地鐵盾構(gòu)施工成本的風(fēng)險(xiǎn)管理研究

羅昆

（中鐵十七局集團(tuán)第四工程有限公司，重慶 401121）

0 引言

地鐵從地下鐵路發(fā)展而來(lái)，如今已經(jīng)作為了城軌交通的一種新模式。目前，我國(guó)地鐵的發(fā)展建設(shè)情況已達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。地鐵隧道的施工方法有多種，常常要根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)和環(huán)境情況以及該地鐵隧道的使用功能來(lái)選擇合適的方法，盾構(gòu)法、明挖法、礦山法和蓋挖法是現(xiàn)在主要的施工方法[1]。盾構(gòu)法具有施工噪聲小、施工速度快、施工占地少以及施工所需勞動(dòng)力少等優(yōu)勢(shì)，在地鐵隧道施工中普遍應(yīng)用。

隨著地鐵隧道的發(fā)展，地鐵盾構(gòu)工程項(xiàng)目的數(shù)目，規(guī)模，投資數(shù)目都在日漸增長(zhǎng)，在這些因素增長(zhǎng)情況，其中的風(fēng)險(xiǎn)也在呈正比增加。同時(shí)，越來(lái)越多的企業(yè)參與到地鐵盾構(gòu)工程項(xiàng)目的建設(shè)中，競(jìng)爭(zhēng)愈發(fā)激烈，地鐵項(xiàng)目的建設(shè)成本呈現(xiàn)穩(wěn)定透明的狀態(tài)，施工企業(yè)的利潤(rùn)會(huì)被大大壓縮。因此，對(duì)地鐵盾構(gòu)施工成本進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理具有重要意義。

1 地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

1.1 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別時(shí)，更多的資源有助于識(shí)別更全面、更準(zhǔn)確的風(fēng)險(xiǎn)，但是往往資源都是有限制的。因此，在進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法的選擇，要進(jìn)行成本和效率的平衡。

本文主要采用文獻(xiàn)調(diào)研法和“4M1E”法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，其中，“4M1E”法是指 Man（人）、Material（物）、Machine（機(jī)器）、Method（方法），、Environments（環(huán)境）。人、材料、機(jī)械、方法、環(huán)境是影響工程項(xiàng)目成本的因素，即4M1E 因素[2]。

1.2 地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

地鐵盾構(gòu)項(xiàng)目施工復(fù)雜，地下環(huán)境變化大，在施工過(guò)程中會(huì)受到各種不確定性因素的影響。本文首先利用文獻(xiàn)調(diào)查法和“4M1E”法，從人員、材料、機(jī)械設(shè)備、技術(shù)、環(huán)境等方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，構(gòu)建地鐵盾構(gòu)施工初始風(fēng)險(xiǎn)清單；其次，在地鐵盾構(gòu)施工初始風(fēng)險(xiǎn)清單基礎(chǔ)上，充分利用問(wèn)卷調(diào)查法和專家打分法對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行篩選，確定地鐵盾構(gòu)施工最終風(fēng)險(xiǎn)清單，如表1 所示；最后，對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行等級(jí)劃分，形成地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系。

表1 地鐵盾構(gòu)施工最終風(fēng)險(xiǎn)清單

2 地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

2.1 層次分析法

層次分析法（簡(jiǎn)稱AHP），是一種將復(fù)雜事件進(jìn)行分解為多層次的定性與定量結(jié)合的方法[3]。層次分析法先將目標(biāo)分為不同的因素，再根據(jù)因素的性質(zhì)進(jìn)行不同層次的聚合，最終得到一個(gè)結(jié)構(gòu)模型。層次分析法的主要步驟分為3 個(gè)方面。

2.1.1 建立結(jié)構(gòu)模型

在結(jié)構(gòu)模型中，根據(jù)事件和因素的關(guān)系和性質(zhì)，分為最高層、中間層和最底層[4]。層次分析法結(jié)構(gòu)模型分為三層，由高到底分別為目標(biāo)層、準(zhǔn)則層、子準(zhǔn)則層。目標(biāo)層是指項(xiàng)目的目標(biāo)，位于最高層；子準(zhǔn)則層是各個(gè)問(wèn)題的解決方案，又稱為方案層；準(zhǔn)則層位于目標(biāo)層和子準(zhǔn)則層之間，是實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的過(guò)渡階段。

2.1.2 構(gòu)造判斷矩陣

由于地鐵盾構(gòu)施工成分風(fēng)險(xiǎn)因素性質(zhì)各不相同，采用相對(duì)尺度的方法，將多種因素進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造出判斷矩陣。同時(shí)，為了保證判斷矩陣中數(shù)據(jù)的科學(xué)性和真實(shí)性，需邀請(qǐng)領(lǐng)域內(nèi)理論知識(shí)、實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)豐富的專家對(duì)矩陣進(jìn)行打分，比較得出相對(duì)權(quán)重分?jǐn)?shù)。

