基于AHP-CVM和云模型的富水軟土地層深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

［摘要］在沿海城市進(jìn)行工程建設(shè)，豐富地下水、軟弱地層等不良地質(zhì)條件和城市既有市政、民用設(shè)施等復(fù)雜環(huán)境的共同影響，給深基坑工程施工帶來(lái)極大的風(fēng)險(xiǎn)隱患。為解決基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中指標(biāo)不確定性大、結(jié)果模糊性高等難題，提出了基于層次分析法（AHP）-變異系數(shù)法（CVM）和云模型的富水軟土地層深基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估方法。以廣東湛江原匯花園基坑工程為例，通過(guò)工程風(fēng)險(xiǎn)分析（WBS-RBS）識(shí)別了典型風(fēng)險(xiǎn)因素并建立了二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用AHP和CVM結(jié)合方法實(shí)現(xiàn)了評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的主-客觀組合賦權(quán)，構(gòu)建了基坑施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估云模型，計(jì)算得到了基坑施工風(fēng)險(xiǎn)大小的定量化分級(jí)評(píng)價(jià)及影響程度的精細(xì)刻畫(huà)，提升了評(píng)價(jià)結(jié)果的可靠性，可為施工安全及風(fēng)險(xiǎn)防范提供理論支撐。

［關(guān)鍵詞］深基坑；施工安全風(fēng)險(xiǎn)；AHP-CVM；云模型

城市復(fù)雜地質(zhì)條件、敏感周邊環(huán)境給深基坑施工帶來(lái)極大的安全風(fēng)險(xiǎn)和控制難度。為準(zhǔn)確評(píng)估潛在風(fēng)險(xiǎn)隱患，廣大學(xué)者結(jié)合大量工程案例開(kāi)展了風(fēng)險(xiǎn)概率預(yù)測(cè)[1]、風(fēng)險(xiǎn)因素辨識(shí)[2]、風(fēng)險(xiǎn)分析控制[3]等研究。為更精準(zhǔn)刻畫(huà)其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，模糊綜合評(píng)判[4]、IOWA算子法[5]、熵權(quán)可拓理論[6]、云模型[7]等模型方法也逐漸得到應(yīng)用。

本文依托典型基坑工程，構(gòu)建了基于層次分析法—熵權(quán)法以及云模型的分級(jí)評(píng)價(jià)模型，開(kāi)展了施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)估，提出了風(fēng)險(xiǎn)管控及安全施工技術(shù)措施。

1 基于層次分析（AHP）-變異系數(shù)（CVM）和云模型的評(píng)估分級(jí)理論

1.1 組合評(píng)價(jià)模型構(gòu)成及分析流程

基于AHP-CVM和云模型的施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型，首先識(shí)別主要風(fēng)險(xiǎn)因素及風(fēng)險(xiǎn)事件，按其大小和內(nèi)在聯(lián)系篩選建立相應(yīng)的指標(biāo)體系；通過(guò)層次分析法（AHP）對(duì)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予主觀權(quán)重，再通過(guò)變異系數(shù)法（CVM）對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)賦予客觀權(quán)重，后通過(guò)拉格朗日乘子法對(duì)二者的權(quán)重進(jìn)行組合，得到各項(xiàng)指標(biāo)的綜合權(quán)重。通過(guò)云的數(shù)字特征確定不同評(píng)價(jià)指標(biāo)對(duì)應(yīng)不同施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的隸屬度，最終利用評(píng)判指標(biāo)的權(quán)重與各指標(biāo)的隸屬度的乘積得到各分項(xiàng)工程及整體施工的最終隸屬度，從而判定基坑工程項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，并提出管控措施。組合評(píng)價(jià)模型及操作流程如下圖1所示。

1.2 層次分析法（AHP）

首先建立指標(biāo)結(jié)構(gòu)層次模型，將評(píng)價(jià)的一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的相關(guān)信息進(jìn)行采集，構(gòu)建層次分析圖。然后，構(gòu)造判斷矩陣，用成對(duì)比較法和1-9標(biāo)度，構(gòu)造各層對(duì)上一層各因素的判斷矩陣。再次計(jì)算權(quán)向量并做一致性檢驗(yàn)，對(duì)應(yīng)于判斷矩陣的最大特征值λmax和特征向量，計(jì)算的一致性指標(biāo)CI和一致性比率CR，將特征向量經(jīng)歸一化后得到主觀權(quán)重W。其中：