基于模糊層次分析法的公路橋梁施工安全風險評價研究

崔鋼+吳鳳平+李明孝+王瑋

[摘要]文章根據公路橋梁工程施工的實際情況，邀請相關專家集中研究分析，構建了公路橋梁施工安全風險評價指標體系；然后運用層次分析法確定該指標體系中各個評判因素的權重；最后運用二級模糊綜合評判，結合專家評分，計算出公路橋梁施工安全風險的綜合得分，并得到了新華高架橋施工安全風險等級。經過工程實踐證明，基于模糊層次分析法的施工安全風險評價方法，既能夠表現評價因素的模糊性，還能夠減小因主觀因素造成的誤判，將此方法運用于公路橋梁施工安全風險評價工作中，有著積極的現實意義。

[關鍵詞]施工安全風險；層次分析法；模糊綜合評判

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.046

施工安全風險指的是，在工程建設實施過程中，由于受到各類不確定因素的影響，可能導致安全事故發生，并造成人身傷亡或者財產損失。由這個定義可見，公路橋梁施工安全風險包括兩方面的內容：一方面是安全事故發生的概率，另一方面是安全事故發生后造成的人員傷亡或者財產損失。[1]

公路橋梁是我國社會主義市場經濟發展的重要基礎設施，公路橋梁建設是一項關系國民經濟發展的重要基礎性建設。但是，它本身具有投資規模大，建設周期長，項目參與主體多，受自然條件影響顯著等特點，使得公路橋梁工程建設過程中隱藏著很多影響施工安全的風險因素。同時，也就意味著公路橋梁工程各參與方會面臨很多不可避免的施工安全風險，如不加以防范，就有可能引發施工安全事故，造成人員傷亡和財產損失，影響工程建設的順利進行，甚至造成嚴重的不利社會影響。[2]

因此，這就要求相關學者對公路橋梁施工安全風險開展深入研究，并建立適當的評價模型，識別出公路橋梁建設過程中面臨的施工安全風險因素，計算出它們的重要程度，最終得出整體的安全風險等級，為下一步的安全風險控制提供基礎。

1 公路橋梁施工安全風險因素識別

影響公路橋梁施工安全的風險因素貫穿于施工過程中的各個方面，筆者所在的課題組經過調查已建工程的安全風險資料，組織專家進行分析論證，最終從以下六個方面研究施工安全風險隱患：人工材料機械設備方面、施工技術方面、勘察設計方面、組織管理方面、環境條件方面、交通方面，并識別出了這六大方面所包括的主要施工安全風險因素，如表1所示。

本文是站在施工總承包方的角度來考察公路橋梁施工安全風險的。

2 模糊層次分析法的基本概念

層次分析法（AHP）是美國系統工程學家Thomas L.Saaty教授于20世紀70年代初提出的一種簡單、實用、高效的多準則決策方法。層次分析法把一個復雜問題分解成若干組成因素，并按照組成因素之間的支配關系，構建層次結構；然后用兩兩對比的手法確定各個組成因素的重要性。層次分析法的整個過程體現了人類決策思維的典型特征，即分解、判斷和綜合，并通過較為固定的模式使這一決策思維過程規范化。[3]

層次分析法特別適宜于解決系統中一些因素缺少數據支持或者很難使用定量分析方法處理的帶有個人喜好的決策問題，因此，該方法被廣泛運用于風險評價領域。

在進行風險評價時，需要多位專家就同一個評價因素對各個事物進行打分，這樣每位專家都會得出不同的評判結果，所以，評判結果已經無法用一個數值來表示，而是一個需要用文字來描述的模糊的概念了，這時，就要將層次分析法和模糊綜合評判結合起來，組成模糊層次分析法，并使用該方法，給對象進行綜合評價。

本文中的風險評價指標體系分為兩個層次（如表1所示，準則層和指標因素層），因此，需要使用二級模糊綜合評判。[4]

層次分析法和模糊綜合評判的基本原理，在很多學術著作中都有詳細講解，本文不再贅述，有興趣的讀者可以閱讀孫宏才教授的《網絡層次分析法與決策科學》一書。

本文所用的風險評價方法的大致流程如下：①建立包含兩個層次的評價因素集合；②構建比較判斷矩陣，確定各個評價因素所對應的權重；③建立模糊綜合評判結果的備擇集；④進行一級模糊綜合評判；⑤進行二級模糊綜合評判；⑥對評判指標進行綜合處理，得出所評價對象的最終風險等級。具體的計算步驟在下一章的案例分析中為讀者詳細講述。