2.1.3 一致性檢驗(yàn)

（1）層次單排序一致性檢驗(yàn)。

本文采用最大特征值檢驗(yàn)法檢驗(yàn)判斷矩陣的一致性。具體公式如下式（1）。

層次單排序計(jì)算就是求解W 的過(guò)程，由式（1）可知，λmax偏差越小，層次單排序計(jì)算偏差越小，因此引入一致性指標(biāo)CI，將CI與 0 比較，CI 與0 偏差越小，一致性越好，符合要求；CI 等于 0，判斷矩陣有完全的一致性。隨機(jī)的一致性指標(biāo)RI 可以更好地判斷矩陣的一致性，RI 的具體數(shù)值根據(jù)階數(shù)的不同取值不同，如表2所示。

表 2 RI 取值

CI 與RI 的比值，規(guī)定為一致性比例，記為CR，將CR 與0.1比較，CR 小于0.1，則一致性檢驗(yàn)通過(guò)；否則重新構(gòu)造判斷矩陣，直到一致性檢驗(yàn)通過(guò)。CI 和 CR 計(jì)算公式如式（2）、式（3）。

（2）層次總排序一致性檢驗(yàn)。

層次總排序是建立在層次單排序一致性檢驗(yàn)通過(guò)的基礎(chǔ)上，通過(guò)計(jì)算下面一個(gè)層次相對(duì)于上一層次的相對(duì)權(quán)重值，最終得到最下面層次相對(duì)于最高層次的權(quán)重值。

2.2 模糊綜合評(píng)價(jià)法

模糊綜合評(píng)價(jià)法是借用模糊數(shù)學(xué)和模糊矩陣，將定性分析變?yōu)槎炕芯拷Y(jié)果[5]。具體步驟為以5 個(gè)方面。

2.2.1 建立因素集

根據(jù)地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)體系構(gòu)建因素集：U={u1，u2，…um}，其中，m 為影響因素的個(gè)數(shù)。

2.2.2 確定評(píng)語(yǔ)等級(jí)集

評(píng)語(yǔ)等級(jí)集對(duì)評(píng)價(jià)對(duì)象可能做出的評(píng)價(jià)結(jié)果的集合，記為V={v1，v2，…，vm}。本文將地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系等級(jí)分為五個(gè)等級(jí)，分別為無(wú)險(xiǎn)、輕險(xiǎn)、中險(xiǎn)、重險(xiǎn)、巨險(xiǎn)，并且對(duì)每個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)賦予分值范圍，如表3 所示。

表3 地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)體系評(píng)價(jià)等級(jí)

2.2.3 構(gòu)造評(píng)價(jià)矩陣

評(píng)價(jià)因素集中的每一個(gè)元素對(duì)評(píng)價(jià)等級(jí)vj（j=1，2，…，m）的隸屬程度為 rij，得出單因素評(píng)價(jià)集：Ri=（ri1，ri2，…，rim），構(gòu)造出評(píng)價(jià)矩陣見(jiàn)式（4）。

2.2.4 計(jì)算因素集權(quán)重

確定個(gè)因素對(duì)應(yīng)的重要性大小的值，構(gòu)造權(quán)重向量：W={w1，w2，…，wn}。

2.2.5 模糊綜合分析

模糊綜合評(píng)價(jià)公式見(jiàn)式（5）。

B 為評(píng)語(yǔ)級(jí)中的等級(jí)模糊子集，B 中的元素表示等級(jí)模糊子集的隸屬度。比較各因素隸屬度的大小，最大數(shù)為被評(píng)價(jià)對(duì)象最有資格隸屬的等級(jí)。

3 案例分析

3.1 工程概況

某市地鐵盾構(gòu)線路右線長(zhǎng)1462.45m，左線長(zhǎng)1465.313m，地鐵盾構(gòu)站區(qū)間最小平曲線半徑R=450m，采用盾構(gòu)法進(jìn)行施工。該線路施工條件相對(duì)復(fù)雜，線路區(qū)間地表主要為臺(tái)地、殘丘，地形復(fù)雜；線路沿線不均勻分布淤泥及淤泥質(zhì)土層，且有膨脹性土、殘積土、軟土及風(fēng)化巖等特殊性巖土。因此，對(duì)地鐵盾構(gòu)線路施工成本實(shí)施風(fēng)險(xiǎn)管理具有重要實(shí)踐意義。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系權(quán)重計(jì)算

根據(jù)1.1 中地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，邀請(qǐng)專家對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行打分，整理專家反饋表中有效信息，計(jì)算得出各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素的權(quán)重，如表4 所示，并根據(jù)層次單排序中公式（1）、（2）、（3）計(jì)算一致性，結(jié)果顯示均通過(guò)一致性檢驗(yàn)，計(jì)算權(quán)重滿足要求。

