基于GRAP（灰色關(guān)聯(lián)分析法）的西北地區(qū)高鐵客站綠色施工管理綜合評估

賀曉霞 江大慶 喻敬琴

1. 寧夏大學(xué)新華學(xué)院 寧夏 銀川 750021；

2. 寧夏大學(xué) 寧夏 銀川 750021

“十三五”期間是實(shí)現(xiàn)全面建成小康社會(huì)的決勝階段，也是我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)發(fā)展面臨新趨勢、新機(jī)遇的重要時(shí)刻。伴隨著《中長期鐵路網(wǎng)規(guī)劃》的不斷實(shí)現(xiàn)，西北地區(qū)逐步加入鐵路建設(shè)發(fā)展行列，并對鐵路發(fā)展提出了更高的要求。為了積極響應(yīng)綠色GDP號召，倡導(dǎo)節(jié)約資源、減少能源消耗，人們對綠色建筑、綠色鐵路及綠色鐵路客站的綠色性能要求越來越高。

2006年和2010年，國家先后頒布了GB/T 50378—2006《綠色建筑評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》和GB/T 50640—2010《建筑工程綠色施工評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》。2014年，國家鐵路局發(fā)布了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)TB/T 10429—2014《綠色鐵路客站評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》，該標(biāo)準(zhǔn)通過對國家政策導(dǎo)向、行業(yè)發(fā)展需求和國內(nèi)外綠色建筑評價(jià)體系的調(diào)研，以第三代綠色建筑評價(jià)體系為基礎(chǔ)，研究建立了一套完整的適用于不同氣候區(qū)和各種規(guī)模客站的綠色鐵路客站評價(jià)體系。

高速鐵路運(yùn)輸離不開高鐵客站的建設(shè)，而高鐵客站的綠色施工性能對綠色鐵路建設(shè)起著舉足輕重的作用。在學(xué)界，對“綠色施工”的理解和定義以現(xiàn)行的GB/T 50640—2010《建筑工程綠色施工評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》為主，即在確保工程質(zhì)量和滿足安全要求的前提下，實(shí)施科學(xué)管理、技術(shù)提升，最大程度地節(jié)約各種資源，降低對環(huán)境造成的不良影響，實(shí)現(xiàn)“四節(jié)一環(huán)保”的建筑工程施工活動(dòng)[1-2]。而在整個(gè)建筑工程施工過程中，施工管理至關(guān)重要，施工管理的好壞也會(huì)直接或間接地影響著施工階段綠色性能等級。

然而，我國目前對綠色鐵路客站施工還沒有形成一套完整的適用于鐵路客站綠色施工評價(jià)的體系和方法。因此，本文主要針對高鐵客站施工管理的綠色性能進(jìn)行研究，提出一種基于GRAP（灰色關(guān)聯(lián)分析法）的西北地區(qū)高鐵客站綠色施工管理綜合評估方法，旨在為國家后期頒布高鐵客站綠色施工評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)提供新的思路和想法。

1 建立綜合評估體系

1.1 科學(xué)選擇評價(jià)指標(biāo)

高鐵客站綠色施工管理綜合評估指標(biāo)的選擇是在充分考慮和研究綠色建筑、綠色鐵路、綠色鐵路客站以及綠色施工管理的前提下進(jìn)行的。同時(shí)，還要綜合考慮高鐵客站規(guī)模大、人流多、功能復(fù)雜等特點(diǎn)，采用調(diào)研、閱讀文獻(xiàn)等方法，確定影響高鐵客站施工管理綠色性能水平的指標(biāo)體系。

同時(shí)，指標(biāo)體系的建立主要參考GB/T 50640—2010《建筑工程綠色施工評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》及TB/T 10429—2014《綠色鐵路客站評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)》中關(guān)于施工管理的環(huán)境保護(hù)、資源節(jié)約、施工過程管理的專項(xiàng)章節(jié)，并借鑒住房城鄉(xiāng)建設(shè)部《綠色施工科技示范工程技術(shù)指標(biāo)》和《綠色施工導(dǎo)則》。各評價(jià)指標(biāo)的選取和評估標(biāo)準(zhǔn)如下：

1）組織管理二級指標(biāo)要求：確定施工現(xiàn)場第一責(zé)任人，建立具體的綠色施工管理制度；以實(shí)現(xiàn)“綠色施工管理”為目標(biāo)，針對不同部門、不同崗位制定科學(xué)的分級管理體制，明確各自職責(zé)。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：管理體系的科學(xué)性、合理性，管理制度的完善性；考核人員在崗情況、崗位責(zé)任與分工情況。

