基于結(jié)構(gòu)方程的基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

摘 要：引起基坑工程風(fēng)險(xiǎn)的因素復(fù)雜，故難以評(píng)價(jià)，文章在總結(jié)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，用結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）來對(duì)基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)。數(shù)據(jù)來源于對(duì)相關(guān)領(lǐng)域的各參與方的調(diào)查問卷，研究工具用到了SPSS和AMOS統(tǒng)計(jì)軟件，最后利用構(gòu)建的結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)，對(duì)基坑工程施工具有指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：基坑工程；風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；結(jié)構(gòu)方程模型

當(dāng)中國成為世界最大建設(shè)工地的同時(shí)，基坑工程事故也變的越來越多。因?yàn)榈孛嬉韵虑闆r的復(fù)雜性、以及對(duì)周圍環(huán)境的重大影響，控制基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)就非常重要?；庸こ痰奶攸c(diǎn)是規(guī)模大、周期長(zhǎng)、造價(jià)高、技術(shù)復(fù)雜以及不確定性。國內(nèi)外很多學(xué)者都對(duì)基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究，學(xué)者們用了風(fēng)險(xiǎn)矩陣、故障樹分析法、層次分析法、模糊綜合評(píng)價(jià)法、粗糙集和神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、粗糙集和支持向量機(jī)。在涉及到對(duì)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生間接影響的某些潛在變量時(shí)，這些方法不能直接測(cè)量，而且有些變量之間還有錯(cuò)綜復(fù)雜的關(guān)系。綜上所述，文章選擇結(jié)構(gòu)方程（SEM）對(duì)基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行研究。

1 結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）介紹與數(shù)據(jù)采集

1.1 結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）

在很多模型中，構(gòu)造的變量和要反映的研究目標(biāo)之間的關(guān)系很宏觀和粗糙，以至于得到的結(jié)論誤差很大，而結(jié)構(gòu)方程不僅將變量細(xì)化到可以量化，而且可以描述變量之間的關(guān)系，通常情況都是憑檢驗(yàn)來假設(shè)這些關(guān)系，帶有很強(qiáng)的主觀性。結(jié)構(gòu)方程利用能夠直接測(cè)量的可測(cè)變量來反映潛在變量，二者之間的關(guān)系就稱為結(jié)構(gòu)。SEM模型是一種逆向建模分析方法，它的變量分為可測(cè)變量和潛在變量。結(jié)構(gòu)方程模型是在多元統(tǒng)計(jì)分析的基礎(chǔ)上，主要是對(duì)因子分析和路徑分析作的改進(jìn)，在整合了這些技術(shù)下對(duì)大量的具有復(fù)雜關(guān)系的數(shù)據(jù)處理分析，近年來多用于經(jīng)濟(jì)學(xué)和社會(huì)學(xué)等領(lǐng)域。建立結(jié)構(gòu)方程模型首先需要建立假設(shè)，然后采集數(shù)據(jù)來驗(yàn)證假設(shè)是否成立?，F(xiàn)在都利用專門的結(jié)構(gòu)方程軟件來進(jìn)行，在輸入軟件驗(yàn)證前，還需要對(duì)采集的數(shù)據(jù)預(yù)處理以保證驗(yàn)證結(jié)論的可靠，主要是對(duì)信度和效度的檢驗(yàn)。本研究采用數(shù)據(jù)收集的方式為設(shè)計(jì)調(diào)查問卷。

1.2 基坑工程風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素識(shí)別分析

目前對(duì)于基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)的總結(jié)已經(jīng)很多，本文總結(jié)國內(nèi)外研究的基礎(chǔ)上把可能存在的風(fēng)險(xiǎn)分為五個(gè)一級(jí)指標(biāo)：土方開挖（A1）、支護(hù)樁（A2）、預(yù)應(yīng)力錨索（A3）、土釘墻（A4）和降水施工（A5）。一級(jí)指標(biāo)下面又分為若干二級(jí)指標(biāo)：

土方開挖（A1）：支撐失穩(wěn)（A11）、坑底隆起（A12）、基地?cái)_動(dòng)（A13）、圍護(hù)結(jié)構(gòu)損傷（A14）、基坑坍塌（A15）

支護(hù)樁（A2）：承載力不滿足要求（A21）、遇到障礙物（A22）、塌孔（A23）

預(yù)應(yīng)力錨索（A3）：預(yù)應(yīng)力鎖定值不準(zhǔn)確（A31）、預(yù)應(yīng)力錨索抗拔力不足（A32）、預(yù)應(yīng)力錨索布置不符合設(shè)計(jì)要求（A33）、預(yù)應(yīng)力錨索自由端長(zhǎng)度及注漿量不足（A34）

