基于層次分析法的水利工程施工風險識別及控制措施研究

吳洪擎

（滕州市河湖長制事務中心，山東 滕州 277599）

0 引言

對于水利工程項目而言，其施工方案的設計是基于對未來情況的預測，但是在實際實施過程中，隨著施工活動的不斷開展，內(nèi)部以及外部的各項因素都是處于不斷地變化之中，會對施工活動的正常開展造成影響。這些影響施工活動正常開展的各種內(nèi)部或外部的因素，就屬于施工風險的范疇[1]。施工風險影響水利工程施工活動的正常開展，會導致質(zhì)量問題、安全問題以及進度問題等。

因為水利工程項目的施工活動具有一定的規(guī)律性的，而導致施工風險的因素同施工活動本身也有著密切的關系，所以施工風險的發(fā)生以及影響也是有一定的規(guī)律性的，是可以被預測的[2]。本文采用層次分析法對施工風險進行分析及識別，并提出相應的風險控制措施。

1 層次分析法概述

層析分析法是風險評估方法的一種，其本質(zhì)上是一種層次權重決策方法。層次分析法主要是通過建立目標、準則、方法等層次模型，然后對于一個包含多個目標決策的難題加以分解，其首先是基于不同風險因素組成將問題加以分解，對于分解之后的問題再按照因素的隸屬關系加以分解，通過劃分為多個目標之后，再利用定性指標進行模糊量化計算，從而確定出層次單排序以及總排序，然后針對總目標確定相對優(yōu)秀的決策[3]。

在應用層次分析法對問題進行分析和研究時，需要遵循基本的步驟，首先需要構建起遞進的層次結構，在該步驟中，主要是將目標的決策劃分為多個層次，主要是依據(jù)實現(xiàn)目標所需要的階段進行劃分，一般層次可以被劃分為目標層、準則層和方案層。然后需要建立起相應的判斷矩陣，建立判斷矩陣的目的主要在于對同一層次內(nèi)的各個元素的權重進行比較，一般以標度的形式反映兩個元素相比較的重要程度，即可利用式（1）構建起相應的判斷矩陣A。

式中：Kij——方案Li與Lj相比較而言的重要標度；

n——方案層元素個數(shù)；

m——準則層元素個數(shù)[4]。

在完成了判斷矩陣的構建之后，即可進行層次單排序和一致性檢驗。在進行一致性檢驗時，需要引入一致性指標和隨機一致性指標，將二者的比值作為確定矩陣是否通過一致性檢驗的標準。如果比值小于0.1，則表明判斷矩陣通過一致性檢驗，否則需要對判斷矩陣進行相應的調(diào)整。最后一步是進行層次總排序和一致性檢驗，在通過計算得到各個元素相對于目標層的權重之后，然后就可以對各個元素對目標影響的重要性進行總的排列，并對最終得到的結果進行一致性檢驗，從而保證最終結果的準確性[5]。

2 基于層次分析法的水利工程施工風險識別

2.1 工程概況

案例項目水電站位于四川省阿壩州金沙江流域，工程正常蓄水位85m，水庫調(diào)節(jié)庫容為1.02 億m3，防洪庫容為2.54 億m3，總庫容3.59 億m3。該水利樞紐以發(fā)電為主，同時兼具防洪抗旱的功能。樞紐采用重力壩，壩體設計長度為98m，最大壩高58m。水電站裝機容量為7800kW。水電站主要包括導流工程、大壩工程、廠房工程、尾水渠、升壓站等工程。

2.2 評價指標體系的建立

結合項目的主要施工內(nèi)容，同時考慮到便于進行整體分析，對該項目施工過程中的各項風險因素進行分析，建立起如表1 所示的風險指標體系。根據(jù)對已有水電站建設過程的分析發(fā)現(xiàn)，圍堰工程、基礎工程、壩體工程、發(fā)電系統(tǒng)、施工技術、自然環(huán)境是對水電站施工造成影響的重要因素，其中圍堰工程、引水工程、基礎工程、壩體工程、發(fā)電系統(tǒng)是水電站的主要組成部分，施工活動主要圍繞這幾個部分展開，而施工技術、自然環(huán)境也是影響施工活動正常開展的重要內(nèi)部因素和外部因素，故選擇上述指標作為準則層。同時對于準則層的每一個因素，還有相應的更為具體的風險因素，故依據(jù)指標層建立相應的方案層。

表1 水電站工程施工風險因素指標體系

2.3 水電站施工風險評價

為構建起水電站施工風險的判斷矩陣，引入了1-9標度法來對單層內(nèi)部以及層次間各個風險因素的重要性進行比較，通過引入1-9 標度法，能夠定量地對于各個元素之間的重要性進行比較，從而便于判斷矩陣的構建。在引入1-9 標度法后，為了有效地對該水電站的施工風險進行評價，首先構建起了目標層和風險類型層的判斷矩陣，見表2。

表2 總風險層對于風險類型A-S判斷矩陣

對于表2 矩陣，經(jīng)過計算其最大特征根λmax=6.26，其一致性指標CI=-0.12，經(jīng)過查表得到其隨機一致性指標RI=1.32，則該判斷矩陣的檢驗系數(shù)-0.02，由于CR=-0.02 ＜0.1，因此表明上述矩陣具有良好的一致性。

