基于AHP的大型交叉施工風險評估

柯正雄 王蕊

摘要： 大型交叉在施工過程中由于風險源和施工內容的多樣性以及需要在同一時間對不同區域的施工同時管理等問題，使其在施工階段中的風險管理較為困難。也常使管理者對于此類施工管理疲于應對。本文結合大型交叉施工風險的特點，對大型交叉施工風險評估的方法和程序進行介紹。論文以風險分析的過程為主線，通過運用層次分析法對大型交叉施工過程進行風險分析，為風險管理著提供依據。

Abstract： Risk management of large overpass is more difficult during the construction phase， because of the diversity of sources risk and construction contents and the need for different regions of the same construction management issues at the same time. Managers often make for such construction management struggling to cope. This paper combined with large-scale cross-construction risk characteristics describes the methods and procedures for risk assessment about construction of large overpass. This paper analyzes the construction risk of large overpass by Analytical Hierarchy Process and provides the basis for risk management.

關鍵詞： 大型交叉施工風險；AHP；風險識別；風險事件

Key words： construction risk of large overpass；AHP；risk identification；risk events

中圖分類號：TU714 文獻標識碼：A 文章編號：1006-4311（2016）05-0021-03

0 引言

大型立體交叉是造價非常高而且風險相對較多的工程。大型立體交叉的施工與經濟、技術、組織、管理等各方面都有密切的關系，這決定了在施工期間，項目將面臨諸多的不確定性因素的影響，這也導致了施工期間的風險較多且施工階段成為整個周期中最脆弱的環節。這些不確定性如果不能得到有效的識別、積極的預防或處理，將會導致人身事故、經濟上損失甚至項目本身的失敗，造成巨大的損失。因此大型交叉施工階段的風險管理就相當重要。論文對采用AHP[1]對大型交叉施工期風險對進行評估。盡量減少大型交叉施工作業中可能出現的事故而造成的人身以及經濟損失。

1 基于AHP的風險概率評估方法

大型交叉施工期風險評估是在風險識別的基礎上，運用理論和分析方法，對施工風險的發生概率及其造成的后果進行分析和估計，從而估算施工期風險的大小。現有風險后果估計方法大致可分為定性和定量兩種方法。定性估計法是指采用定性的指標或方法來估計和描述風險后果的大小或損失的嚴重程度，如采用“嚴重、一般、輕微”等分級指標來估計風險后果[2] 。它是一種較為常用的后果估計方法。定量估計法指采用定量的計算方法或量化的指標來衡量和描述風險后果的大小或損失的嚴重程度。本文采用層次分析法[3]（Analytical Hierarchy Process）進行風險概率評估。

①首先建立遞階層次結構模型，如圖1所示。

②對同一層次的各元素關于上一層次中某一準則的重要性進行兩兩比較，構造兩兩比較判斷矩陣，如圖2所示。

其中關于如何確定aij的值，Saaty等建議引用數字1～9及其倒數作為標度。表1列出了1～9標度的含義：

③由判斷矩陣計算被比較元素對于該準則的相對權重，并檢驗一致性。

④通過以上過程，得到的僅僅是一組元素對其上一層中某元素的權重向量，而最終是要得到各元素對于總目標的相對權重，特別是要得到最底層中各方案對于目標的排序權重，即所謂“合成權重[4]”，從而進行方案選擇。

2 工程實例

施工階段安全風險評估目標對施工過程中可能存在的安全風險進行評估然后制定、完善安全風險控制措施。風險評估[5]的主要對象包括施工階段的高度和極高風險源、條件發生重大變化的風險源及采取重大技術變更的相關風險。本文針對邢衡高速公路橋梁建設中存在重大風險因素，結合對施工單位、設計單位等調研資料的總結，對棗園樞紐互通進行施工風險評估[5]，下面僅對互通中的一座立交橋進行風險評估。

