基于熵權(quán)—層次分析法的裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

黃遠(yuǎn)洪

(中科信德建設(shè)有限公司，四川 成都 610057)

1 概 述

在國(guó)家相關(guān)政策的支持下，裝配式建筑得到迅速推廣，在建筑領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用，在水利工程領(lǐng)域，裝配式建筑也處于高速發(fā)展期，在農(nóng)業(yè)灌區(qū)工程中裝配式水閘的設(shè)計(jì)及施工有效推動(dòng)了工程施工進(jìn)度[1]。與傳統(tǒng)水利工程施工技術(shù)相比，裝配式水閘對(duì)施工技術(shù)、施工環(huán)節(jié)設(shè)計(jì)提出了新的要求，因此對(duì)其施工環(huán)節(jié)中可能出現(xiàn)的問題或事故風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，建立行之有效的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，對(duì)裝配式水閘施工過(guò)程中參建方的行為進(jìn)行約束和指導(dǎo)，有效降低施工事故，變得尤為重要。

裝配式水閘在施工過(guò)程中與傳統(tǒng)水閘工程相比，在施工工藝設(shè)計(jì)、施工技術(shù)要求、施工過(guò)程風(fēng)險(xiǎn)等諸多環(huán)節(jié)存在差異。主要是傳統(tǒng)水閘施工現(xiàn)場(chǎng)管理粗放，而裝配式水閘施工過(guò)程中要嚴(yán)格把控構(gòu)件的質(zhì)量、構(gòu)件的節(jié)點(diǎn)連接型式，保證構(gòu)件的結(jié)構(gòu)安全及穩(wěn)定性。

裝配式建筑在水利工程中的應(yīng)用極大促進(jìn)了水利工程尤其是灌區(qū)水利工程的的轉(zhuǎn)型升級(jí)。陳龍等[2]基于層析分析法分析了裝配式建筑施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)因素和評(píng)價(jià)體系，指出了該方法可通過(guò)定性與定量相結(jié)合的方式對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。程灝等[3]通過(guò)G1—熵權(quán)—獨(dú)立性權(quán)的分析評(píng)價(jià)方法對(duì)裝配式建筑中施工質(zhì)量的五個(gè)方面及對(duì)應(yīng)的20種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行確定，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行了定義，方法合理可靠，數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性高。

裝配式水閘是未來(lái)水利工程領(lǐng)域的重要應(yīng)用工程，目前尚未建立裝配式水閘施工的評(píng)價(jià)體系，對(duì)該類工程安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究較少。本文通過(guò)構(gòu)建熵權(quán)—層次分析法評(píng)價(jià)體系，確定評(píng)價(jià)指標(biāo)，對(duì)指標(biāo)進(jìn)行賦值，對(duì)主客觀權(quán)重進(jìn)行整合分析，從而對(duì)裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)。

2 研究方法

2.1 TOPSIS綜合評(píng)價(jià)方法

利用A=(A1，A2，…，Am)集合進(jìn)行測(cè)試，B=(B1，B2，…，Bn)集合展開訓(xùn)練，以W=(wij)m×n為權(quán)重矩陣[4]。

(1)

通過(guò)建立安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)矩陣[式(2)]，對(duì)矩陣W=(wij)m×n作無(wú)量綱處理，消除各指標(biāo)的不同從屬性，從而對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)比對(duì)。

(2)

對(duì)處理后的矩陣vij乘以各安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的權(quán)重值ωj，最終矩陣r即為可進(jìn)行判斷的評(píng)價(jià)決策矩陣。

rij=wjvij

(3)

(4)

(5)

將定義的貼近度ξi作為裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)，公式如下：

(6)

2.2 權(quán)重確定方法

2.2.1 客觀權(quán)重確定

熵是從熱力學(xué)中引出的概念，其結(jié)合信息理念，在評(píng)價(jià)體系中廣泛應(yīng)用。作為客觀的賦值方式，其對(duì)裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行確定，并對(duì)理論值進(jìn)行修正，評(píng)價(jià)相對(duì)客觀準(zhǔn)確[5-6]。

將裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)矩陣X=(xij)m×n進(jìn)行歸一化處置，形成修正后的矩陣B=(Bij)m×n。

(7)

式中xmax——j指標(biāo)最大值；

xmin——j指標(biāo)最小值。

水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)j熵值

(8)

其中

客觀權(quán)重對(duì)應(yīng)向量β=(β1，β2，…，βn)，即

(9)

