研究地鐵工程施工中模糊層次分析法的安全評(píng)價(jià)

涂啟珺++魏丹++韓春雪++孫巖

摘要： 隨著經(jīng)濟(jì)及科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，城市地鐵建設(shè)已經(jīng)進(jìn)入到高速發(fā)展階段，而且因?yàn)檐壍澜煌ǖ慕ㄔO(shè)周期比較長且地下施工難度大、地下結(jié)構(gòu)復(fù)雜等多方面要素的影響，導(dǎo)致地鐵工程項(xiàng)目在施工時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)各種影響項(xiàng)目施工安全的要素。以當(dāng)前地鐵工程項(xiàng)目施工過程中模糊層次分析法發(fā)展情況為基礎(chǔ)，結(jié)合近年來工作開展的情況，提出科學(xué)的安全評(píng)價(jià)方式。

Abstract： With the continuous development of economy and science and technology， urban subway construction has entered the stage of high-speed development， and because the construction period of rail transit is long， the underground construction is difficult and the underground structure is complicated， in the construction of the project， there are various factors affecting the construction safety of the project. Based on the development of Fuzzy Analytic Hierarchy Process during the construction of the current subway project， this paper puts forward the scientific safety evaluation method according to the situation of the work carried out in recent years.

關(guān)鍵詞： 地鐵工程；施工；模糊層次分析；安全評(píng)價(jià)

Key words： subway engineering；construction；Fuzzy Analytic Hierarchy Process；safety evaluation

中圖分類號(hào)：U231 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2017）23-0029-02

0 引言

城市軌道，是近年來逐漸發(fā)展且完善的一種城市交通方式，可以有效解決城市交通擁堵、交通壓力大等多方面的問題。但是因?yàn)楫?dāng)前我國城市軌道交通發(fā)展尚處在初期階段，所以在施工過程中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)問題。地鐵工程項(xiàng)目的建設(shè)，需要有相對(duì)完善且科學(xué)化的項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)工作管理體系，可以有效提升地鐵項(xiàng)目工程安全評(píng)價(jià)質(zhì)量，并為地鐵項(xiàng)目建設(shè)安全管理提供參考。國家根據(jù)當(dāng)前社會(huì)的發(fā)展情況，擬定了一系列與地鐵工程項(xiàng)目安全問題相關(guān)的評(píng)價(jià)工作標(biāo)準(zhǔn)，隨著《地鐵施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的誕生，地鐵項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)有了更多的參考方向。

因?yàn)槭艿蕉喾矫嬉氐母深A(yù)，當(dāng)前地鐵工程項(xiàng)目日常施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重存在較多的問題，需要綜合項(xiàng)目地點(diǎn)施工條件、項(xiàng)目地點(diǎn)工程施工量等多種要素，并結(jié)合專家評(píng)價(jià)等方式來提升項(xiàng)目的施工安全性?！兜罔F施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》利用加權(quán)平衡的方式，對(duì)目標(biāo)對(duì)象進(jìn)行評(píng)分，計(jì)算比較簡單。但是從實(shí)際使用情況來看，因?yàn)榈罔F工程項(xiàng)目建設(shè)難度大、項(xiàng)目工程大、項(xiàng)目周期長，所以地鐵工程項(xiàng)目施工評(píng)價(jià)的本質(zhì)屬于系統(tǒng)性的項(xiàng)目工程，模糊性與隨機(jī)性特點(diǎn)明顯，使用該方法進(jìn)行安全評(píng)價(jià)結(jié)果并不理想，下文將通過模糊數(shù)學(xué)的方式來對(duì)相關(guān)問題進(jìn)行推理與判斷，提升項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性。

