鐵路隧道工程綠色施工障礙研究

李正焜，梁巧真，葉 飛

(安徽糧食工程職業(yè)學(xué)院 糧食工程系，安徽 合肥 230011)

根據(jù)中國鐵路建設(shè)的總體規(guī)劃，鐵路建設(shè)要堅持綠色發(fā)展，提高資源利用率，建設(shè)資源節(jié)約、環(huán)境友好的綠色鐵路。綠色施工由于具有“四節(jié)一環(huán)?！?節(jié)能、節(jié)地、節(jié)水、節(jié)材和環(huán)境保護)的特點，很適合在鐵路隧道施工中貫徹實施。由于鐵路對線路平直度要求高，因此在高山丘陵地帶需要開挖大量隧道[1]。但根據(jù)已公示的五批全國建筑業(yè)綠色施工示范工程名單，隧道工程上榜次數(shù)不多，且尚無鐵路隧道工程入選。說明鐵路隧道工程實施綠色施工存在諸多障礙，目前尚缺乏對該障礙因素構(gòu)成及其內(nèi)部關(guān)系的研究。

為探索推動鐵路隧道工程實施綠色施工的新途徑，對鐵路隧道工程實施綠色施工的障礙因素進行識別，并基于障礙因素內(nèi)部結(jié)構(gòu)的視角，使用經(jīng)典扎根理論和集成DEMATEL/ISM方法，探討鐵路隧道工程實施綠色施工障礙因素間的相互影響并構(gòu)建遞階結(jié)構(gòu)模型，通過文獻閱讀，發(fā)現(xiàn)扎根理論方法可以通過訪談積累數(shù)據(jù)資料，通過規(guī)范的編碼過程識別因素，并構(gòu)造因素間的影響關(guān)系模型，可以克服現(xiàn)有文獻不足、專家水平不易甄別等研究困難；解釋結(jié)構(gòu)模型(ISM)可以更深層分析因素之間的關(guān)聯(lián)關(guān)系和影響程度，找出因素間相互影響及邏輯依存結(jié)構(gòu)。[2-7]將這兩種方法結(jié)合起來，并適當(dāng)優(yōu)化，可以滿足鐵路隧道工程實施綠色施工的障礙因素研究的需要，為推動鐵路隧道實施綠色施工提供理論參考。

1 研究方法

通過對扎根理論和集成DEMATEL/ISM方法的介紹，提出本研究的技術(shù)路線，確定研究的具體步驟。

1.1 經(jīng)典扎根理論方法

經(jīng)典扎根理論是一個動態(tài)研究過程，根據(jù)glaser的相關(guān)論著，經(jīng)典扎根理論可簡單地劃分為數(shù)據(jù)收集和編碼兩個階段，而編碼又可分為實質(zhì)性編碼和理論編碼[8]。

在經(jīng)典扎根理論中，原始數(shù)據(jù)通過訪談形式來收集。通過對原始資料的逐字逐句編碼，得到初始概念，通過不斷比較將概念抽象化并重新綜合，使其概念化程度逐級提升，得到核心范疇，直至核心范疇飽和。在本研究中，將實質(zhì)性編碼得到的相關(guān)概念或范疇作為鐵路隧道實施綠色施工障礙結(jié)構(gòu)的構(gòu)成因素，設(shè)因素總數(shù)為n。

理論性編碼的目地是概念化實質(zhì)性編碼所形成概念或范疇間的隱含關(guān)系，可得到因素間相互關(guān)系的有向連接圖。

1.2 集成DEMATEL/ISM方法

決策分析法(DEMATEL)的綜合影響矩陣和ISM的可達矩陣都可以反映因素之間的直接和間接關(guān)系，其中矩陣中非零元素表示因素間存在相互影響關(guān)系，而零元素表示矩陣間互不影響。ISM方法計算可達矩陣的過程中，需要復(fù)雜的計算，為減少可達矩陣的計算量，可用決策分析法中的整體影響矩陣(綜合影響矩陣與單位矩陣之和)來計算可達矩陣，然后通過對可達矩陣的分解與分析，建立優(yōu)化的結(jié)構(gòu)模型[9]。

1.2.1 建立鄰接矩陣A

ISM方法在建立鄰接矩陣前，要識別因素及其直接關(guān)系。綠色施工用于鐵路隧洞工程的相關(guān)問題尚缺乏研究，難以通過文獻分析等方法找出障礙因素。因此，采用扎根理論方法識別障礙因素和因素之間的作用關(guān)系，得到的有向連接圖，建立鄰接矩陣A，將其作為DEMATEL方法中的直接影響矩陣。其中aij用來描述因素i對因素j是否存在影響，如果有影響，對其賦值為1，反之，賦值為0。

