地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險評估與分析

張 勇, 張然然

(西安建筑科技大學(xué) 管理學(xué)院，陜西 西安 710055)

近年來，“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網(wǎng)”等現(xiàn)象頻發(fā)，地下綜合管廊可將各類市政管線收納入廊，統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一管理，有效解決此種現(xiàn)狀，提升城市形象，因此，我國積極設(shè)立試點城市，以探索地下綜合管廊建設(shè).同時，《國務(wù)院辦公廳關(guān)于推進城市地下綜合管廊建設(shè)的指導(dǎo)意見》(國辦發(fā)〔2015〕61號)中要求全面推動地下綜合管廊建設(shè).地下綜合管廊具有建設(shè)周期長、資金投入量大、投資回收期長的特點，且我國地下綜合管廊建設(shè)尚處于探索階段，技術(shù)與管理難點眾多，因此，其全壽命周期內(nèi)存在大量風(fēng)險因素，極易導(dǎo)致項目失敗，影響經(jīng)濟與社會效益.研究地下綜合管廊全壽命周期潛在風(fēng)險，做好應(yīng)急預(yù)案，有利于項目的安全建設(shè)和推廣.

目前，國內(nèi)外學(xué)者對地下綜合管廊風(fēng)險的研究涉及規(guī)劃、設(shè)計、施工、運維各個階段，但缺乏全壽命周期風(fēng)險的系統(tǒng)研究.Canto .Perello J等[1]識別了地下綜合管廊中的人為風(fēng)險因素，提出有利于員工適應(yīng)隧道工作環(huán)境的規(guī)劃建議；楊秋俠等[2]構(gòu)建地下綜合管廊中心線定位優(yōu)化模型，為降低規(guī)劃風(fēng)險提供新思路；邵帥等[3]以大連市某地下綜合管廊穿越既有鐵路為例，介紹穿越既有鐵路路段的加固設(shè)計和施工要點，具有理論和實踐意義；桂小琴等[4]通過“囚徒困境”模型和激勵理論對地下綜合管廊建設(shè)資金分攤問題及激勵機制進行了研究，有利于降低運維風(fēng)險；劉慧慧等[5]采用VFM評價PPP模式下的地下綜合管廊全壽命周期成本風(fēng)險；李芊等[6]歸類、說明了地下綜合管廊全壽命周期各個階段風(fēng)險因素，并提出風(fēng)險策略建議；韋海民等[7]識別并過濾分析地下綜合管廊施工階段的風(fēng)險因素.

現(xiàn)有的地下綜合管廊風(fēng)險研究均將風(fēng)險因素看成獨立個體，且主要集中在因素識別和風(fēng)險應(yīng)對方面，缺乏因素內(nèi)部影響關(guān)系及風(fēng)險分析的相關(guān)研究.地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險因素眾多，其內(nèi)部影響會隨著項目的進展不斷加深，極易引發(fā)工程事故，造成經(jīng)濟損失和人員傷亡.對地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險因素進行準(zhǔn)確的評估與分析，找出關(guān)鍵風(fēng)險因素，分析其內(nèi)部關(guān)聯(lián)關(guān)系，有利于針對性地進行風(fēng)險控制，降低項目事故發(fā)生率.

1 風(fēng)險識別及數(shù)據(jù)收集

1.1 風(fēng)險識別

風(fēng)險識別是風(fēng)險評估、分析的前提和基礎(chǔ)，全面、客觀、準(zhǔn)確的風(fēng)險識別，有利于提高評估和分析結(jié)果的準(zhǔn)確性.參考《城市綜合管廊工程技術(shù)規(guī)范》(GB50838—2015)和相關(guān)文獻，結(jié)合地下綜合管廊工程特點，從全壽命周期角度入手，歸納整理風(fēng)險因素，確定4個一級指標(biāo)和32個二級指標(biāo)，最終得出風(fēng)險指標(biāo)體系[2-8]，如表1所示.

表1 地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險指標(biāo)體系及調(diào)查問卷原始數(shù)據(jù)匯總表

注：Pi,j表示在所有有效問卷中，對第i個風(fēng)險因素的評價值為j的數(shù)量

1.2 問卷設(shè)計及數(shù)據(jù)收集

本文主要研究地下綜合管廊建設(shè)過程中的風(fēng)險因素及其重要程度，計算相關(guān)權(quán)重，實現(xiàn)風(fēng)險分析.為保證研究結(jié)果的有效性，采用問卷調(diào)查法對相關(guān)人員進行調(diào)研，獲取可靠資料.問卷包括四個部分：導(dǎo)言、被調(diào)查者基本信息、風(fēng)險因素重要性打分、開放性問題.其中，第三部分為問卷的核心部分，分值設(shè)計和打分標(biāo)準(zhǔn)為：非常不重要計1分，比較不重要計2分，一般重要計3分，比較重要計4分，非常重要計5分，且該部分對風(fēng)險因素進行了解釋說明，保證被調(diào)查者對風(fēng)險因素的理解和認知保持一致；開放性問題主要針對問卷存在的不足提出意見或建議.

