良，巖溶（又稱咯斯特地貌）是本項(xiàng)目區(qū)域內(nèi)主要的不良地質(zhì)，大多數(shù)樁位下面都存在不同大小的溶洞。②氣候條件惡劣，主要表現(xiàn)為雨量充沛，空氣潮濕，氣溫較高，影響施工。③施工技術(shù)復(fù)雜，采用了旋挖成孔灌注樁，支架現(xiàn)澆法，架橋機(jī)施工法等多種復(fù)雜的工藝。④管理難度大，參與建設(shè)的單位眾多，工人素質(zhì)不一。⑤施工與交通相互干擾，由于是改擴(kuò)建工程，在施工過程中還要保持既有交通的通暢，現(xiàn)場施工與道路交通經(jīng)常相互干擾，給施工安全帶來較大隱患。[5]

針對新華高架橋施工安全風(fēng)險的特點(diǎn)，下文將使用模糊層次分析法來確定各個風(fēng)險因素（即表1中的評價指標(biāo)）的權(quán)重。

3.2 運(yùn)用層次分析法確定各評價因素的權(quán)重

（1）邀請業(yè)主和監(jiān)理方的專家對各個因素進(jìn)行兩兩對比評判，根據(jù)專家評判結(jié)果，構(gòu)造出7個評判矩陣，分別是各類風(fēng)險因素對比矩陣F0，人材機(jī)類風(fēng)險對比矩陣F1，施工技術(shù)類風(fēng)險對比矩陣F2，勘察設(shè)計類風(fēng)險對比矩陣F3，組織管理類風(fēng)險對比矩陣F4，環(huán)境條件類風(fēng)險對比矩陣F5，交通類風(fēng)險對比矩陣F6。

專家組對準(zhǔn)則層的人材機(jī)、施工技術(shù)、勘察設(shè)計、組織管理、環(huán)境條件、交通6類因素進(jìn)行兩兩對比，最終構(gòu)建出各類風(fēng)險因素對比矩陣F0：

（2）解出評判矩陣F0到F4的最大特征根λmax及其對應(yīng)的特征向量Wi，并做一致性檢驗(yàn)，結(jié)果見表2。

由上表可知，各個 CR均小于0.1，故各矩陣均滿足一致性檢驗(yàn)。

3.3 建立備擇集并邀請專家評分

建立備擇集V={很高，較高，中等，較低，很低}={9，7，5，3，1}

在從業(yè)主單位、設(shè)計院、監(jiān)理單位、施工單位選出的專家?guī)熘?，隨機(jī)邀請甲、乙、丙、丁、戊五位專家，對新華高架橋施工安全風(fēng)險關(guān)于指標(biāo)因素層的19個評價因素進(jìn)行打分，所打的分?jǐn)?shù)是從備擇集中選擇的。專家評分表見表3：

根據(jù)上文的計算分析，新華高架橋施工安全風(fēng)險評價綜合得分為6.221，介于較高的風(fēng)險水平和中等的風(fēng)險水平之間，因此，各建設(shè)參與方需要采取積極措施，來預(yù)防和控制施工安全風(fēng)險。

4 結(jié) 論

本文首先分析了公路橋梁工程建設(shè)的實(shí)際情況，識別出了公路橋梁工程施工過程中存在的影響安全的風(fēng)險因素，并據(jù)此構(gòu)建了公路橋梁施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系，進(jìn)一步建立了基于模糊層次分析法的風(fēng)險評價方法，并將該方法運(yùn)用到工程實(shí)踐中，對新華高架橋的施工安全風(fēng)險進(jìn)行綜合評價，運(yùn)用層次分析法確定指標(biāo)體系中各評價因素的權(quán)重；最后運(yùn)用二級模糊綜合評判，結(jié)合專家評分，計算出新華高架橋的安全風(fēng)險綜合得分，從而確定新華高架橋的安全風(fēng)險等級。通過以上方法，將專家的主觀判斷，轉(zhuǎn)化為用數(shù)字形式表現(xiàn)的定量分析，以便客觀準(zhǔn)確地評價公路橋梁施工安全風(fēng)險，將此方法運(yùn)用于公路橋梁工程的安全管理和綜合治理，是合理可行的。[6]

參考文獻(xiàn)：

[1]陳赟.工程風(fēng)險管理[M].北京：人民交通出版社，2008：5-7.

[2]交通運(yùn)輸部工程質(zhì)量監(jiān)督局.公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險評估制度及指南解析[M]. 北京：人民交通出版社， 2011： 101-108.

[3]孫宏才，田平，王蓮芬.網(wǎng)絡(luò)層次分析法與決策科學(xué)[M].北京：國防工業(yè)出版社，2011：51-67.

[4]朱順泉.管理科學(xué)研究方法[M].北京：清華大學(xué)出版社，2007：206-215.

[5]王海軍，劉勇.土木工程事故分析和處理[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2015：3-7.

[6]袁劍波， 崔鋼， 符秋生， 等.基于網(wǎng)絡(luò)分析法的公路橋梁施工安全風(fēng)險評價研究[J].科技進(jìn)步與對策：2014，31（11）：96-100.