基于文獻計量的地鐵工程施工風(fēng)險研究綜述

王 丹教授 賈 倩

（遼寧工程技術(shù)大學(xué) 工商管理學(xué)院，遼寧 葫蘆島 125105）

0 引言

隨著我國城市化進程的加快，新建地鐵工程項目不斷增加。事故發(fā)生往往源于風(fēng)險的擴大與積累，由于地鐵項目具有施工難度大、不確定性因素多等特點[1]，導(dǎo)致安全事故頻繁發(fā)生。地鐵事故的發(fā)生不僅改變項目工期和增加工程成本，還對周邊環(huán)境及社會和諧造成不良影響，所以國內(nèi)業(yè)界和學(xué)界都非常關(guān)注地鐵工程施工風(fēng)險管理問題的研究。

目前地鐵工程風(fēng)險管理領(lǐng)域的研究側(cè)重于風(fēng)險識別[2]、分析[3]及評估[4]等方面，但對該領(lǐng)域研究的綜述類的文獻較少，更鮮有采用文獻計量法對該領(lǐng)域成果進行分析的文章，這不利于探索該領(lǐng)域的研究特征和發(fā)展趨勢?；诖耍柚鶦iteSpace和HistCite數(shù)據(jù)可視化分析軟件，以Web of Science數(shù)據(jù)庫的相關(guān)文獻為基礎(chǔ)進行文獻計量分析，不僅有利于相關(guān)研究者和地鐵工作人員較為全面地了解領(lǐng)域發(fā)展規(guī)律和研究前沿，也能為領(lǐng)域未來研究和施工風(fēng)險管理實踐提供一定的參考。

1 研究方法及數(shù)據(jù)來源

1.1 研究方法

應(yīng)用Pritchard學(xué)者提出的文獻計量法[5]，并綜合使用CiteSpace軟件和HistCite軟件，繪制領(lǐng)域發(fā)展知識圖譜，從國家—機構(gòu)、期刊、作者和主題等方面進行地鐵工程施工風(fēng)險領(lǐng)域的定量化和定性化分析。研究中涉及的中介中心性用來反映節(jié)點在某一網(wǎng)絡(luò)中重要程度[6]，中介中心性大于0.1的節(jié)點為網(wǎng)絡(luò)的關(guān)鍵節(jié)點。

1.2 數(shù)據(jù)來源

數(shù)據(jù)來源于Web of Science 數(shù)據(jù)庫，以主題“Subway Construction Risk”或“Metro Construction Risk”或“Subway Construction Safety”或“Metro Construction Safety”為檢索內(nèi)容，時間限制在2002年1月至2018年12月，共篩選出175篇文獻。

2 文獻計量分析

2.1 文獻數(shù)量分析

統(tǒng)計發(fā)文數(shù)量并繪制折線圖，如圖1，可知：領(lǐng)域文獻數(shù)量總體呈上升趨勢，年均發(fā)文量為10篇。根據(jù)圖1中折線變化趨勢可以將領(lǐng)域研究分成3個發(fā)展階段：2002-2011年間發(fā)文數(shù)量較少，為研究的初步探索階段；2012-2014年間發(fā)文數(shù)量逐漸增加，為研究的上升階段，說明學(xué)者開始關(guān)注該領(lǐng)域；2015-2018年間發(fā)文數(shù)量大幅度增加，為穩(wěn)定研究階段，表明該領(lǐng)域引起學(xué)者廣泛關(guān)注。

圖1 領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文量統(tǒng)計Fig.1 Statistics of publications in the field

2.2 國家/地區(qū)—機構(gòu)分析

通過對文獻中國家/地區(qū)—機構(gòu)分析，有利于研究人員掌握該領(lǐng)域國際力量的分布情況，為國際間合作提供一定的參考[7]。因此，繪制本領(lǐng)域國家/地區(qū)與機構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)圖，以反映領(lǐng)域內(nèi)不同國家/地區(qū)和機構(gòu)對該領(lǐng)域研究的發(fā)文及合作情況，其中：節(jié)點大小表示國家、地區(qū)或機構(gòu)的發(fā)文數(shù)量，節(jié)點連線的粗細表示它們之間的合作強度[8]，如圖2?？芍貉芯繖C構(gòu)間存在一定的合作關(guān)系，但是同一國家的機構(gòu)之間合作關(guān)系較強，而不同國家/地區(qū)間的合作研究不足，這主要因為研究樣本文獻中122篇（占69.7%）的作者來自同一國家，53篇（占30.3%）的作者來自不同國家。