1 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)工作開展步驟闡述

1.1 構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)因素方面的層次模型

按照不同的地鐵工程項(xiàng)目地質(zhì)條件、不同項(xiàng)目附近環(huán)境情況、不同項(xiàng)目建筑物情況等，對(duì)地鐵工程項(xiàng)目各種風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別，并按照風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別的結(jié)果來構(gòu)建與之相對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因素層次模型，產(chǎn)生指標(biāo)因素集。之后對(duì)結(jié)果進(jìn)行分析，并明確項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)因素可能會(huì)產(chǎn)生的幾率，計(jì)算該幾率下的損失等級(jí)情況。根據(jù)以往工作開展的經(jīng)驗(yàn)，提出不同的項(xiàng)目目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的可能性，按照不同可性能等級(jí)標(biāo)準(zhǔn)與項(xiàng)目目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)損失等級(jí)等要素，來提出具體的指標(biāo)因素集。根據(jù)項(xiàng)目目標(biāo)因素集的內(nèi)容來計(jì)算不同的項(xiàng)目目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的幾率，并提出同幾率下的項(xiàng)目目標(biāo)損失量，某工程項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)發(fā)生的可能性等級(jí)評(píng)判工作標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

如果結(jié)果為1級(jí)，代表風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)頻繁發(fā)生，可以將其估算為5；如果結(jié)果為2級(jí)，代表風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)可能會(huì)發(fā)生，可以將其估算為4；如果結(jié)果為3級(jí)，代表風(fēng)險(xiǎn)可能偶爾發(fā)生，可以將其估算為3；如果結(jié)果為4級(jí)，代表風(fēng)險(xiǎn)可能會(huì)基本不會(huì)發(fā)生，可以將其估算為2；如果結(jié)果為5級(jí)，代表風(fēng)險(xiǎn)不可能發(fā)生，可以將其估算為1。

1.2 項(xiàng)目優(yōu)先關(guān)系判斷矩陣構(gòu)建模式

為了從根本上提升不同風(fēng)險(xiǎn)因素重要性描述的準(zhǔn)確性，可以按照不同指標(biāo)量的內(nèi)容來構(gòu)建目標(biāo)優(yōu)先關(guān)系，并利用目標(biāo)的優(yōu)先關(guān)系對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)矩陣進(jìn)行判斷。如果標(biāo)度為0.5，則代表了兩個(gè)元素比較結(jié)果重要性相同，如果標(biāo)度為0.6，則代表了兩個(gè)元素的比較結(jié)果一個(gè)要比另一個(gè)略微重要一些，如果標(biāo)度為0.7，則代表了兩個(gè)元素的比較結(jié)果一個(gè)要比另一個(gè)明顯重要很多，如果標(biāo)度為0.8，則代表了兩個(gè)元素的比較結(jié)果一個(gè)要比另一個(gè)更加重要，如果標(biāo)度為0.9，則代表了兩個(gè)元素的比較結(jié)果一個(gè)與另一個(gè)約等于沒有可比性，另一種個(gè)極端重要。先對(duì)模糊一致矩陣進(jìn)行構(gòu)建，通過按行求和的方式對(duì)優(yōu)先關(guān)系矩陣進(jìn)行處理，利用相關(guān)計(jì)算公式，將公式轉(zhuǎn)換成為模糊一致性的項(xiàng)目判斷矩陣。根據(jù)不同計(jì)算目標(biāo)，明確不同目標(biāo)層下各種中間因素權(quán)重情況，并計(jì)算出各種中間因素層模式下的相對(duì)指標(biāo)因素權(quán)重情況。之后構(gòu)建隸屬函數(shù)，從近年來的工程項(xiàng)目建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)評(píng)判工作開展情況來看，隸屬函數(shù)工程建設(shè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)一般可以分成四個(gè)不同的等級(jí)，其最終的估值可以按照梯形的形式來構(gòu)建對(duì)應(yīng)的隸屬函數(shù)。