1.2.2 計算綜合影響矩陣T

綜合影響矩陣T可以描述因素間的間接關(guān)系，其計算公式為:

(1)

1.2.3 計算整體影響矩陣L

由于T只反映不同因素間的相互關(guān)系，沒有考慮因素對自身的影響。因此，需要計算出整體影響矩陣L，其計算公式為：L=T+I=lij。

1.2.4 確定因素間的可達矩陣R

可達矩陣R(R=[rij])用于描述有向連接圖各節(jié)點因素之間，經(jīng)過閥值調(diào)整后可以到達的情況。可達表示有影響，不可達表示沒有影響，其計算公式如下：

(2)

其中λ為閥值，閥值的設(shè)定不得脫離研究對象的實際情況。

1.2.5 分解可達矩陣，建立結(jié)構(gòu)模型

確定各因素的可達集合以及前項集合。因素i可達集R(i)的判斷公式(3)為rij=1(i=1,…，n)；因素i先行集S(j)的判斷公式(4)為rji=1(i=1,…，n)。

若存在R(i)=R(i)∩S(j)，則可確定R(i)為最上級因素集合。然后在矩陣R中劃去第i行和第i列。用同樣的方法求得次一級因素集合，重復(fù)照此運算，便可逐級劃分因素層次，最終建立結(jié)構(gòu)模型，并找出根源因素[10-11]。

綜上所述，本文研究過程主要包括扎根理論編碼、計算可達矩陣和構(gòu)建結(jié)構(gòu)模型三部分，其技術(shù)路線(見圖1)。

圖1 技術(shù)路線圖

2 鐵路隧道實施綠色施工障礙的案例分析

湖南芷江縣境內(nèi)某鐵路隧道全長6 955 m，是懷化標(biāo)段最長隧道。隧道斷層破碎帶巖體破碎，結(jié)構(gòu)松散，巖體力間結(jié)合差，圍巖自穩(wěn)能力差，施工難度極大。施工單位積極踐行綠色施工，推行“精細化管理、標(biāo)準化作業(yè)”的施工模式，嚴格按照“管超前、短進尺、弱爆破、強支護、快封閉、嚴治水、勤測量”的作業(yè)原則?，F(xiàn)今該隧道順利貫通，且整個高速鐵路工程已開通運營。

2.1 數(shù)據(jù)收集

借助移動互聯(lián)網(wǎng)通訊與項目部的領(lǐng)導(dǎo)、同事持續(xù)交流，并圍繞鐵路隧道項目實施綠色施工的障礙問題展開深度訪談,訪談對象、時長等信息統(tǒng)計(見表1)。

表1 訪談信息匯總表

2.2 實質(zhì)性編碼

通過實質(zhì)性編碼，識別原始訪談數(shù)據(jù)包含的概念，并對這些概念進行篩選，篩選標(biāo)準為：概念必須語義清楚、概念必須是對該鐵路隧道項目推行綠色施工障礙因素的描述。在本研究中，通過不斷比較把篩選過的概念打破、揉碎并重新綜合，獲得了編碼34個編碼，并得到資金障礙、技術(shù)障礙、管理障礙和人力資源障礙4個核心范疇。其中資金障礙包括材料成本增加Y1、企業(yè)資金不足Y2；技術(shù)障礙包括綠色施工技術(shù)較為復(fù)雜Y3、缺乏針對鐵路隧道工程的綠色施工技術(shù)Y4；綠色施工技術(shù)適用性差Y5；管理障礙包括企業(yè)決策層對綠色施工不重視Y6、缺乏管理能力Y7；人力資源障礙包括缺乏有綠色施工經(jīng)驗的施工管理人員Y8、作業(yè)及管理人員現(xiàn)有壓力繁重Y9、作業(yè)人員回避綠色施工Y10。

使用mindjet mindmanager pro 6.0對編碼結(jié)果進行整理，整理結(jié)果(見圖2)。

圖2 實質(zhì)性編碼示意圖

2.3 理論性編碼

深入挖掘原始數(shù)據(jù)和編碼間的相互比較，對實質(zhì)性編碼過程中形成的概念或范疇之間的關(guān)系進行探究。由于編碼數(shù)量較多，且分為多個層級，為方便繪制有向連接圖和計算可達矩陣，選取一級編碼(Y1,Y2,…,Y10)描述該關(guān)系。例如在訪談中發(fā)現(xiàn)這樣的描述：“XXX項目部就這幾個人，人手不夠，綠色施工沒法嚴格落實，小里程、大里程都在日夜趕工，根本忙不過來，工頭他們看我們不在，圖省事，綠色施工的一些要求也就被忽視了……”，由此可得出關(guān)系編碼Y9對Y10有直接影響。經(jīng)過對編碼間關(guān)系的持續(xù)分析，識別出鐵路隧道工程實施綠色施工障礙因素間的直接關(guān)系，繪制有向連接圖(見圖3)。