圖2 國家/地區(qū)與機構(gòu)混合網(wǎng)絡(luò)圖Fig.2 Country/region and institution hybrid network

表1給出了發(fā)文數(shù)量最多的8個國家或地區(qū)的發(fā)文數(shù)量、中介中心性和被引數(shù)量。其中，發(fā)文數(shù)量和中介中心性由CiteSpace軟件得到，被引數(shù)量由HistCite軟件得到。中國大陸地區(qū)的發(fā)文數(shù)量（121篇）和被引數(shù)量（224次）最多，中介中心性（0.55）的值最大，表明中國大陸地區(qū)在領(lǐng)域合作網(wǎng)絡(luò)中發(fā)揮重要作用，為該領(lǐng)域研究做出了重大貢獻；雖然美國的發(fā)文數(shù)量與中國大陸地區(qū)差距較大，但是它的中介中心性和被引數(shù)量較大，說明美國的發(fā)文質(zhì)量較高。表2給出了發(fā)文數(shù)量最多的8個機構(gòu)的發(fā)文數(shù)量、中介中心性和被引數(shù)量。發(fā)文數(shù)量最多的機構(gòu)是中國的華中科技大學(xué)，其次是美國的馬里蘭大學(xué)和中國的同濟大學(xué)，但領(lǐng)域內(nèi)發(fā)文數(shù)量和被引數(shù)量不為正相關(guān)關(guān)系，比如同濟大學(xué)的發(fā)文數(shù)量多于波蘭科學(xué)院，而被引數(shù)量卻少于波蘭科學(xué)院，說明機構(gòu)發(fā)文不僅重視數(shù)量更要重視質(zhì)量，以提高引用率。

表1 發(fā)文數(shù)量最多的8個國家/地區(qū)Tab.1 The 8 countries or regions with the largest number of publications

表2 發(fā)文數(shù)量最多的8個機構(gòu)Tab.2 The 8 institutions with the largest number of publications

2.3 期刊分析

通過分析領(lǐng)域內(nèi)的重要期刊和期刊收錄文獻的特點[9]，可以為學(xué)者投稿有一定指引作用。領(lǐng)域內(nèi)被引數(shù)量最多的8個期刊的被引次數(shù)、發(fā)文數(shù)量和中介中心性，見表3。其中，被引次數(shù)和中介中心性由CiteSpace軟件得到，發(fā)文量由HistCite軟件分析得到?？芍侯I(lǐng)域內(nèi)文章發(fā)表在71種期刊上，其中發(fā)文數(shù)量較多的期刊有Tunnelling and Underground Space Technology；Automation in Construction；Journal of Construction Engineering and Management和Safety Science等。而Tunnelling and Underground Space Technology和Automation in Construction兩個期刊的被引次數(shù)和發(fā)文數(shù)量較大，且中介中心性大于0.1，說明兩個期刊是該領(lǐng)域的重要期刊。

表3 被引數(shù)量最多的8個期刊Tab.3 The 8 most cited journals

圖3 領(lǐng)域內(nèi)期刊共被引時區(qū)圖Fig.3 Timezone of journal citation in the field

另外，采用CiteSpace軟件繪制期刊共被引時區(qū)圖，如圖3，從中可得本研究領(lǐng)域隨時間的大致演化過程，該網(wǎng)絡(luò)最初包括“Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering”、“Journal of Construction Engineering and Management”和“Tunnelling and Underground Space Technology”3個期刊，之后期刊數(shù)量不斷增加，主要分成3類：第一類為地學(xué)類期刊，有“Computers and Geotechnics”、“Canadian Geotechnical Journal”和“Engineering Geology”等；第二類為管理科學(xué)類期刊，有“Safety Science”和“Reliability Engineering& System Safety”等；第三類為工程技術(shù)類期刊，有“Automation In Construction”、“Computer-aided Civil and Infrastructure Engineering”和“Journal of Management in Engineering”等。