1.3 明確項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

利用中間因素層來對(duì)項(xiàng)目目標(biāo)的最終評(píng)價(jià)向量進(jìn)行處理，提升總目標(biāo)評(píng)價(jià)向量的準(zhǔn)確性。先提出總的目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)值，并將目標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)值帶入到項(xiàng)目隸屬函數(shù)當(dāng)中，計(jì)算出隸屬函數(shù)的具體向量，并結(jié)合最大隸屬度等方面的因素來計(jì)算總的項(xiàng)目目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。如果按照目標(biāo)的最大隸屬度原則來對(duì)目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)情況進(jìn)行判斷，可能會(huì)導(dǎo)致目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)信息丟失，或者是難以計(jì)算出精確的結(jié)果，所以可以按照上文所提出的計(jì)算方法來對(duì)不同的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)有效性加以驗(yàn)證，使用公式如下；a=■

公式中，a代表了整體有效指數(shù)，而β與y則代表了在所有的隸屬向量當(dāng)中最大的分量與次分量在整體中所占到的比例，m代表了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)等級(jí)的實(shí)際數(shù)目。A自身具有有效性區(qū)間，如果a=0，則代表隸屬度原則基本無效。如果a的取值區(qū)間在0-0.5的范圍內(nèi)時(shí)，代表了隸屬度使用效率比較低，如果a的取值范圍在0.5-1之間，則代表了隸屬度整體原則有效，如果a取值范圍超過1，則代表了隸屬度原則十分有效。在對(duì)所有目標(biāo)因素都進(jìn)行了綜合性評(píng)價(jià)之后，工作人員可以按照層次與隸屬關(guān)系的內(nèi)容，分別從下到上開始對(duì)其進(jìn)行判斷。所有低層次多因素評(píng)價(jià)都可以對(duì)上一級(jí)的單因素進(jìn)行評(píng)價(jià)，這種評(píng)價(jià)模式為評(píng)價(jià)體系的多元化奠定了基礎(chǔ)。通過模糊矩陣來對(duì)目標(biāo)進(jìn)行綜合性評(píng)價(jià)，并計(jì)算出相應(yīng)的評(píng)分結(jié)果。對(duì)所有目標(biāo)評(píng)價(jià)因素權(quán)重情況以及所有目標(biāo)因素的權(quán)重向量、模糊評(píng)價(jià)矩陣等進(jìn)行綜合性模糊運(yùn)算，并計(jì)算出對(duì)應(yīng)的迷糊評(píng)價(jià)工作結(jié)果。按照綜合評(píng)分的結(jié)果來確定目標(biāo)項(xiàng)目隸屬度，并通過隸屬度來對(duì)地鐵項(xiàng)目施工安全性進(jìn)行計(jì)算，最終明確目標(biāo)項(xiàng)目安全等級(jí)狀態(tài)。

2 實(shí)證

按照評(píng)價(jià)指標(biāo)體系以及相對(duì)應(yīng)的專家判斷信息來構(gòu)建不同層次模糊矩陣。先通過單獨(dú)排序的方式來構(gòu)建相鄰層次不同元素之間的相同權(quán)重狀態(tài)，利用三角模糊矩陣等，對(duì)三角模糊矩陣的結(jié)果進(jìn)行判斷。結(jié)合各種目標(biāo)處理方式，對(duì)所有的目標(biāo)三角模糊判斷情況進(jìn)行單獨(dú)排序，并得出最終的排序結(jié)果。在經(jīng)過一系列計(jì)算之后，判定不同目標(biāo)的權(quán)重，選擇權(quán)重比較大的組成部分，這些部分就是地鐵工程項(xiàng)目施工中，地質(zhì)環(huán)境與專業(yè)技能經(jīng)驗(yàn)需要額外關(guān)注的環(huán)節(jié)。以三角模糊層次分析作為項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本模型，可以從根本上反饋出不同項(xiàng)目指標(biāo)自身相對(duì)重要性，可以有效降低地鐵工程項(xiàng)目運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，正面作用顯著，而且還可以作為地鐵項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本量化數(shù)據(jù)。

3 總結(jié)