3 案例分析

3.1 工程概況

本文所選取的實際工程為廣清高速改擴建工程新華高架橋，新華高架橋屬于廣清高速公路改擴建工程的一部分。根據施工圖設計，將舊橋拆除后，改建為雙向八車道高架橋，全長1006米，設計行車速度100km/h。本工程存在以下施工難點：①地質條件不良，巖溶（又稱咯斯特地貌）是本項目區域內主要的不良地質，大多數樁位下面都存在不同大小的溶洞。②氣候條件惡劣，主要表現為雨量充沛，空氣潮濕，氣溫較高，影響施工。③施工技術復雜，采用了旋挖成孔灌注樁，支架現澆法，架橋機施工法等多種復雜的工藝。④管理難度大，參與建設的單位眾多，工人素質不一。⑤施工與交通相互干擾，由于是改擴建工程，在施工過程中還要保持既有交通的通暢，現場施工與道路交通經常相互干擾，給施工安全帶來較大隱患。[5]

針對新華高架橋施工安全風險的特點，下文將使用模糊層次分析法來確定各個風險因素（即表1中的評價指標）的權重。

3.2 運用層次分析法確定各評價因素的權重

（1）邀請業主和監理方的專家對各個因素進行兩兩對比評判，根據專家評判結果，構造出7個評判矩陣，分別是各類風險因素對比矩陣F0，人材機類風險對比矩陣F1，施工技術類風險對比矩陣F2，勘察設計類風險對比矩陣F3，組織管理類風險對比矩陣F4，環境條件類風險對比矩陣F5，交通類風險對比矩陣F6。

專家組對準則層的人材機、施工技術、勘察設計、組織管理、環境條件、交通6類因素進行兩兩對比，最終構建出各類風險因素對比矩陣F0：

（2）解出評判矩陣F0到F4的最大特征根λmax及其對應的特征向量Wi，并做一致性檢驗，結果見表2。

由上表可知，各個 CR均小于0.1，故各矩陣均滿足一致性檢驗。

3.3 建立備擇集并邀請專家評分

建立備擇集V={很高，較高，中等，較低，很低}={9，7，5，3，1}

在從業主單位、設計院、監理單位、施工單位選出的專家庫中，隨機邀請甲、乙、丙、丁、戊五位專家，對新華高架橋施工安全風險關于指標因素層的19個評價因素進行打分，所打的分數是從備擇集中選擇的。專家評分表見表3：

根據上文的計算分析，新華高架橋施工安全風險評價綜合得分為6.221，介于較高的風險水平和中等的風險水平之間，因此，各建設參與方需要采取積極措施，來預防和控制施工安全風險。

4 結 論

本文首先分析了公路橋梁工程建設的實際情況，識別出了公路橋梁工程施工過程中存在的影響安全的風險因素，并據此構建了公路橋梁施工安全風險評價指標體系，進一步建立了基于模糊層次分析法的風險評價方法，并將該方法運用到工程實踐中，對新華高架橋的施工安全風險進行綜合評價，運用層次分析法確定指標體系中各評價因素的權重；最后運用二級模糊綜合評判，結合專家評分，計算出新華高架橋的安全風險綜合得分，從而確定新華高架橋的安全風險等級。通過以上方法，將專家的主觀判斷，轉化為用數字形式表現的定量分析，以便客觀準確地評價公路橋梁施工安全風險，將此方法運用于公路橋梁工程的安全管理和綜合治理，是合理可行的。[6]

參考文獻：

[1]陳赟.工程風險管理[M].北京：人民交通出版社，2008：5-7.

[2]交通運輸部工程質量監督局.公路橋梁和隧道工程施工安全風險評估制度及指南解析[M]. 北京：人民交通出版社， 2011： 101-108.

[3]孫宏才，田平，王蓮芬.網絡層次分析法與決策科學[M].北京：國防工業出版社，2011：51-67.

[4]朱順泉.管理科學研究方法[M].北京：清華大學出版社，2007：206-215.

[5]王海軍，劉勇.土木工程事故分析和處理[M].北京：機械工業出版社，2015：3-7.

[6]袁劍波， 崔鋼， 符秋生， 等.基于網絡分析法的公路橋梁施工安全風險評價研究[J].科技進步與對策：2014，31（11）：96-100.