2.4 作者分析

分析研究領(lǐng)域的學(xué)者并找到核心學(xué)者，不僅對該領(lǐng)域不斷發(fā)展具有重要的推動作用[10]，也對初學(xué)者閱讀文獻給予指導(dǎo)作用。據(jù)統(tǒng)計，175篇文獻的發(fā)表作者數(shù)量為456名，其中Zhang LM、Wu XG、Ding LY和Skibniewski MJ發(fā)文數(shù)量最多，他們的發(fā)文總量達到所有文獻的47.4%，有82名作者的發(fā)文數(shù)量在2篇以上。雖然部分作者之間形成了一定的合作關(guān)系，但是從整體上看該領(lǐng)域的作者間知識交流和合作研究不足。因此，借助作者間的“隱形”合作關(guān)系來判斷其在該領(lǐng)域的影響力。

對175篇文獻的引用文獻作者進行分析，采用CiteSpace軟件繪制作者共被引網(wǎng)絡(luò)圖，如圖4，其中節(jié)點大小表示作者的被引次數(shù)，節(jié)點間連線表示作者間的共被引關(guān)系[8]，即“隱形”合作關(guān)系。文獻被引次數(shù)最多的8名作者的被引次數(shù)、發(fā)文數(shù)量和中介中心性，見表4。Ding LY和Zhang LM的發(fā)文數(shù)量和被引次數(shù)最多，中介中心性較大，表明二位學(xué)者在該領(lǐng)域具有較大的影響力。雖然Peck RB和Eskesen SD關(guān)于地鐵工程施工風(fēng)險研究的發(fā)文數(shù)量為零，但是兩者的被引次數(shù)較多且中介中心性大于0.1，說明Peck RB[11]在第七屆國際土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議上發(fā)表的深基坑開挖與隧道施工研究文獻和Eskesen SD[12]在《隧道和地下空間技術(shù)》上發(fā)表的隧道工程風(fēng)險管理指南成果推動了該領(lǐng)域的不斷發(fā)展。

圖4 領(lǐng)域內(nèi)作者共被引網(wǎng)絡(luò)Fig.4 Author co-cited network in the field

表4 領(lǐng)域內(nèi)被引次數(shù)最多的8名作者Tab.4 The 8 most cited authors in the field

3 發(fā)展脈絡(luò)分析

3.1 研究主題分析

關(guān)鍵詞作為文獻的重要組成部分，其共現(xiàn)分析在一定程度上可以反映某領(lǐng)域的研究主題[13]。借助CiteSpace繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，如圖5，圖中節(jié)點大小代表關(guān)鍵詞出現(xiàn)的次數(shù)，節(jié)點之間的連線表示兩者共同出現(xiàn)的次數(shù)。通過對圖5及文獻標(biāo)題的解讀、文章內(nèi)容的概覽，分析地鐵工程施工風(fēng)險領(lǐng)域的研究主題。

在理論層面上，應(yīng)用關(guān)聯(lián)向量機理論、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、模糊理論、D-S證據(jù)理論和扎根理論等理論。

在方法層面上，使用的工具有貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、仿真法、數(shù)值分析法、蒙特卡洛模擬法、結(jié)構(gòu)方程模型和問卷調(diào)查法等。