我國住建部門頒布《地鐵施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，標(biāo)準(zhǔn)中提出了十分詳細(xì)的地鐵工程項(xiàng)目施工安全評(píng)價(jià)管理指標(biāo)以及相應(yīng)的指標(biāo)體系權(quán)重內(nèi)容，但是這種項(xiàng)目《地鐵施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》并不適用于全國各地任何地區(qū)的地鐵項(xiàng)目工程建設(shè)。因?yàn)槲覈鶈T遼闊，各地區(qū)之間的地質(zhì)條件差異比較大，導(dǎo)致不同項(xiàng)目的施工總量、施工難度以及項(xiàng)目施工地點(diǎn)周圍環(huán)境等都存在較大的差異。

不同地區(qū)的地鐵工程項(xiàng)目建設(shè)安全評(píng)價(jià)工作有著不同的側(cè)重點(diǎn)，并且不同地區(qū)項(xiàng)目建設(shè)在指標(biāo)方面的權(quán)重也有明顯的差異。上文主要從評(píng)價(jià)對(duì)象的角度，通過層次分析等形式，明確了不同的目標(biāo)評(píng)價(jià)指標(biāo)工作權(quán)重，指明了項(xiàng)目建設(shè)權(quán)重方面的觀點(diǎn)，提升了項(xiàng)目目標(biāo)權(quán)重明確性與靈活性，同時(shí)也打破了《地鐵施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中所存在的局限性。

《地鐵施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中所使用的地鐵項(xiàng)目建設(shè)安全性評(píng)價(jià)模型，都是利用相對(duì)簡單的一些加權(quán)平衡計(jì)算方法進(jìn)行計(jì)算的模型，利用累加等形式來對(duì)結(jié)果進(jìn)行計(jì)算，并明確最終的得分情況，保證了項(xiàng)目建設(shè)工作開展的安全性。這種計(jì)算方法的優(yōu)點(diǎn)比較明顯，計(jì)算過程簡單，操作難度較低，但是準(zhǔn)確性不足。因?yàn)榈罔F工程項(xiàng)目施工評(píng)價(jià)具有復(fù)雜性特點(diǎn)，而且還伴隨著模糊性與隨機(jī)性，所以該操作模式的結(jié)果準(zhǔn)確性很難保證。

利用模糊層次分析的方式來構(gòu)建項(xiàng)目評(píng)價(jià)模型，結(jié)合《地鐵施工安全評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》的內(nèi)容來對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行全面安全評(píng)價(jià)。項(xiàng)目目標(biāo)的評(píng)價(jià)結(jié)論會(huì)受到項(xiàng)目施工、項(xiàng)目建設(shè)、項(xiàng)目監(jiān)理等多方面因素的影響，而且還需要對(duì)各種影響要素進(jìn)行對(duì)比，最終結(jié)果顯示通過模糊層分析的方式來構(gòu)建項(xiàng)目目標(biāo)評(píng)價(jià)模型，其結(jié)果更加的準(zhǔn)確。因?yàn)轱L(fēng)險(xiǎn)因素層次結(jié)構(gòu)模型更加合理而且結(jié)構(gòu)也更加清晰，可以通過模糊層次分析的方式來讓項(xiàng)目目標(biāo)更加滿足人們思維判斷習(xí)慣，避免因?yàn)槿谌脒^多主觀因素而導(dǎo)致評(píng)價(jià)結(jié)果發(fā)生偏差的情況產(chǎn)生。在進(jìn)行模糊一致性判斷的時(shí)候，并不需要進(jìn)行一次性檢驗(yàn)，也從側(cè)面優(yōu)化了項(xiàng)目的計(jì)算過程科學(xué)性，提升了計(jì)算結(jié)果準(zhǔn)確性。

通過優(yōu)化模糊層次分析的方式來對(duì)地鐵車站項(xiàng)目施工可能會(huì)遇到的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行判定，結(jié)果表示其在可接受范圍內(nèi)。結(jié)合最大隸屬度原則來驗(yàn)證項(xiàng)目的評(píng)價(jià)結(jié)果，結(jié)果顯示低效，最終再對(duì)項(xiàng)目隸屬的向量進(jìn)行分析。

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