基于FAHP的地連墻施工技術風險評價研究

周 蕾

(華東交通大學土木建筑學院，江西 南昌 330013)

基于FAHP的地連墻施工技術風險評價研究

周 蕾

(華東交通大學土木建筑學院，江西 南昌 330013)

利用風險分析結構法對地連墻施工進行風險識別，結合層次分析法、Delphi法和模糊數學理論，建立了風險因素集，確定各因素權重和評判矩陣，構建出模糊評價模型，并以武漢地鐵車站地連墻工程為例，驗證了該風險評價方法的實用性。

模糊層次分析法，地連墻施工，技術風險，風險評價

0 引言

地連墻因其剛度大，能承受作用于墻面上的側壓力、具有擋水防滲功能，施工振動小、噪聲小、占地少，對鄰近建筑物和地下管線的影響相對較少，且可以兼作地下車站結構的一部分，成為地鐵施工過程中常用的深基坑作業的圍護結構，而其施工一般場地狹小、工程技術要求高、施工工序復雜等不確定性風險因素多，因此有必要對地鐵車站地連墻施工過程進行風險識別、分析和評價。

目前國內對基坑工程風險多是進行整體宏觀性研究，龍小梅、陳龍珠[1]用故障樹法對基坑排樁支護結構、放坡開挖進行研究，找出其潛在風險因素，證實該法在基坑工程中的可行性。謝雄耀、杜軍[2]提出基于層次分析樹的概率估價方法用于定量風險的分析。杜修力、高云昊等[3]把網絡分析法應用到地下工程風險評估中，運用MATLAB對各風險因素的判斷矩陣及加權矩陣進行分析和運算。雖然許多學者針對基坑工程的風險研究得出了許多成果，但對基坑工程施工技術風險控制的研究并不多，徐志發[4]探討在富水、軟土、含砂土層條件下超深地連墻的施工風險控制，但沒有定量與定性結合分析標準體系層間的非序列關系。因此，本文從實際出發，結合地連墻工藝特點，運用層次分析法、Delphi法和模糊數學理論，對地連墻施工的主要技術風險進行綜合評價。

1 地下連續墻施工風險評價體系的構建

1.1 建立風險因素集

由于車站地質狀況的差異、開挖深度及墻體厚度的不同，地連墻施工風險存在差異。根據模糊層次分析法構建層次結構模型，將施工技術風險分為三個層次：影響地連墻質量的風險評估層為目標層(A)，影響因素作為準則層(B)，施工中事故層為(C)，如圖1所示。

1.2 確定評語集

評語集是對評判對象做出的各種評價結果組成的集合，記為：

V={V1,V2,V3,V4,V5}[5]。

其中，V={風險極大，風險較大，風險一般，風險較小，風險很小}。

1.3 構建模糊互補判斷矩陣

建立風險因素層次模型后，要構造各層次元素的模糊矩陣。本文采用一個因素與另一個因素相比的重要程度的定量比較，從而得到模糊判斷矩陣。用九標度法做出因素間的數量標度，如表1所示。

表1 因素間的數量標度

依據表1因素間的數量標度，設風險因素為a1,a2，…，an，將其兩兩相互進行比較并組合構成模糊判斷矩陣：

A=(aij)n×n

(1)

矩陣A滿足模糊互補矩陣的條件：(aij)+(aji)=1，因此，判斷矩陣A是模糊互補判斷矩陣。

對A矩陣的各行求和：

(2)

引入數學變換：

(3)

將式(2)代入式(3)得模糊一致性矩陣R：

R=(rij)n×n

(4)

對矩陣R進行和歸一處理，得到因素排序向量W：

W=(W1,W2,…,Wn)T

(5)

W矩陣是模糊判斷矩陣A的重要性權重向量，W滿足：

(6)

(7)

其中,i=1,2,…，n且Wi≥0。

則判斷矩陣A的特征矩陣為W*：

W*=(Wij)n×n

(8)

1.4 模糊互補判斷矩陣一致性檢驗

在實際工程應用中，某一層次的風險因素較多，模糊判斷矩陣會出現不一致的情況，這就需要專家給出判斷信息，直至模糊互補判斷矩陣達到一致性為止。本文選用的檢驗標準是模糊判斷矩陣和其他特性矩陣的相容性指標。設模糊判斷矩陣A和B，則有A與B的相容性指標I(A,B)：

(9)

