基于層次分析和可拓學的公路爆破安全性評價

楊波　黎永健

摘要：文章以某公路爆破施工工程為例，分析了該工程周邊環境、地質巖性、爆破方案，提出了利用層次分析法與可拓學相結合的方法，綜合地對該公路爆破施工工程進行了安全性評價。結果表明該方法為爆破施工的安全進行提供了科學依據和指導，提高了安全防護的有效性。

關鍵詞：層次分析法;可拓學;安全性等級;公路爆破

中國分類號：U416.1+13文章標識碼：A100384

0 引言

隨著我國基礎建設的深入，在建設過程中經常性地會采用爆破施工的方法進行施工。爆破施工在保障施工進度、成本控制等方面有著巨大優勢，但是爆破施工因其特殊性也附帶了許多的危害，如爆破振動、爆破飛石、爆炸沖擊波、有毒氣體等，因此在進行爆破施工時也需要采取嚴格的防護措施保證施工安全。為了使得防護措施更有針對性，在節約成本的同時提高保護效果，并促進施工單位的技術水平和安全意識水平的整體提升，在爆破施工前，提前進行安全性評價和對策研究對爆破施工工作有著重要指導意義和經濟價值。通過對公路爆破的特點及規律的總結研究，能夠為同類型的爆破施工作業提供參考依據和工程經驗，對我國基礎建設工程的推進也有著積極的意義。

公路工程建設中的露天爆破往往會因為環境的特殊性而產生新的問題，因此公路露天爆破的安全性評價和對策研究一直以來都是爆破施工的重要研究方向。雖然安全評價的方法有很多種，但是過去較為普遍的研究方法都是提前選定能夠影響露天爆破安全的評價指標，再利用量化評價的方法構造出該次評價的評價體系。事實上露天爆破安全性的影響因素是多種多樣且相互作用的，它們當中有些是能定量的指標而有些是只能定性的指標，同時它們之間有相互加強也有相互削弱的情況出現，并且根據現場實際情況需要進行重點防護的有害因素并不相同，即影響因素具有不確定性和復雜性等特性，這就要求對爆破進行安全性評價時需要采用動態的方法進行評價。過去，相關學者對此進行了大量的研究，采用的方法有層次分析法（AHP）[1]、未確知測度模型[2]、事故樹分析法[3]、模糊數學法[4-5]等。雖然所采用的方法并不相同，但所采用的評價指標都是靜態的，與爆破現場的動態變化并不完全相符，存在著一定的誤差和局限性，有待更進一步地完善。為了能夠更好地處理評價指標中存在的不相容甚至矛盾的情況以及不同類型指標（定性與定量）的問題，本文采用我國學者蔡文[6]、楊春燕等人創立的可拓學對此類問題進行研究分析。

1 公路爆破評價指標的確定

本文將層次分析法與可拓學相結合用于公路路基爆破的安全性評價當中，以工程地質條件、周邊環境因素、施工過程這三個類型的因素三位一體地考慮其對爆破施工安全性的影響，并結合《爆破安全評估規范》（T/CSEB0009-2019）選出評價指標（見表1），建立一個較為全面的綜合評價模型，對爆破施工的安全性進行綜合評價。以融水至河池高速公路二分部工程為例，項目跨越1縣3鎮和數個村屯，沿線地方關系和情況錯綜復雜，主線全長28 km。為保證項目安全高效有序推進，項目部邀請專家對工程地質條件、周邊環境因素、施工階段這三類因素進行了安全評估。