2.2.2 主觀權(quán)重確定

本文評(píng)價(jià)裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重利用層次分析法，具體流程見圖1。研究過(guò)程中，邀請(qǐng)裝配式建筑施工領(lǐng)域及水利工程領(lǐng)域?qū)＜?，通過(guò)調(diào)研及因素篩選確定評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，通過(guò)問卷調(diào)查的方式，由相關(guān)領(lǐng)域?qū)＜覍?duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重優(yōu)先順序進(jìn)行確定。調(diào)查采用信件或郵件進(jìn)行，調(diào)查過(guò)程中專家評(píng)價(jià)結(jié)果及意見均采用匿名方式，并且專家之間互不溝通交流，保證調(diào)查數(shù)據(jù)的獨(dú)立性。領(lǐng)域內(nèi)專家根據(jù)工程經(jīng)歷經(jīng)驗(yàn)及學(xué)術(shù)背景，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中各對(duì)應(yīng)指標(biāo)的重要性進(jìn)行對(duì)比，確定其優(yōu)先次序，并賦分，作為確定矩陣及指標(biāo)權(quán)重值的重要依據(jù)。計(jì)算采用matlab2019b進(jìn)行。

圖1 層次分析法的流程分析

2.2.3 綜合權(quán)重計(jì)算

本研究裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重由下式確定：

(10)

式中ωj——裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)綜合權(quán)重；

ωbj——風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)客觀權(quán)重；

ωaj——風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)主觀權(quán)重。

2.3 裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建

裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系構(gòu)建，主要通過(guò)專家咨詢、文獻(xiàn)查閱、施工資料調(diào)研等方法，進(jìn)行對(duì)比、驗(yàn)證，找出指標(biāo)體系中包含的影響裝配式水閘施工安全的關(guān)鍵指標(biāo)，結(jié)果見表1。

表1 非明挖施工質(zhì)量評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

3 數(shù)據(jù)分析與結(jié)果

3.1 主成分分析法

該方法主要是通過(guò)對(duì)已有指標(biāo)體系進(jìn)行篩選，得到具有代表性的指標(biāo)。在經(jīng)過(guò)分析得到的指標(biāo)中進(jìn)行檢驗(yàn)，主要包含Bartlett’s球狀檢驗(yàn)及Kaiser-Meyer-Olkin檢驗(yàn)，檢驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)變量及矩陣方程式是否符合，如果Bartlett’s球狀檢驗(yàn)值小于0.06，Kaiser-Meyer-Olkin檢驗(yàn)值大于0.6，則篩選出來(lái)的數(shù)據(jù)是合理的。具體分析數(shù)據(jù)見表2。

表2 主成分分析方差

經(jīng)計(jì)算Kaiser-Meyer-Olkin檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為0.636，Bartlett’s球狀檢驗(yàn)數(shù)據(jù)為3.65×10-26，均滿足假設(shè)要求，符合主成分分析法篩選條件。由表2可知，成分1～4累積總值為96.365%，經(jīng)過(guò)對(duì)比分析本研究選擇材料質(zhì)量選擇、施工培訓(xùn)次數(shù)、預(yù)制構(gòu)件關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度驗(yàn)收合格率、當(dāng)?shù)匮b配式工程技術(shù)發(fā)展水平、河道水流條件作為評(píng)價(jià)指標(biāo)。

表3 主成分分析成分得分系數(shù)矩陣

3.2 權(quán)重及綜合評(píng)價(jià)

本文主要研究對(duì)象為灌區(qū)工程裝配式水閘施工項(xiàng)目，對(duì)該系列項(xiàng)目進(jìn)行分析，表2各評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)確定的指標(biāo)選擇項(xiàng)，作為權(quán)重分析對(duì)象，結(jié)合熵權(quán)法、層次分析法確定各項(xiàng)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的綜合權(quán)重及施工安全評(píng)價(jià)等級(jí)，計(jì)算結(jié)果見表4、表5。

表4 各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重確定

表5 施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)

根據(jù)TOPSIS綜合評(píng)價(jià)方法，利用式2～6對(duì)灌區(qū)工程裝配式水閘施工項(xiàng)目各項(xiàng)指標(biāo)權(quán)重值矩陣進(jìn)行處理，可得該系列項(xiàng)目2010—2020年施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)相對(duì)貼近度值，計(jì)算結(jié)果見表6。2010—2014年灌區(qū)裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為中等，2015—2019年施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為良好，2020年施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)，表明公司的灌區(qū)裝配式水閘施工安全等級(jí)呈現(xiàn)逐漸升高的趨勢(shì)。

表6 施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)

4 結(jié) 語(yǔ)

本文基于熵權(quán)—層次分析法對(duì)裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行研究，并以公司灌區(qū)實(shí)際工程為例，對(duì)工程2010—2020年的施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，2010—2014年灌區(qū)裝配式水閘施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為中等，2015—2019年施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為良好，2020年施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)為優(yōu)，在灌區(qū)裝配式水閘施工過(guò)程中安全等級(jí)逐漸提高，技術(shù)逐漸成熟，該技術(shù)具有較好的推廣價(jià)值。