2）策劃管理二級指標(biāo)要求：根據(jù)綠色施工技術(shù)指標(biāo)、工程特征、施工部署、主要施工方法及工藝要求等，制定綠色施工方案，或在施工組織設(shè)計(jì)中單獨(dú)列項(xiàng)；確定具有實(shí)際意義的綠色施工量化控制目標(biāo)。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：采取的施工方法、技術(shù)水平和創(chuàng)新應(yīng)用是否達(dá)到“四節(jié)一環(huán)保”根本要求；管理人員和作業(yè)人員的安全措施、健康防護(hù)能否得到保障，并依照規(guī)范審核、批準(zhǔn)；綠色施工量化控制目標(biāo)符合“技術(shù)指標(biāo)”要求。

3）實(shí)施管理二級指標(biāo)要求：施工現(xiàn)場設(shè)置醒目的宣傳標(biāo)語、標(biāo)志；選擇有效的宣傳方式，結(jié)合本工程本項(xiàng)目實(shí)際特點(diǎn)進(jìn)行綠色施工宣傳，構(gòu)建具有科學(xué)性、人性化的規(guī)章制度；結(jié)合施工管理要求，實(shí)行圖紙會(huì)審、精細(xì)化設(shè)計(jì)。在施工進(jìn)程中，有相應(yīng)的BIM技術(shù)措施、測試方法和測試記錄，對與節(jié)能環(huán)保要求有關(guān)的材料、設(shè)備進(jìn)行相關(guān)測試和驗(yàn)收。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：是否有施工各階段相關(guān)文件并歸檔，是否有圍繞“進(jìn)度、質(zhì)量、造價(jià)”的記錄資料等；是否有綠色施工的支撐材料等；圖紙會(huì)審、工程交底、設(shè)備檢測和驗(yàn)收等記錄的完整性；是否采用BIM技術(shù)對施工過程相關(guān)階段進(jìn)行優(yōu)化管理。

4）評價(jià)管理二級指標(biāo)要求：企業(yè)應(yīng)針對工程本身特征，對照相關(guān)技術(shù)指標(biāo)，對全過程施工階段進(jìn)行合理劃分；按要求完成綠色施工任務(wù)，并圍繞“四新技術(shù)”進(jìn)行進(jìn)一步分析和科學(xué)評估。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：是否對不同施工階段進(jìn)行逐一評估；是否在不同階段圍繞“四節(jié)一環(huán)保”展開分析與評估，出具各階段反饋報(bào)告。

5）職業(yè)健康二級指標(biāo)要求：對存在職業(yè)危害的工作崗位采取積極有效的措施，確保在崗工人的生命安全和長期身體健康。構(gòu)建比較全面、科學(xué)的衛(wèi)生體制，確保工人在崗安全，不在崗有一個(gè)健康、舒適的生活環(huán)境。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：餐廳的衛(wèi)生資質(zhì)是否過關(guān)，相關(guān)人員必須持證上崗；對具有職業(yè)危害的各工種佩戴專業(yè)防護(hù)器具；對生活區(qū)如衛(wèi)生設(shè)施、下水道及濕暗地帶消毒記錄；對不可抗力事件是否建立應(yīng)急預(yù)案。

6）環(huán)境安全二級指標(biāo)要求：保證在施工過程中大型機(jī)械、設(shè)備安裝與使用安全；現(xiàn)場進(jìn)出口處配置安全宣傳欄，設(shè)置電子屏幕播放安全施工宣傳片，懸掛標(biāo)語、警示條幅，張貼警示標(biāo)志；對重要工程、重點(diǎn)部位應(yīng)組織專家進(jìn)行論證、評估，充分落實(shí)過程監(jiān)管與控制。評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)：保障施工安全、現(xiàn)場環(huán)境優(yōu)良的措施是否到位；大型機(jī)械、設(shè)備的安全使用措施執(zhí)行情況、有無安全事故發(fā)生；專家論證結(jié)果及報(bào)告質(zhì)量。

1.2 評價(jià)指標(biāo)體系的建立

所謂高鐵客站綠色施工管理評價(jià)指標(biāo)體系，是指對鐵路客站施工階段中施工管理的綠色性能等級的綜合評估[3]。根據(jù)鐵路客站的施工特點(diǎn)，在建立評價(jià)指標(biāo)體系的過程中，對于二級指標(biāo)實(shí)施管理下的三級指標(biāo)構(gòu)建，首次將BIM技術(shù)引入本課題綠色施工管理過程中，鼓勵(lì)高鐵客站采用BIM技術(shù)實(shí)現(xiàn)精細(xì)化施工管理。