2.1 風險因素辨識[6]統計

根據棗園樞紐互通中立交橋的具體情況，結合調研組對檢查表等資料的整理，最終確定主要安全風險事件[7] 為：坍孔、高空墜落、物體打擊、支架失穩、火災或洪災等災害。

根據調查結果，對以上各風險事件的風險因素進行辨識。

①坍孔：工程地質入 水文、施工方法、支護情況監控量測、施工管理。

②高空墜落：施工方法、防護情況、輔助施工措施、施工管理。

③物體打擊：施工方法、防護情況、輔助施工措施、施工管理。

④支架失穩：工程地質與水文、監控量測、工程地質勘查、支護方案、施工期防排水、施工管理。

⑤火災或觸電：天氣環境、監控量測、安全意識、施工方法、施工管理、防護措施。

⑥施工機械傷害：施工方法、施工管理、防護措施。

2.2 風險事件概率等級評定

通過專家調查法，對棗園樞紐互通中立交橋存在風險因素、風險事件和風險后果，進行了匯總，計算各風險事件的風險因素的發生概率。表2為棗園樞紐互通某匝道橋坍孔事件發生的概率，查閱《公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南》得到橋梁施工中坍孔事故發生的概率等級。

經過事故樹計算可得坍孔事故發生的概率P=0.019，查閱《公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南》[8]得到立交橋施工中坍孔事故發生的概率等級為3級。其余風險事件因素發生概率不再詳細列出計算過程，只給出結果如下，高空墜落事故發生的概率P=0.027；物體打擊事故發生的概率P=0.022；支架失穩事故發生的概率P=0.023，火災、洪災等事故發生的概率P=0.022；施工機械傷害事故發生的概率P=0.028；參考《公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南》所有事故發生的概率等級均為3級。

每個風險事件都會造成人員傷亡、經濟損失、 工程質量、工期延誤、環境影響，經計算立交橋施工中各種損失的等級及權重，確定不同風險事件的總損失等級如表3。

2.3 棗園樞紐互通項目重大風險權重計算

通過對棗園樞紐互通施工階段風險等級的評價，該橋梁不存在“IV級、極高”等級的風險，坍孔、高空墜落、物體打擊、支架失穩、火災觸電的最高風險等級為“III級、高度”[9]。

采用層次分析法計算重大風險相對于總體風險的權重，計算如下：

通過計算得最大特征值對應特征向量：

W=[0.0347，0.3532，0.3100，0.1991，0.0651，0.0379]

單排序判斷矩陣分析結果如下：λmax=6.522，代入一致性指標公式得：CI=（λmax-n）/（n-1）=（6.522-6）/（6-1）=0.104；

而一次性比例：CR=CI/RI=0.104/1.26=0.083<0.1，因此，矩陣滿足一致性判斷。

2.4 總體風險計算

采用加權平均法，并結合各項重大風險風險等級，對總體風險進行計算。

根據最大隸屬性原則，W=[0.0347，0.3532，0.3100，0.1991，0.0651，0.0379]中，最大值為0.3532，高空墜物和物體打擊安全隱患較大，說明施工過程中存在高風險。

3 總結

大型交叉施工期風險管理是由對地質因素了解的局限和客觀因素的多變以及所決定的，施工前需制定坍孔、支架失穩、高空墜落、火災或觸電、物體打擊、施工機械傷害的風險處置預案，做好風險事故的應對方案，同時根據實際情況對施工過程中的風險進行二次評估；處理好施工期的風險事件對整體項目造成的不良后果和損失，要以合理的成本保證安全、可靠地實現預定目標。

參考文獻：

[1]許樹柏.層次分析法原理[M].天津：天津大學出版社，2010.

[2]高雪磊.高速公路橋梁施工風險評估優化研究[D].長安大學，2012.

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[4]馬農樂，趙中極.基于層次分析法及其改進對確定權重系數的分析[J].鄭州：水利科技與經濟，2006（11）：732-734.

[5]項貽強，吳強強，張婷婷.基于AHP-FCE模型的橋梁設計風險評估研究[J].土木工程學報，2010（S2）：171-177.

[6]婁峰，何勇.公路橋梁工程施工重大危險源清單研究[J].公路交通科技（應用技術版），2009（12）：183-184.

[7]湯紅霞.基于AHP的橋梁施工風險識別[J].公路交通科技（應用技術版），2011（04）：188-191.

[8]《中華人民共和國交通部公路橋梁和隧道工程設計安全風險評估指南》.

[9]彭可可，F. Necati. Catbas，萬志勇.橋梁工程設計的綜合安全風險評估法研究[J].華東交通大學學報，2013（04）.