當相容性指標I(A,W)≤α時(α為決策者的態度)，則認為判斷矩陣滿足一致性。決策者的態度α取值越來越小，表明決策者的一致性要求越來越高。一般取α=0.1。

1.5 計算組合權重排序

上一層A包含n個風險因素A1,A2,…，An，其在本層所占的權重分別為a1,a2，…,an，下一層B包含m個風險因素B1，B2，…，Bn，它們對于因素Aj的層次單排序重要權重分別為bj1，bj2，…，bjm(假如在實際工程中，Bk與Aj無聯系，那么bjk=0)。B層總權重向量(b1，b2，…，bn)可按照式(10)來計算：

(10)

其余層的權重也按照這樣的方法逐層計算，直到最底層為止，可以得到所有風險因素相對于目標層的權重排序，實現所有影響因素的重要性排序。

1.6 模糊綜合評價

根據模糊層次分析模型，由低層向高層確定權重分配并進行高層的綜合評價，最后將評價結果具體量化，作為最終的評價結果，用W*1表示。

W*1=W×VT

(11)

一般認為，當W*1<0.3時，風險較低；當0.30.7時，風險較高[6]。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

武漢市軌道交通6號線武勝路站位于漢口區中山大道與武勝路交叉路口，采用整體式鋼筋混凝土箱形框架結構，采用地下連續墻+內支撐系統支護，明挖法施工。基坑總長144 m，車站標準段基坑寬22.5 m、基坑深度約為23.99 m，基坑開挖面積約3 350 m2。

2.2 地下連續墻施工風險評價

對類似項目的專家進行問卷調查，分析比較準則層各因素的重要性程度，判斷出模糊互補判斷矩陣，并將各因素間模糊互補矩陣轉化為模糊一致性矩陣，如表2所示。

根據計算結果可看出，組合權重值W=(0.369，0.24，0.227，0.174)，即為鋼筋混凝土風險B2，地面沉降B3，坍塌鼓包B4，滲透漏水B1。

目標層評價指標對于評語集及權重值計算可得:

W*1=W×VT=(0.369 0.24 0.227 0.174)×(9 7 5 3)T=5.749 8。則地連墻施工過程的技術風險值介于5～7之間，風險程度為中等風險。因此在地連墻的整個施工過程中，應按照上述排序來進行重點控制，預防質量偏差的產生，從而實現對基坑工程風險的控制。

表2 模糊互補判斷矩陣與模糊一致性矩陣

3 結語

1)模糊層次分析法在分析目標重要性程度時，減少了主觀因素的影響，有效地保證了結果的可靠性，工程實例分析結果表明了該模型的適用性；本實例工程評價結果表明：影響地連墻的風險因素主要是澆筑混凝土和吊放鋼筋籠的風險。

2)由于地下連續墻工程施工過程工序極為復雜，涉及風險因子極多，獲得全面、完整、準確的工程客觀數據難度較大，使得風險分析評價主要依靠主觀估計。本文在風險識別的基礎上提出了一種基于層次分析法、Delpli法和模糊理論相結合的風險評價方法，偏于實際的角度建立的風險模型，理論的系統科學性還有待進一步完善。

[1] 龍小梅，陳龍珠.基坑工程安全的故障樹分析方法研究[J].防災減災工程學報,2005,25(4)：363-368.

[2] 謝雄耀,杜 軍.非開挖施工中風險概率估價方法分析[J].地下空間與工程學報，2006,2(1)：70-73.

[3] 杜修力，高云昊，張明聚，等.網絡分析法及地下工程分析中的應用[J].土木工程學報，2010(43):353-357.

[4] 徐志發.超深地下連續墻施工關鍵技術及風險控制[J].隧道與地下工程，2010,28(5)：95-98.

[5] Dorota Kuchta.項目風險評估中模糊數的應用研究[J].項目管理國際學報，2001,19(5)：305-310.

[6] 李伯勛，歐 莉.模糊層次分析法在高速公路特許經營項目風險評價中的應用研究[J].2006，31(6)：96-98.

Based on Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP) to connect the wall construction risk assessment research

Zhou Lei

(InstituteofCivilEngineeringandConstruction，EastJiaotongUniversity，Nanchang330013，China)

This paper using the method of risk analysis of the structure on the risk identification, combined with Analytic Hierarchy Process (AHP), Delphi method and fuzzy mathematics theory, establish risk factors set, determine the factor weights and evaluation matrix, build a fuzzy evaluation model. Paper in Wuhan subway station to the wall, for example, the risk assessment method was verified according to the results for the risk response measures in the process of underground continuous wall construction.

Fuzzy Analytic Hierarchy Process (FAHP), wall construction, technical risk, risk assessment

2015-01-06

周 蕾(1988- )，女，在讀碩士

1009-6825(2015)08-0241-03

TU712

A