根據(jù)上述評價(jià)準(zhǔn)則的分析，運(yùn)用目標(biāo)分解法的原理，由上而下構(gòu)建高鐵客站綠色施工管理綜合評估指標(biāo)體系（圖1）。該評價(jià)體系由3個(gè)層級組成，其中，第1層（目標(biāo)層）為高鐵客站的綠色施工管理評價(jià)指標(biāo)體系A(chǔ)；第2層（準(zhǔn)則層）為6個(gè)二級指標(biāo)，包括組織管理B1、策劃管理B2、實(shí)施管理B3、評價(jià)管理B4、職業(yè)管理B5、環(huán)境安全B6；第3層（指標(biāo)層）為14個(gè)三級指標(biāo)。

圖1 西北地區(qū)高鐵客站綠色施工管理評價(jià)指標(biāo)體系

2 組合方法計(jì)算權(quán)重的具體步驟

2.1 原理

首先，運(yùn)用層次分析法的原理與1—9標(biāo)度方法（表1）構(gòu)建判斷矩陣，并對所構(gòu)造的判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[4]。其次，采用SPSS軟件將專家權(quán)重和指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行融合，得出各個(gè)指標(biāo)的組合權(quán)重[5]。

表1 判斷矩陣標(biāo)度及其含義

2.2 計(jì)算過程

1）根據(jù)表1所構(gòu)建的判斷矩陣，分別將判斷矩陣每一列歸一化為bij，如式（1）所示：

4）以施工各階段為基礎(chǔ)，邀請不同專家對施工管理指標(biāo)的重要度進(jìn)行比較，得出比較判斷矩陣Bi，并利用式（1）～式（3）進(jìn)行歸一化，得指標(biāo)權(quán)重，即客觀權(quán)重，如式（4）所示：

5）將m個(gè)不同專家劃分為n類，聚類后第k類中有φk個(gè)專家組成，因此得到其置信因子Sk如式（5）所示：

3 構(gòu)建灰色關(guān)聯(lián)分析模型

3.1 灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)分析

為了衡量2個(gè)系統(tǒng)之間的差異，選擇灰色關(guān)聯(lián)度作為相似性指標(biāo)[6]。假設(shè)有2個(gè)序列，序列TA（k）為母因素，即準(zhǔn)則層權(quán)重值，序列TBi（k）為子因素，即指標(biāo)層權(quán)重值，則二者的灰色關(guān)聯(lián)度如式（8）所示：

式中，Δmax為各個(gè)時(shí)刻絕對差中的最大值，Δmin為各個(gè)時(shí)刻絕對差中的最小值，一般Δmin=0，ρ為分辨系數(shù)，0＜ρ＜1，一般取ρ=0.5。ΔABi(k)表示k時(shí)刻2個(gè)數(shù)列的絕對差，如式（10）所示：

3.2 灰色關(guān)聯(lián)分析法建模

設(shè)影響施工管理的綠色性能等級準(zhǔn)則層有6種模式，且在每種模式下都由一個(gè)或多個(gè)指標(biāo)構(gòu)成特征向量，即為子因素綠色度等級模式向量TBi(i=1,2,…,6)。同理，設(shè)母因素的待檢模式向量為TA，通過TA與子因素綠色度等級模式向量TBi計(jì)算關(guān)聯(lián)度，可得到序列rABi=[rAB1rAB2…rAB6]，然后判斷綠色度模式大小（即關(guān)聯(lián)度）并進(jìn)行排列，為施工管理綠色性能等級決策提供依據(jù)。

4 實(shí)證研究

西安北站坐落于陜西省西安市未央?yún)^(qū)，距市區(qū)鐘樓約12 km，距西安咸陽國際機(jī)場約20 km，是西安鐵路中轉(zhuǎn)站的主要客運(yùn)站之一，更是西北地區(qū)規(guī)模最大、人流較大、最重要的鐵路客運(yùn)樞紐[7]。

截至2019年12月，西安北站面積位居全國高鐵站第2，占地面積533 000 m2，到發(fā)線34條、站臺18座，數(shù)量均位居全國首位，可以滿足8萬名旅客同時(shí)候車的需求。西安北站由3個(gè)站場（鄭西、西寶場，大西、西成場，西銀、關(guān)中城際場）組成，設(shè)18站臺（2個(gè)側(cè)式站臺＋16個(gè)島式站臺）、34股道、34站臺面。

西安北站的建筑設(shè)計(jì)理念為“唐風(fēng)漢韻、盛世華章”，總體以簡樸莊重、雄偉壯麗、宏厚的氣勢將漢唐雄風(fēng)凸顯得淋漓盡致。在客站屋頂、大廳、高架層的設(shè)計(jì)中，分別借鑒古代建筑含元殿的屋檐、外露墻身以及強(qiáng)勁有力的臺基[8]。