采用現(xiàn)場發(fā)放方式，共計發(fā)放問卷120份，回收107份，刪除有明顯規(guī)律和嚴重缺項的問卷9份，得有效問卷98份，有效回收率81.67%.從被調(diào)查者基本資料來看(如表2)，被調(diào)查者受教育程度相對較高，對地下綜合管廊風(fēng)險因素理解無障礙，數(shù)據(jù)來源相對合理.

在問卷數(shù)據(jù)使用前，為保證其有效性，需進行可靠性檢驗.Cronbach’s Alpha系數(shù)，即α系數(shù)是目前最常見的檢驗數(shù)據(jù)可靠性的方法，本文沿用此方法.α系數(shù)的取值范圍為0～1，取值越大，則問卷數(shù)據(jù)內(nèi)部一致性越大，可靠性越高.一般認為，當(dāng)0.7<α<0.9時，問卷數(shù)據(jù)高度可信.采用SPSS 20.0計算α系數(shù)，經(jīng)計算，地下綜合管廊全壽命周期4個階段的α系數(shù)分別為0.795、0.801、0.833、0.786，均大于0.75，故可靠性較高，可用于下一步的風(fēng)險評估與分析.對問卷原始數(shù)據(jù)進行匯總，匯總結(jié)果如表1所示.

2 基于IFAHP的地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險評估

2.1 層次結(jié)構(gòu)體系構(gòu)建

地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險的層次結(jié)構(gòu)體系可劃分為A、B、C三個層次，其中，A為目標(biāo)層，代表地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險；B為一級指標(biāo)層，即為地下綜合管廊全壽命周期4個階段的風(fēng)險；C為二級指標(biāo)層，共包含32個風(fēng)險因素；層次結(jié)構(gòu)體系圖如表1所示.

2.2 確定三種判斷矩陣

表2 被調(diào)查者資料統(tǒng)計

2.3 確定指標(biāo)權(quán)重

采用行和歸一化法，即可得出精度較低的排序向量權(quán)重，在此基礎(chǔ)上，采用乘冪法計算精度較高的排序向量權(quán)重.利用疊代法求解方程En×nV=λmaxVn×1，其中En×n為互反型判斷矩陣，λmax為矩陣E的最大特征值，Vn×1為λmax對應(yīng)的特征向量；取精度較低的排序向量權(quán)重W(0)為疊代初值V0，將其與數(shù)值分析中的無窮范數(shù)運算相結(jié)合，進一步求出精度較高的排序向量權(quán)重W(K)，計算步驟具體如下：

(1)確定絕對誤差ε=1/1 000，最大疊代次數(shù)N=10；

(2)確定特征向量的疊代初值V0=(v01,v02,…,v0n)，則V0的無窮范數(shù)‖V0‖∞=max{v01,v02,…,v0n}；

(4)若‖Vk+1‖∞-‖Vk‖∞<ε，則‖Vk+1‖∞為最大特征值λmax，將Vk+1歸一化處理 ，疊代結(jié)束，向量W(K)=Vk+1即為排序向量權(quán)重；否則，VK=(VK+1,1/‖VK+1‖∞,VK+1,2/‖VK+1‖∞,…,VK+1,N/‖VK+1‖∞)作為新初值，進行再次疊代.

經(jīng)過四次疊代，將精度較低的排序向量轉(zhuǎn)化為精度較高的排序向量：

W0(4)=(0.267,0.084,0.495,0.154)T,λmax=‖V4‖∞=4.015;

W1(4)=(0.276,0.128,0.595)T,λmax=‖V4‖∞=3.005;

W2(4)=(0.302,0.086,0.150,0.204,0.113,0.065,0.048,0.033)T,λmax=‖V4‖∞=8.067;

W3(4)=(0.167,0.031,0.027,0.068,0.036,0.128,0.078,0.031,0.060,0.106,0.020,0.060,0.014,0.017,0.041,0.046,0.068)T,λmax=‖V4‖∞=17.207;

W4(4)=(0.084,0.495,0.154,0.267)T,λmax=‖V4‖∞=4.015.