由表4 可得，人員因素當(dāng)中“人員配置是否合理”權(quán)重最大；材料因素中“管片選型”權(quán)重最大；機(jī)械設(shè)備因素中“刀盤道具磨損情況”權(quán)重最大；技術(shù)因素中“施工參數(shù)”是否合理權(quán)重最大；環(huán)境因素中“政府支持”權(quán)重最大。

表4 風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重

3.3 地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

首先，根據(jù)建立的21 個(gè)二級(jí)安全指標(biāo)，依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)預(yù)兆劃分界定分?jǐn)?shù)，利用公式（4）得出人員、材料、機(jī)械設(shè)備、技術(shù)以及環(huán)境五個(gè)因素的評(píng)價(jià)矩陣 R1、R2、R3、R4、R5；其次，根據(jù)表 4 得出各風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重向量 W1、W2、W3、W4、W5；最后，根據(jù)模糊綜合評(píng)價(jià)法公式（5）計(jì)算得出該項(xiàng)目成本風(fēng)險(xiǎn)一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)，結(jié)果分析如表5 所示。

表5 某市地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)一級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果分析

從表5 可以看出技術(shù)因素為重險(xiǎn)，材料因素、機(jī)械設(shè)備因素為中險(xiǎn)，人員因素、環(huán)境因素為輕險(xiǎn)。

同理可得二級(jí)模糊綜合評(píng)價(jià)。

根據(jù)最大隸屬度原則和綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，可以得到某市地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為中險(xiǎn)等級(jí)。

4 措施與建議

本文通過(guò)層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法構(gòu)建地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，并進(jìn)行實(shí)際案例分析，識(shí)別出4 個(gè)地鐵盾構(gòu)施工成本高風(fēng)險(xiǎn)因素，分別為人員配置是否合理、刀盤刀具磨損情況、管片選型、管理人員素質(zhì)，因此對(duì)著4 個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因提出針對(duì)性的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施。

4.1 人員配置

根據(jù)施工項(xiàng)目的工作情況、工作目標(biāo)、規(guī)模大小等合理設(shè)置工作崗位；明確崗位類別，實(shí)現(xiàn)專人專用；明確部門工作內(nèi)容、工作職責(zé)。

4.2 管理人員素質(zhì)

增設(shè)管理人員課程，健全科學(xué)管理知識(shí)體系，加強(qiáng)管理知識(shí)培訓(xùn)，打造一群專業(yè)技術(shù)高、綜合素質(zhì)強(qiáng)的建筑項(xiàng)目管理隊(duì)伍；營(yíng)造管理人員培育氣氛，讓更多的管理人員的素質(zhì)有所提升。

4.3 管片選型

在盾構(gòu)施工過(guò)程中，管片選型是十分重要的環(huán)節(jié)，如果管片選型不符合要求，就會(huì)出現(xiàn)隧道內(nèi)部滲水、管片出現(xiàn)破裂、錯(cuò)臺(tái)等一系列的問(wèn)題，進(jìn)而增加施工成本。因此，管片選型要從管片的拼接情況、推進(jìn)油缸行程、盾尾間隙等多方面進(jìn)行考慮，以免造成后續(xù)一系列問(wèn)題的發(fā)生。

4.4 刀盤道具磨損情況

控制刀具比例，使其能夠適應(yīng)施工現(xiàn)場(chǎng)的地質(zhì)情況；選擇高性能的刀具，比如重型刀具；對(duì)滾刀進(jìn)行改造，使得刀具的使用效果達(dá)到最佳；做好刀具的布置工作，可以提升作業(yè)效率，比如增加刀具的數(shù)量；實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)刀具磨損情況，磨損過(guò)大時(shí)及時(shí)更換[6]。

5 結(jié)語(yǔ)

本文基于文獻(xiàn)調(diào)研法、專家調(diào)查法、層次分析法以及模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)管理進(jìn)行研究，并結(jié)合工程實(shí)例，構(gòu)建模糊綜合化評(píng)價(jià)模型，對(duì)某市地鐵項(xiàng)目盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，主要結(jié)論如下。

（1）基于“4M1E”理論，通過(guò)文獻(xiàn)調(diào)研法全面地識(shí)別出地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)，結(jié)合專家調(diào)查法和問(wèn)卷數(shù)據(jù)篩選風(fēng)險(xiǎn)因素，從人員、材料、機(jī)械設(shè)備、技術(shù)以及環(huán)境5 個(gè)方面構(gòu)建出評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

（2）結(jié)合層次分析法和模糊綜合評(píng)價(jià)法，構(gòu)建定量的地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，提高了評(píng)價(jià)結(jié)果的準(zhǔn)確性與主觀性。

（3）結(jié)構(gòu)實(shí)際案例，對(duì)某市地鐵盾構(gòu)施工成本風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，得出其風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果為中險(xiǎn)等級(jí)，并提出了相應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)措施，為類似工程項(xiàng)目提供一定的借鑒作用。