4.1 組合方法計(jì)算權(quán)重

首先，主要從施工技術(shù)、項(xiàng)目管理、設(shè)計(jì)、決策、環(huán)保等方面邀請6位專家，專家根據(jù)自己在該領(lǐng)域多年的工作經(jīng)驗(yàn)以及高鐵客站本身的特點(diǎn)，依據(jù)評價(jià)準(zhǔn)則分別對組織管理B1、策劃管理B2、實(shí)施管理B3、評價(jià)管理B4、職業(yè)健康B5、環(huán)境安全B6指標(biāo)的重要性進(jìn)行兩兩判斷比較，構(gòu)造出準(zhǔn)則層Bi對目標(biāo)層A的判斷矩陣為Ai，如式（11）～式（16）所示，同時(shí)保證各個(gè)判斷矩陣均滿足層次分析法的一致性檢驗(yàn)要求。

然后運(yùn)用SPSS軟件進(jìn)行聚類分析，結(jié)果如圖2所示。

圖2 系統(tǒng)聚類分析截圖示意

根據(jù)圖2，將專家分為3類：第一類由3位專家組成，編號為1、2、3；第二類僅有1位編號為6的專家；第三類有2位專家，編號分別是4和5。

由此可得到專家權(quán)重，即主觀權(quán)重向量，如式（18）所示：

wi=[3/14 3/14 3/14 1/7 1/7 1/14] （18）

由前文式（7）得出最終權(quán)重，即組合權(quán)重，如式（19）所示：

4.2 計(jì)算指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的權(quán)重系數(shù)

計(jì)算原理同上述4.1節(jié)，得出指標(biāo)層對準(zhǔn)則層的組合權(quán)重值：

4.3 給出指標(biāo)層特征向量TBi和準(zhǔn)則層待檢模式向量TA

指標(biāo)層特征向量TBi如下：

同理，得出施工管理綠色因素待檢模式向量TA，即：

TA=[0.133 8 0.239 0 0.280 4 0.092 9 0.057 7 0.196 2]。

4.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

以TA=[0.133 8 0.239 0 0.280 4 0.092 9 0.057 7 0.196 2]為母因素，TBi(i=1,2,3,…,6)為子因素，計(jì)算關(guān)聯(lián)度。

1）對TA作初始化處理：

TA=[1,1.787 2.096 2 0.694 8 0.431 4 1.466 6]。

2）求差序列，即ΔABi=|TA－TBi|,(i=1,2,3,4,5,6)，得出：

ΔAB1=[0.385 6 1.404 1]；

ΔAB2=[0.397 8 1.389 2]；

ΔAB3=[0.776 9 1.441 8 1.664]；

ΔAB4=[0.504 9 1.282 1]；

ΔAB5=[0.549 7 1.237 3]；

ΔAB6=[0.610 3 1.515 7 1.757 1]。

3）求兩級最大差和最小差：

max|TA－TB1|=1.401 4；

max|TA－TB2|=1.389 2；

max|TA－TB3|=1.664 5；

max|TA－TB4|=1.282 1；

max|TA－TB5|=1.237 3；

max|TA－TB6|=1.757 1。

所以，Δmax=1.757 1，Δmin=0。

4）取ρ=0.5，則關(guān)聯(lián)系數(shù)計(jì)算結(jié)果如下：

5）按式（8）計(jì)算關(guān)聯(lián)度如下：rAB1=0.540 2，rAB2=0.537 9；rAB3=0.627 4，rAB4=0.520 8；rAB5=0.515 2，rAB6=0.645 2。

根據(jù)計(jì)算結(jié)果得出灰色關(guān)聯(lián)度由大到小的順序?yàn)椋?.645 2＞0.627 4＞0.540 2＞0.537 9＞0.520 8＞0.515 2，則TB1對TA的關(guān)聯(lián)度為rAB6＞rAB3＞rAB1＞rAB2＞rAB4＞rAB5，即環(huán)境安全＞實(shí)施管理＞組織管理＞策劃管理＞評價(jià)管理＞職業(yè)管理。因此，對西北地區(qū)高鐵客站施工管理的綠色性能等級影響最大的是環(huán)境安全和實(shí)施管理，其次是組織管理、策劃管理、評價(jià)管理和職業(yè)管理。

5 結(jié)語

本文首先通過組合方法（層次分析法和SPSS軟件）融合專家權(quán)重和指標(biāo)權(quán)重，得出各級指標(biāo)的最終權(quán)重，然后運(yùn)用所建立的灰色關(guān)聯(lián)分析模型嘗試對高鐵客站綠色施工管理進(jìn)行綜合評估。

根據(jù)上述分析，在進(jìn)行高鐵客站施工管理過程中，對綠色性能等級影響較大的指標(biāo)為環(huán)境安全和實(shí)施管理，因此施工單位及相關(guān)單位應(yīng)對該指標(biāo)下的二級指標(biāo)進(jìn)行加強(qiáng)管理與防范，同時(shí)不放松對其他指標(biāo)的管理，為本項(xiàng)目的施工管理提供思路和參考。