同理，再針對準則層和方案層構建判斷矩陣，見表3～表5。

表3 準則層對于方案層S1-C判斷矩陣

對于表3 的矩陣，經(jīng)過計算其最大特征根λmax=2.99，其一致性指標CI=-0.005，經(jīng)過查表得到其隨機一致性指標RI=0.58，則該判斷矩陣的檢驗系數(shù)CR=-0.008，由于CR=-0.008 ＜0.1，這表明表3矩陣具有良好的一致性。

按照上述方法可計算得到表4 的判斷矩陣的檢驗系數(shù)CR=0，表明該矩陣也具有良好的一致性；

表4 準則層對于方案層S2-C判斷矩陣

按照上述方法計算得到表5 的判斷矩陣的檢驗系數(shù)CR＜0.1，表明該矩陣均具有良好的一致性。

表5 準則層對于方案層S3-C判斷矩陣

2.4 結果分析

根據(jù)前述判斷矩陣的構建，不難得到層次內(nèi)部以及層次之間各個指標的權重，從而表明了不同指標風險的相對高低，其中準則層的權重計算結果見表6，方案層的權重計算結果見表7。

表6 準則層風險因素權重

表7 方案層風險因素權重

通過上述計算不難發(fā)現(xiàn)，對于準則層，該項目最為重要的風險因素是基礎工程、壩體工程和施工技術。而對于具體的風險因素，最為重要的因素是兩段壩的澆筑，其次是基礎工程中的止水阻滲、壩基以及護坡。為了有效地保證施工質(zhì)量，應根據(jù)上述分析結果對這些風險因素加以控制。

3 水利工程施工風險控制措施

3.1 大壩施工控制措施

通過上述分析可知，大壩的施工質(zhì)量對于整個水電站的施工質(zhì)量有著至關重要的影響，也是較易產(chǎn)生質(zhì)量風險、安全風險的施工環(huán)節(jié)，因此大壩的施工質(zhì)量不容忽視。對于該項目而言，大壩采用大體積混凝土壩體，在施工前，必須要注重對施工方案的合理設計；在進行混凝土澆筑時，必須要預先將鋼筋綁扎到位、模板安裝到位、預埋件設置到位，并且對于倉位進行全方位地清理，保證倉面的清潔；在澆筑過程中，必須要注重對于大體積混凝土溫度的控制，合理地采用鋪設冷水管、預冷混凝土等措施降低大體積混凝土的溫度，避免溫度應力的產(chǎn)生對大壩混凝土的質(zhì)量造成影響；對于混凝土澆筑的分層也須嚴格按照施工方案進行，同時在實際施工過程中根據(jù)施工現(xiàn)場的具體情況進行相應的調(diào)整，確保大壩混凝土澆筑密實、振搗到位。這些措施能有效地控制因大壩施工因素導致的施工風險。

3.2 基礎工程施工控制措施

在該項目中，基礎工程除了傳統(tǒng)意義上的大壩基礎之外，還包含了止水阻滲工程、上護坡工程和下護坡工程，也就是說基礎工程施工控制的面更廣，施工難度更大。因此在施工過程中，必須注重質(zhì)量的控制，避免因基礎工程質(zhì)量問題使得整個水庫工程的施工風險增加。由于該項目的蓄水位和壩高都相對較高，所以在進行基礎工程施工過程中，必須要保證上護坡工程和下護坡工程的質(zhì)量。該項目上護坡和下護坡均采用混凝土護坡，在進行護坡施工時，首先必須要注意保證壩坡的平整，嚴格按照設計的坡比做好削坡、回填、碾壓等施工步驟，同時還需要確保坡面的密實度，并根據(jù)壩體平順的要求，可以采用臨水面削坡、背水面加覆土方的方式進行施工。其次，在對混凝土護坡進行澆筑過程中，必須嚴格防止混凝土出現(xiàn)離析、泌水等問題，盡量地將運距和運輸時間縮短，在澆筑過程中必須保證周角的盈實。同時，在進行壩基施工時，必須保證基巖的完整，避免因基礎的挖掘?qū)鶐r造成破壞。

4 結束語

本文主要利用層次分析法對于水利工程的施工風險進行了分析，結合水電工程實例建立起相應的評價指標體系，對其施工風險進行評價，并依據(jù)評價的結果，對施工風險加以識別。

本文針對大壩施工和基礎工程施工等兩個主要影響因素提出了相應的控制措施：（1）大壩施工前作好施工方案的合理設計，施工過程做好各環(huán)節(jié)的施工質(zhì)量控制，確保大壩混凝土澆筑密實、振搗到位，從而有效地控制施工風險；（2）由于該項目的蓄水位和壩高都相對較高，基礎工程施工過程須保證上護坡和下護坡工程的質(zhì)量，另外，還要保證基巖的完整。

總之，對以上主要施工風險因素進行控制，可有效地保障施工人員的安全以及水利工程建設活動的正常開展。