土釘墻（A4）：土釘抗拔力不足（A41）、土釘布置及其剖面坡度不符合設(shè)計(jì)要求（A42）、土釘孔內(nèi)注漿量及坡面混凝土厚度不足（A43）

降水施工（A5）：降水引起周圍地面沉降與開裂（A51）、降水不到位（A52）

1.3 問卷設(shè)計(jì)與數(shù)據(jù)挖掘

根據(jù)研究?jī)?nèi)容，設(shè)計(jì)了調(diào)查問卷獲取有關(guān)資料，問卷設(shè)計(jì)的合理性也直接決定了調(diào)查結(jié)果的可信度，問卷的設(shè)計(jì)遵循了四大原則：主題鮮明、題量適中、清晰易懂和便于處理。問卷分成兩個(gè)部分：第一部分為被調(diào)查人的性別、職業(yè)、工作年限和職稱，從不同的角度來了解基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)，避免被調(diào)查人的個(gè)人主觀影響帶來的誤差。第二部分就是問卷的主體，設(shè)計(jì)了17個(gè)直接變量來測(cè)量潛在變量，也就是本文上面的17個(gè)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)。本次問卷針對(duì)從事基坑工作研究的專家學(xué)者、施工單位、監(jiān)理、設(shè)計(jì)方和建設(shè)單位，調(diào)查方式為發(fā)送電子郵件的形式完成?；拘畔⒌慕y(tǒng)計(jì)情況如下所示：從性別上看，男性樣本數(shù)為499，占83.17%；女性樣本數(shù)為101，占17.83%。從從業(yè)時(shí)間看，2年以內(nèi)樣本數(shù)為63，占10.5%；2-5年樣本數(shù)191，占31.83%；6-10年樣本數(shù)194，占32.33%；11-20年樣本數(shù)139，占23.17%20年以上樣本數(shù)13，占2.16%。從職業(yè)領(lǐng)域看，相關(guān)專家學(xué)者樣本數(shù)84，占14%；施工方樣本數(shù)241，占40.17%；咨詢（監(jiān)理方）146，占24.33%；設(shè)計(jì)方樣本數(shù)41，占6.83%；建設(shè)單位樣本數(shù)124，占20.67%。從職稱看，初級(jí)樣本數(shù)131，占21.83%；中級(jí)樣本數(shù)388，占64.67%；高級(jí)樣本數(shù)104，占17.33%?？傮w來看被調(diào)查人員的組成比較合理。

2 結(jié)構(gòu)方程模型（SEM）的構(gòu)建與檢驗(yàn)

2.1 模型假設(shè)前提條件

通過對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別與分析，本文提出如下幾點(diǎn)假設(shè)：

H1：土方開挖風(fēng)險(xiǎn)對(duì)基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)具有正向影響；H2：支護(hù)樁風(fēng)險(xiǎn)對(duì)基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)具有正向影響；H3：預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)險(xiǎn)對(duì)基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)具有正向影響；H4：土釘墻風(fēng)險(xiǎn)對(duì)基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)具有正向影響；H5：降水施工風(fēng)險(xiǎn)對(duì)基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)具有正向影響。

2.2 數(shù)據(jù)檢驗(yàn)

本文用統(tǒng)計(jì)軟件SPSS17.0對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。首先要對(duì)調(diào)查問卷結(jié)果作信度測(cè)量，也就是測(cè)試數(shù)據(jù)的一致性或者可靠性程度，利用Cronbach's Alpha系數(shù)來檢驗(yàn)內(nèi)部結(jié)構(gòu)的一致性程度。Cronbach's Alpha 系數(shù)越大越好，最好都大于0.85，如果低于0.6，表明問卷存在問題，應(yīng)該重新設(shè)計(jì)。檢驗(yàn)結(jié)果如表1所示。

表1 變量的一致性檢驗(yàn)結(jié)果表

從表1可以看出，調(diào)查問卷得到的數(shù)據(jù)對(duì)于17個(gè)指標(biāo)的Cronbach's Alpha值都大于0.7，這充分說明了調(diào)查問卷題項(xiàng)之間有很高的相關(guān)性和一致性，因此可以得出結(jié)論：?jiǎn)柧碓O(shè)計(jì)合理。接下來需要做效度檢驗(yàn)分析，效度檢驗(yàn)的目的是測(cè)試調(diào)查問卷的有效性，目前常用的有三種：內(nèi)容效度、結(jié)構(gòu)效度和效際關(guān)聯(lián)效度。本文采用的方法是請(qǐng)行業(yè)內(nèi)的專家評(píng)審量表，結(jié)果表明，各個(gè)量表的內(nèi)容效度都很好。

2.3 模型設(shè)計(jì)與檢驗(yàn)