在內(nèi)容層面上，領(lǐng)域研究主要包括風(fēng)險識別、風(fēng)險分析、風(fēng)險評價、風(fēng)險控制和風(fēng)險預(yù)警等方面；部分學(xué)者主要從整體上研究地鐵施工存在的各種風(fēng)險，部分學(xué)者主要分析施工涉及的部分風(fēng)險，比如開挖變形風(fēng)險、地表沉降風(fēng)險、盾構(gòu)施工風(fēng)險、臨近建筑物及周邊環(huán)境引起的風(fēng)險等。同時，圍繞研究內(nèi)容，學(xué)者主要從管理和技術(shù)兩個角度進一步研究，其中：從管理的角度出發(fā)，借助問卷調(diào)查、分析事故報告及查閱文獻等手段識別地鐵工程施工存在的風(fēng)險，基于多學(xué)科的理論和方法構(gòu)建數(shù)學(xué)模型來管理施工風(fēng)險，并提出相應(yīng)的措施以預(yù)防和降低風(fēng)險；從技術(shù)的角度出發(fā)，借助新興技術(shù)，如BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，通過相應(yīng)系統(tǒng)、程序和具體施工方案的實施，實現(xiàn)對施工風(fēng)險的主動檢查和控制，從而減少地鐵事故發(fā)生。

圖5 領(lǐng)域內(nèi)關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)Fig.5 Keywords co-occurrence network in the field

可見，該領(lǐng)域的研究不斷深入，涉及的理論和方法不斷創(chuàng)新，網(wǎng)絡(luò)中各節(jié)點互相聯(lián)系，研究主題間具有一定的傳承性。

3.2 發(fā)展趨勢分析

關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖表示文獻關(guān)鍵詞隨時間的變化過程，借助時區(qū)和連線可以直觀看出某領(lǐng)域發(fā)展過程中研究主題的演變[14]。2002-2011年各年發(fā)文數(shù)量低于5篇，對主題演變分析的作用不大，所以以2012-2018年文獻為研究對象繪制關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖，如圖6。根據(jù)圖6和文獻內(nèi)容，可以將領(lǐng)域研究分成2個階段：2012-2014年為領(lǐng)域的初步研究階段，借助一些方法、技術(shù)分析和評估地鐵施工的部分風(fēng)險（如地表沉降、施工變形和臨近建筑物破壞風(fēng)險等），建立風(fēng)險系統(tǒng)實現(xiàn)施工風(fēng)險的控制和預(yù)警；2015-2018年為領(lǐng)域的深入研究階段，采用貝葉斯網(wǎng)絡(luò)、云模型、D-S證據(jù)理論、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論、BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等多種工具研究地鐵施工風(fēng)險，對相關(guān)施工數(shù)據(jù)進行定性和定量分析，使得分析結(jié)果較為客觀準(zhǔn)確、符合工程實際，提出的風(fēng)險識別系統(tǒng)、風(fēng)險預(yù)警系統(tǒng)和綜合風(fēng)險評估程序等可以有效地控制施工風(fēng)險，保證地鐵工程建設(shè)的順利完工。

圖6 關(guān)鍵詞共現(xiàn)時區(qū)圖Fig.6 Timezone of keywords co-occurrence

可見，地鐵工程施工風(fēng)險領(lǐng)域的研究采用了多學(xué)科、多領(lǐng)域的方法，取得了許多成果，但是尚未達到成熟階段，存在很大的發(fā)展空間，新的風(fēng)險分析方法、風(fēng)險管理系統(tǒng)優(yōu)化、BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新興技術(shù)的應(yīng)用將成為領(lǐng)域未來研究方向。

4 結(jié)論

為了系統(tǒng)了解地鐵工程施工風(fēng)險領(lǐng)域的研究現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，采用文獻計量對從Web of Science上收集的175篇文獻進行定性和定量分析，得到如下的結(jié)論：

（1）領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量整體呈上升趨勢，表明該領(lǐng)域受到了學(xué)者的廣泛關(guān)注，而且中國和美國為領(lǐng)域研究做出了較大貢獻，但該領(lǐng)域的不同國家間合作交流不足。

（2）Tunnelling and Underground Space Technology和Automation in Con-struction是領(lǐng)域重要期刊，Ding LY和Zhang LM在該領(lǐng)域具有較大的影響力。

（3）領(lǐng)域研究內(nèi)容不斷深入，采用的理論和方法不斷創(chuàng)新，研究主題呈現(xiàn)出一定的傳承性。

（4）新的風(fēng)險分析方法、風(fēng)險管理系統(tǒng)優(yōu)化、BIM和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)等新興技術(shù)的應(yīng)用將成為領(lǐng)域未來研究方向。