基于AHP 法的地鐵施工風險影響因素分析

何芳

（福州職業(yè)技術學院，福建 福州 350108）

0 引言

隨著我國城市化進程不斷加快，隨之各城市的交通擁堵問題嚴重困擾了市民的出行。為了解決城市交通擁堵問題，合理利用城市地下空間資源變得尤為重要，隨之越來越多的城市開始開展軌道交通來緩解城市的交通擁堵問題。因此地鐵正在大規(guī)模的建設，地鐵在建設過程中會受到設計、環(huán)境、地質(zhì)等諸多因素的影響，具有規(guī)模大、客觀條件復雜、影響大等特點[1]。地鐵線路不斷發(fā)展，地下空間資源的不斷利用，地鐵施工環(huán)境日益復雜，這給地鐵施工帶了新的挑戰(zhàn)。因此，科學合理分析地鐵施工各影響因素對地鐵施工安全的影響是目前地鐵項目亟待解決的重要問題。

1 評價指標體系的建立

在對地鐵施工風險影響因素進行評估之前，首先應先確定具體的評價指標。并且地鐵施工影響因素是錯綜復雜的，任何要素都是有可能成為評價指標。因此建立一個點面結(jié)合、科學合理、系統(tǒng)性的評價指標系統(tǒng)是極其重要的。為了能最大限度地客觀映射出地鐵施工風險因素的影響，應遵循下列基本原則[2]：

（1）科學性和客觀性原則。評價指標必須能夠?qū)υu價對象系統(tǒng)分析，評價方法能夠真實反映主客觀因素以及體現(xiàn)評價對象的性能。因此應該建立在科學及客觀基礎之上，這樣得到的評價結(jié)果才具有可信度。

（2）可測性和可比性原則。所選取的指標應該具有可測性，使得數(shù)據(jù)比較容易直接或者間接的獲取，同一評價對象位于同一個層次的指標必須具有可比性，以便能夠分出優(yōu)劣。

（3）簡明性和綜合性原則。各個指標的選取應該簡單明了，便于計算或者驗證。影響高速公路的因素有很多方面，對于指標可從一個方面或者幾個方面來綜合考慮評價指標。

采用層次分析法，選擇“目標-指標層次結(jié)構(gòu)”建立地鐵施工風險評價指標體系。整個系統(tǒng)由3 個層次組成，地鐵施工風險目標為第1 層次。在查閱相關文獻并結(jié)合地鐵施工的特點后，將地鐵施工風險評價從人員因素、技術因素、環(huán)境因素以及安全管理因素四個方面來進行評價，這四個要素指標就構(gòu)成第2層次的準則層評價體系。準則層又各自具有自己的影響因素，構(gòu)成評價體系的第3 層次。見圖1。

圖1 地鐵施工風險因素評價指標體系

2 確定各指標權(quán)重

2.1 構(gòu)造判斷矩陣

采用1-9 標度法對指標體系中各層的風險影響因素進行兩兩比較，并對影響因素程度進行賦值，從而構(gòu)建判斷矩陣A=[aij]n×n,判斷矩陣具有下述性質(zhì)：aij>0；aij=；aij=1（i，j=1，2…n），標度及其含義見表1。