根據(jù)本文前面構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系和提出的研究假設(shè)，建立了5類不同的風(fēng)險(xiǎn)對(duì)基坑風(fēng)險(xiǎn)的路徑圖。其中，土方開挖風(fēng)險(xiǎn)、支護(hù)樁風(fēng)險(xiǎn)、預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)險(xiǎn)、土釘墻風(fēng)險(xiǎn)和降水施工風(fēng)險(xiǎn)都是結(jié)構(gòu)方程中的潛在變量，由17個(gè)觀測(cè)變量所組成。本文采用AMOS7.0來對(duì)構(gòu)建的結(jié)構(gòu)方程分析，將調(diào)查問卷得到的數(shù)據(jù)導(dǎo)入模型中，輸出的結(jié)果如表2所示。

表2列出了基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)影響因素結(jié)構(gòu)方程模型的適配指數(shù)，其中絕對(duì)適配度指數(shù)是GFI，簡(jiǎn)約適配度指數(shù)是NFI、AIC，增值適配度指數(shù)是CFI。從表2可以看出，絕大部分指標(biāo)都滿足要求，總體來看，該假設(shè)模型可以作為一個(gè)較好的基坑工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。接下來需要對(duì)潛在變量對(duì)基坑工程風(fēng)險(xiǎn)的影響進(jìn)行分析和研究，根據(jù)軟件AMOS7.0的輸出結(jié)果，得到了潛在變量對(duì)基坑工程風(fēng)險(xiǎn)的路徑系數(shù)，土方開挖風(fēng)險(xiǎn)A1標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)0.61；支護(hù)樁風(fēng)險(xiǎn)A2，標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)0.53；預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)險(xiǎn)A3標(biāo)準(zhǔn)化路徑系數(shù)0.56；土釘墻風(fēng)險(xiǎn)A4 準(zhǔn)化路徑系數(shù)0.47；降水施工風(fēng)險(xiǎn)險(xiǎn)，準(zhǔn)化路徑系數(shù)0.39。從數(shù)據(jù)可以看出土方開挖風(fēng)險(xiǎn)和基坑工程風(fēng)險(xiǎn)的之間的路徑系數(shù)是0.61，屬于正向影響，土方開挖的風(fēng)險(xiǎn)控制的越好，基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)就越低；支護(hù)樁風(fēng)險(xiǎn)和基坑工程風(fēng)險(xiǎn)之間的路徑系數(shù)是0.53，屬于正向影響，支護(hù)樁風(fēng)險(xiǎn)控制的越好，基坑工程風(fēng)險(xiǎn)就越低；預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)險(xiǎn)和基坑工程風(fēng)險(xiǎn)之間的路徑系數(shù)是0.56，屬于正向影響，預(yù)應(yīng)力錨索風(fēng)險(xiǎn)控制的越好，基坑工程的風(fēng)險(xiǎn)就越低；土釘墻風(fēng)險(xiǎn)與基坑工程風(fēng)險(xiǎn)之間的路徑系數(shù)是0.47，屬于正向影響，土釘墻風(fēng)險(xiǎn)控制的越好，基坑工程風(fēng)險(xiǎn)就越低；降水施工風(fēng)險(xiǎn)和基坑工程風(fēng)險(xiǎn)之間的路徑系數(shù)是0.39，屬于正向影響，降水施工風(fēng)險(xiǎn)控制的越好，基坑工程風(fēng)險(xiǎn)就越低。對(duì)于結(jié)構(gòu)方程假設(shè)條件的驗(yàn)證實(shí)際上也符合工程實(shí)踐檢驗(yàn)。

本文利用結(jié)構(gòu)方程模型對(duì)基坑工程風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了分析和研究。從最后得到的結(jié)論來看，土方開挖、支護(hù)樁和預(yù)應(yīng)力錨索與基坑工程風(fēng)險(xiǎn)的路徑影響系數(shù)相對(duì)其他兩個(gè)較大，這需要在施工工程中重點(diǎn)防范。僅憑這個(gè)只能看出潛在變量之間的相對(duì)關(guān)系，不能準(zhǔn)確量化風(fēng)險(xiǎn)的嚴(yán)重程度。這需要在工程實(shí)踐中積累基坑工程施工風(fēng)險(xiǎn)有關(guān)的數(shù)據(jù)，形成行業(yè)規(guī)范，便于評(píng)價(jià)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。此外，也可以考慮將路徑系數(shù)作為權(quán)重與其他評(píng)價(jià)模型結(jié)合對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，相對(duì)于用層次分析法得到的權(quán)重更客觀全面，如果能利用施工中的測(cè)量數(shù)據(jù)替代問卷，誤差會(huì)更小。

參考文獻(xiàn)

[1]易丹輝.結(jié)構(gòu)方程模型方法與應(yīng)用[M].北京：中國人民大學(xué)出版社，2008.

[2]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2012.

[3]Mahan M.Kumaraswamy and Daniel W.M.Chan.Determinants of construction duration[J].construction Management and Economics，1995（13）：200-220.

作者簡(jiǎn)介：邱輝（1982，10-），男，重慶人，在讀碩士，項(xiàng)目管理專業(yè)，研究方向?yàn)轫?xiàng)目經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)。