圖3 有向連接圖

2.4 建立鄰接矩陣和可達矩陣

根據(jù)鐵路隧道工程實施綠色施工障礙因素之間直接影響關(guān)系的有向連接圖，建立鄰接矩陣A(見表2)。

表2 鄰接矩陣

根據(jù)鐵路隧道工程推行綠色施工的實際狀況，取閥值λ=0.15。采用公式(1—2)，對鄰接矩陣進行計算，得到可達矩陣(見表3)。

表3 可達矩陣

2.5 建立結(jié)構(gòu)模型

按照公式(3—4)對可達矩陣進行處理，得出各障礙因素的可達集、先行集與共同集(見表4)。

表4 障礙因素的可達集、先行集與共同集

從表5可以看出，Y8和Y10滿足R(i)=R(i)∩S(j)，為最上級因素(第1級因素)。暫時去掉Y8和Y10，用同樣的方法求以下各級因素集合。匯總得：第1級因素集合F1={Y8，Y10}、第2級元素集合F2={Y2，Y9}、第3級元素集合F3={Y1}、第4級元素集合F4={Y4，Y7}、第5級元素集合F5={Y3，Y6}、第6級元素集合F6={Y5}?；趯蛹墑澐纸Y(jié)果構(gòu)建鐵路隧道工程實施綠色施工障礙因素的6級階梯結(jié)構(gòu)模型(見圖4)。

圖4 障礙因素6級階梯結(jié)構(gòu)模型

2.6 障礙因素應(yīng)對措施

根據(jù)鐵路隧道工程實施綠色施工障礙因素結(jié)構(gòu)模型，發(fā)現(xiàn)位于模型底部的3個障礙因素綠色施工技術(shù)適用性差Y5、綠色施工技術(shù)較為復(fù)雜Y3和企業(yè)決策層對綠色施工不重視Y6對其他障礙因素具有較大影響，故而應(yīng)從提高決策層關(guān)注度和克服技術(shù)障礙這兩個方面入手，推動鐵路隧道工程項目實施綠色施工。一方面，由于鐵路隧道工程幾乎由大型國有施工單位承建，國家層面應(yīng)充分表達推行綠色施工的意志，完善相關(guān)法律、政策，建立考評機制，督促決策層關(guān)注綠色施工，并付諸實踐；另一方面，由于鐵路隧道有自身的獨特性，用于其他建筑領(lǐng)域的綠色施工技術(shù)往往不適合直接復(fù)制，國家、行業(yè)協(xié)會和施工單位自身應(yīng)積極組織和參加相關(guān)技術(shù)交流活動，并能運用以BIM技術(shù)為代表的信息技術(shù)手段，開發(fā)出適應(yīng)鐵路隧道工程實際狀況的綠色施工體系，克服技術(shù)障礙。

3 結(jié) 論

綠色施工是提高鐵路隧道工程施工質(zhì)量的有效途徑，但存在多重障礙因素阻礙綠色施工在該類工程中實施?；诤宪平宠F路隧道工程實施綠色施工障礙因素的扎根研究，識別出4個核心范疇，共包含10個有代表性的障礙因素。在此基礎(chǔ)上，采用集成DEMATEL/ISM方法構(gòu)建了鐵路隧道工程實施綠色施工障礙因素的六級階梯結(jié)構(gòu)模型。根據(jù)模型，“綠色施工技術(shù)適用性差”和“企業(yè)決策層對綠色施工不重視”的下級不再有元素能夠影響他們，是鐵路隧道工程實施綠色施工的根源障礙因素，并從提高決策層關(guān)注度和克服技術(shù)障礙這兩個方面，探討如何推動鐵路隧道工程項目實施綠色施工，具有一定的借鑒意義。本文的局限性在于研究數(shù)據(jù)的收集，僅僅局限于一個鐵路隧道工程。雖然該隧道工程在施工里程和難度上很有代表性，但無法容納鐵路隧道工程實施綠色施工的全部障礙，結(jié)論的可靠性方面有待進一步驗證，期待能有更多的后續(xù)研究可在這方面作補充。