1.1 評價等級標準

專家根據地勘資料及土工實驗對巖體特性采用十分制進行定量打分，根據各自經驗對周邊環境因素以及施工階段進行定性打分，打分結果如表2所示。

根據專家多年行業經驗將安全性等級分為1、2、3、4、5五個等級，分別對應安全性高、較高、一般、較差以及不安全。則對應評價指標的分級標準見表3。

1.3 層次分析法確定權重

層次分析法通過將多個指標進行定性和定量的描述，實現較為科學合理的優選方法，通過建立指標結構模型和構造，判斷矩陣進行排序和一次性檢驗得出的最終比選結果[7]。

按照制定的指標模型，將指標層中的指標進行兩兩比較，比較標度選擇常用的1～9標度法，則比較標準如表5所示。

通過以上步驟構建判斷矩陣B，求解其特征向量W與其最大特征根λ。

層次分析法中將一致性指標定義為CI=[SX（][WTBX]λ-n[]n-1[SX）]，其中n代表判斷矩陣階數，CI=0時具有完全一致性，CI的取值越小則說明其效果越好，反之則越差。當CI的取值符合要求時，便能夠確定各層次中評價指標的權向量從而得出指標權重W。

針對本工程進行層次分析法分析后，得出指標C1-C9對應的權重為：[0.017 7，0.032 3，0.017 7，0.258 4，0.118 8，0.059 1，0.118 8，0.258 4，0.118 8]。

2 可拓學模型的建立與運用

可拓學是建立在基元理論和可拓論的基礎上的，其基本單位為物元。將事物N作為對象，C作為其特征，同時規定N關于C的量值為V，則可用R={N，C，V}為基本元對事物進行描述，N、C、V即是構成物元M的三要素。

2.1 構造物元

3 評價結果

根據層次分析法所得出的指標權重向量W=[0.017 7，0.032 3，0.017 7，0.258 4，0.118 8，0.059 1，0.118 8，0.258 4，0.118 8]，利用式（8）可計算出待評物元的單因素關聯度，結果見表6，為更好地得出公路爆破安全性評價結果，利用式（9）求得綜合關聯度，結果見表7。

只從單因素關聯度來分析，當以不同因素作為考慮對象時，其安全性是完全不同的，例如以爆破方案作為考慮對象那么其屬于安全性較高的等級，不難看出單因素關聯度因只考慮了單個指標的影響而不能全面反映出整個項目的安全性問題，而通過綜合評價就能更科學直觀地評定本次爆破工程項目的安全性，這也符合現場實際情況。

4 結語

（1）將層次分析法與可拓理論相結合，在作公路爆破安全評價時是科學有用的，且能夠避免單用層次分析法進行評價導致結果過于主觀的缺陷。

（2）根據本次進行的安全性評價結果，本次公路爆破工程的安全性為第5級（差），即本次爆破工程的風險性較高。

（3）本次對爆破施工作業安全性影響的主要因素是周邊環境過于復雜，因此建議在環境情況嚴峻的地方，能不采用爆破施工的就不采用爆破施工，對于特殊情況一定要爆破施工的，在施工作業過程中必須進行嚴格監管、全程監控、實時反饋，嚴格把控爆破施工設計，嚴格要求施工作業人員，爆區覆蓋炮被的同時壓上沙石袋，確保施工過程的規范合理，嚴格防護，以保證施工安全順利進行。

參考文獻：

[1]周 強，廟延鋼，張智宇，等.基于AHP的爆破安全評價指標體系及權重賦值研究[J].云南冶金，2008（2）：17-21.

[2]陶鐵軍，蔡建德，張光權，等.未確知測度模型在爆破工程安全評價中的應用[J].中國安全生產科學技術，2011，7（12）：108-111.

[3]王丹丹，池恩安，詹振鏘，等.爆破飛石產生原因事故樹分析[J].爆破，2012，29（2）：119-122.

[4]葉海旺，常 劍.基于模糊決策和層次分析法的采礦方法選擇[J].武漢理工大學學報，2009，31（8）：145-148，153.

[5]Li LI，Yong-Ming L I.The Design and Stability Analysis of an Adaptive System Based on Linear T-S Fuzzy System[J].Acta Automatica Sinica，2003，29（6）：815-820.

[6]蔡 文.可拓工程方法[M].北京：科學出版社，1997.

[7]毛金龍.層次分析法在多目標投標決策中的應用[J].技術經濟與管理研究，2000（5）：58.

3196501908249