2.4 總排序

由以上計算結(jié)果可知精度較高的排序向量權(quán)重值，從而可得地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險因素重要程度總排序，見表3.由表3可知，策劃階段和施工階段風(fēng)險因素在地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險中占據(jù)重要地位，二者權(quán)重之和占一級指標(biāo)總權(quán)重的76.2%.在策劃階段風(fēng)險中，C3(缺乏相關(guān)政策、法規(guī)支持)為最突出風(fēng)險因素，在二級指標(biāo)排序和總排序中均排在第1位，則政策和法規(guī)支持在地下綜合管廊建設(shè)中起至關(guān)重要的作用，國家及相關(guān)部門應(yīng)出臺相應(yīng)政策，大力支持地下綜合管廊建設(shè).在施工階段風(fēng)險中，C12(施工條件差)為最突出風(fēng)險因素，在總排序中排在第2位，C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C21(設(shè)備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)也較為重要，在總排序中排第5和第6位.由此，在地下綜合管廊施工過程中，必須確定科學(xué)、合理、有效、可實施性強的施工方案且嚴格執(zhí)行，設(shè)備進場時須遵照檢驗標(biāo)準(zhǔn)進行檢驗，并規(guī)范施工操作及設(shè)備保養(yǎng).

表3 地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險因素重要程度總排序

3 基于DEMATEL的地下綜合管廊全壽命周期關(guān)鍵風(fēng)險分析

3.1 確定影響因素集

本文在參考相關(guān)文獻和法規(guī)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國地下綜合管廊建設(shè)現(xiàn)狀，選取綜合指標(biāo)權(quán)重大于3.0%的風(fēng)險因素作為關(guān)鍵風(fēng)險因素，則關(guān)鍵風(fēng)險因素為：C1(項目融資難度大)、C2(地下空間和土地的使用權(quán)獲取難度大)、C3(缺乏相關(guān)政策、法規(guī)支持)、C12(施工條件差)、C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C18(施工組織設(shè)計不合理或未得到有效執(zhí)行)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設(shè)備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C23(安全施工風(fēng)險)、C28(不可抗力風(fēng)險)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調(diào)整)、C32(運營責(zé)任不明確).構(gòu)建關(guān)鍵風(fēng)險因素集F={F1,F2,…,Fn}，并對因素間的相互影響關(guān)系進行DEMATEL建模分析.

3.2 構(gòu)建綜合影響矩陣

表4 地下綜合管廊全壽命周期關(guān)鍵風(fēng)險因素綜合影響矩陣

3.3 繪制因果關(guān)系圖

地下綜合管廊全壽命周期關(guān)鍵風(fēng)險因素中的原因因素(原因度大于0的因素)，按原因度排序為：C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C28(不可抗力風(fēng)險)、C3(缺乏相關(guān)政策、法規(guī)支持)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設(shè)備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C2(地下空間和土地的使用權(quán)獲取難度大)，這6項因素具有主動性，能影響其他風(fēng)險因素且影響程度較大，對項目成敗起決定性作用，屬地下綜合管廊全壽命周期基本風(fēng)險因素；C12(施工條件差)、C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C18(施工組織設(shè)計不合理或未得到有效執(zhí)行)的原因度為0，表明這3項因素受其他因素的影響程度與影響其他因素的程度相當(dāng)；結(jié)果因素(原因度小于0的因素)排序為：C23(安全施工風(fēng)險)、C1(項目融資難度大)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調(diào)整)、C32(運營責(zé)任不明確)，這4項因素受其他因素影響較大，對地下綜合管廊項目的成敗及效益有重大影響，應(yīng)予以重視.

表5 地下綜合管廊全壽命周期關(guān)鍵風(fēng)險因素綜合影響關(guān)系

圖1 地下綜合管廊全壽命周期關(guān)鍵風(fēng)險因素因果關(guān)系圖Fig.1 The causality diagram of life-cycle key risk factors ofunderground comprehensive utility tunnel

4 結(jié)論

本研究利用IFAHP-DEMATE方法對地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險因素進行了評估和關(guān)鍵風(fēng)險因素分析，結(jié)論如下：

(1)通過IFAHP對地下綜合管廊全壽命周期風(fēng)險因素進行評估，得重要程度總排序，并選取綜合指標(biāo)權(quán)重大于3.0%的風(fēng)險因素作為關(guān)鍵風(fēng)險因素：C1(項目融資難度大)、C2(地下空間和土地的使用權(quán)獲取難度大)、C3(缺乏相關(guān)政策、法規(guī)支持)、C12(施工條件差)、C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C18(施工組織設(shè)計不合理或未得到有效執(zhí)行)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設(shè)備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C23(安全施工風(fēng)險)、C28(不可抗力風(fēng)險)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調(diào)整)、C32(運營責(zé)任不明確).

(2)利用DEMATEL方法，分析地下綜合管廊關(guān)鍵風(fēng)險因素間的邏輯關(guān)系，得出原因因素為：C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C28(不可抗力風(fēng)險)、C3(缺乏相關(guān)政策、法規(guī)支持)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設(shè)備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C2(地下空間和土地的使用權(quán)獲取難度大)；結(jié)果因素為：C23(安全施工風(fēng)險)、C1(項目融資難度大)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調(diào)整)、C32(運營責(zé)任不明確).該分析方法考慮了風(fēng)險因素的內(nèi)部關(guān)聯(lián)關(guān)系，有利于針對性的風(fēng)險控制，提高項目成功率及項目效益.