基于ANP的水電工程地下洞室施工安全風險分析

李勃

（湖北省電力勘測設計院有限公司，武漢430000）

1 引言

我國水電工程多處于西南地區(qū)，地質(zhì)環(huán)境復雜，存在大量地下洞室施工情況[1]。地下洞室具有施工跨度大、作業(yè)空間狹小、風險因素多、技術(shù)復雜等特點，給地下洞室施工帶來巨大隱患，嚴重威脅施工作業(yè)人員安全[2]。因此，研究水電工程地下洞室施工作業(yè)，合理評估地下洞室安全風險，對加強地下洞室施工安全風險管理具有重要意義。

地下洞室施工安全問題一直是國內(nèi)外學者關(guān)注的重點。張社榮等[3]基于利貝葉斯理論并綜合考慮評價指標的動態(tài)性以降低地下洞室安全風險。Choi H.H.等[4]通過評估和管理地下洞室所涉及的風險提出了評價地下洞室項目的施工風險程序方法?；诖?，李景龍等[5]介紹風險分析的基本概念、步驟、方法和意義，結(jié)合地下洞室施工安全風險不確定的特性對地下洞室施工安全進行風險評價研究。

以上研究為地下洞室施工安全風險評估提供了重要參考。然而，水電工程地下洞室施工安全因素具有很強的模糊性，各因素之間還具有較大關(guān)聯(lián)性，從整體和局部解析各因素間的內(nèi)在聯(lián)系至關(guān)重要。鑒于此，本文擬針對水電工程地下洞室安全風險因素特征，綜合考慮各因素間的聯(lián)系，構(gòu)建基于ANP 理論的風險評估模型，以期為水電工程地下洞室施工安全風險管理提供依據(jù)。

2 地下洞室施工安全風險評價指標體系

2.1 水電工程地下洞室施工風險因素識別

地下洞室施工項目多為大型水電站等，地下施工跨度大，整個地下洞室工程施工技術(shù)復雜、技術(shù)要求高，在多種因素的綜合作用下地下洞室安全風險極高[6]。地下洞室施工作業(yè)風險受環(huán)境、技術(shù)影響的同時，人的風險同樣是不可忽視的重要部分[7]。人的不安全行為主要分為管理風險和操作風險2 大類。地下洞室施工進場的機械設備、施工材料種類眾多，不合理的使用同樣會對施工安全產(chǎn)生重大影響。最終按照風險來源將風險分為4 大類，并從這4 類風險中分別建立了二級風險指標。

1）管理風險。因管理人員或管理水平問題對項目造成危害的風險，如規(guī)章制度執(zhí)行力度不夠、安全教育不到位、安全檢查落實力度不足、管理人員自身能力不足帶來的風險。

2）設備及材料風險。因施工設備、材料問題對項目造成危害的風險，如施工機械自身損壞、檢修不到位、使用劣質(zhì)材料、偷工減料等。

3）操作風險。因施工作業(yè)人員操作問題對項目造成危害的風險，如違規(guī)操作、消極怠工。

4）環(huán)境風險。因施工環(huán)境及周邊環(huán)境對項目造成危害的風險，如通風照明條件差、洞內(nèi)圍巖支護不到位、周邊建筑影響。

2.2 水電工程地下洞室施工風險評價指標體系構(gòu)建

按照以上對地下洞室風險因素的識別結(jié)合實地考察結(jié)果及相關(guān)工程資料，采用ANP 建立兩級評價指標體系，構(gòu)建出地下洞室施工項目一、二級風險評價指標體系。其中，一級指標：管理風險、設備及材料風險、操作風險及環(huán)境風險4 個，二級指標有規(guī)章制度執(zhí)行力度不夠、安全教育不到位、安全檢查落實力度不足、管理人員自身能力不足、施工設備質(zhì)量問題、使用劣質(zhì)材料、偷工減料、違規(guī)操作、消極怠工、通風照明條件差、洞內(nèi)圍巖支護不到位、周邊建筑影響12 個，建立的地下洞室施工安全風險評價指標體系如圖1 所示。

圖1 水電工程地下洞室施工安全風險評價指標體系

3 水電工程地下洞室施工安全風險評估

ANP 模型中分為控制層和網(wǎng)絡層Ti（i=1，2，3，…，N），其中網(wǎng)絡層的元素集Ti又由元素Ti1，Ti2，Ti3，…，Tin組成。以九分度法為基礎，通過專家打分法對各元素評分，構(gòu)造兩兩判斷矩陣獲得局部權(quán)重向量，在通過一致性檢驗后，重新構(gòu)建如下矩陣Wij：

矩陣Wij的j=1，2，…，N；i=1，2，…，N，構(gòu)造控制元素的超矩陣W：

4 案例分析

4.1 工程概況

以某大型水電工程施工地下洞室開挖為例，某地段為軟質(zhì)巖，呈碎石狀鑲嵌結(jié)構(gòu)，施工難度極大，進場機械設備多，難以進行嚴格把控，周邊已完成工程較多，對地下洞室施工影響大。因此，采用本文提出的基于ANP 的地下洞室施工安全風險評估模型對其進行風險評價十分重要。

4.2 風險因素評估

根據(jù)已建立的水電工程地下洞室施工安全風險評價指標體系及該水電工程項目自身項目特點，采用專家打分法確定各元素間及各元素內(nèi)部間關(guān)系，構(gòu)建網(wǎng)絡層次分析模型如表1所示。

由表1 水電工程地下洞室施工安全風險評價可知，在管理風險、設備及材料風險、操作風險、環(huán)境風險等因素中，操作風險的發(fā)生與危害程度最大，其次是環(huán)境風險。違規(guī)操作是該工程中主要的風險來源，其次便是周邊建筑影響、消極怠工、規(guī)章制度的執(zhí)行力度等。因此，在該工程管理過程中，應針對風險發(fā)生重要程度，有針對性地對工程中的風險因素進行管理。

5 結(jié)論

1）本文針對水電工程地下洞室施工復雜性和事故高發(fā)性，考慮地下洞室施工風險的不確定行和隨機性，運用ANP法分析計算風險因素的重要性，從地下洞室施工安全風險因素復雜關(guān)系出發(fā)，提高了風險計量結(jié)果的準確性。

2）工程案例表明該水電工程施工安全風險因素的重要度，案例結(jié)果與實地考察結(jié)果相一致，驗證了本文建立的基于ANP 理論的風險評估模型具有一定科學性和可靠性，同時對相關(guān)工程的安全風險評價具有一定參考。

3）本模型可以有效評價水電工程地下洞室施工風險，具有一定科學性和可靠性。然而該模型仍然有很大的改進空間，影響水利工程地下洞室施工因素眾多，如社會風險等。因此，更加全面地探究地下洞室施工風險，充分考慮其他相關(guān)風險因素將會是下一步的研究方向。