表1 1-9 標度及含義

2.2 計算最大特征值和特征向量

2.3 判斷矩陣的一致性檢驗

由于對事物的認識帶有主觀性并且各因素之間關系復雜，所給出的判斷矩陣的各個因素與實際代表的意義不可能保持一致，因此需進行一致性檢驗，檢驗的步驟如下：

（1）一致性指標CI 計算公式如式（1）所示。

（2）一致性比率CR 計算公式如式（2）所示。

RI 稱為隨機一致性指標，RI 的取值按照表2確定。

表2 平均隨機一致性指標RI 取值

2.4 指標權(quán)重的計算

對于準則層和指標層列出的判斷矩陣計算出權(quán)重及一致性檢驗計算，結(jié)果見表3～7。

表3 地鐵施工風險（A）各指標權(quán)重分配

表4 人員因素（B1）各指標權(quán)重分配

表5 技術因素（B2）各指標權(quán)重分配

表6 環(huán)境因素（B3）各指標權(quán)重分配

表7 安全管理因素（B4）各指標權(quán)重分配

3 模糊綜合評價

3.1 評價模型的建立

影響地鐵施工風險因素諸多，為避免單級評判的缺點且又不至于過于復雜，將各個影響因素分為兩層進行2 次級模糊綜合評判。為了方便，將圖1中的目標層記作為U，將地鐵施工風險中人員因素、技術因素、環(huán)境因素、安全管理因素這四個子集分別記作為,評判向量為U1，U2，U3，U4，評判向量為U1={U11U12U13}；U2={U21U22U23U24}；U3={U31U32U33U34}；U4={U41U42U43U44}Uij表 示 第i個子集的第j 個風險因素。風險等級的評語集用V={特大V1重大V2較大V3一般V4}4 個評價等級，一級指標任一個因素評價如式（3）所示。

3.2 模型評判

3.2.1 一級綜合評判

根據(jù)專家評分對Ui的單個因素進行評判，依此可以得出ni×4 階評判矩陣Ri如式（4）所示。

從而得到相應的評判向量Bi=Wi×Ri。

3.2.2 二級綜合評判

將一級綜合評估的結(jié)果U1，U2，U3，U4作為元素，構(gòu)建目標層的評價矩陣,并進行第二級綜合評價。i=1，2，3，4，計算公式如式（5）所示。

3.3 算例

3.3.1 福州地鐵1 號線工程概況

福州地鐵1 號線是福建省內(nèi)第一條開通的軌道線路，也使得福州成為第28 座開通軌道交通的城市，截至目前，福州地鐵共已開通3 條路線，分別是福州地鐵1、2、5 號線，運營線路里程達80.8 km，共設置62 座車站。

福州地鐵1 號線線路起于象峰站，途經(jīng)新店、鼓臺核心區(qū)、倉山、三江口等組團，止于三江口站，大致呈南北走向。福州地鐵1 號線的線路皆為地下線路，線路全長里程約29.514 km，共設置25 座車站，全為地下車站，車站間平均間距是1.211 km，最小站間距是0.819 km，最大站間距是1.844 km。

3.3.2 評價矩陣的建立

經(jīng)查閱相關文獻以及結(jié)合福州地鐵1 號線的實際工程情況，通過專家（10 人）打分法，對地鐵施工風險因素進行打分。各項評價因子設有4 個級別，按照地鐵施工風險的高低，對其進行賦值評分，地鐵施工風險越高，分數(shù)也就越高。然后根據(jù)專家對地鐵施工風險指標的評價結(jié)果，采用算術平均法來分析數(shù)據(jù)。計算公式如式（6）所式。

式中：Vj—j 評語集的算術平均值的得分值；mj—對j 評語集的評分的專家數(shù)；xij—第i 個專家對j 評語集的評分值得到第一級評判矩陣R1、R2、R3、R4，如式（7）所示。

3.3.3 一級評價

對每個地鐵施工風險評價指標ui進行單一因素評價，利用一級評價模型U1=W1×R1、U2=W2×R2、U3=W3×R3、U4=W4×R4進行計算，得到單因素結(jié)果如式（8）所示。

3.3.4 模糊綜合評價

由一級評價結(jié)果構(gòu)建成二級評價矩陣R，如式（9）所示。

4 結(jié)語

采用AHP 層次分析法研究四個主要地鐵施工風險因素包括人員因素、技術因素、環(huán)境因素、安全管理因素，并將這個4 個主要風險因素細分成了15 個二級指標，通過調(diào)研與專家問卷訪談的方式對每個指標進行分析，通過層次分析法和模糊數(shù)學原理建立評價指標體系，從而確定了不同指標的地鐵施工風險的權(quán)重，根據(jù)AHP 法得出的各指標的權(quán)重，員工安全意識和知識、工程地質(zhì)勘測不明，工程地質(zhì)水文、安全應急預案編制與演練在地鐵施工風險權(quán)重指標占比大，因此在地鐵施工過程中要應給予重視。