基于AHP法的建筑工程巖土勘察安全風險評價

劉育江 黃立鑫

摘 要：【目的】開展建筑工程項目巖土勘察安全風險評價分析，為工程項目安全風險綜合管理提供科學參考。【方法】以甘肅省合作市某建筑工程項目為例，從環境、設備和技術三個方面選取了惡劣氣候環境等12個安全風險指標因素構建了安全風險評價指標體系，基于層次分析法開展項目安全風險評價。【結果】結果表明：技術因素對建筑工程項目巖土勘察安全風險影響程度最大；人工挖孔鉆探、勘察設備使用和野外作業溫度三個指標因素是影響該項目安全風險管理的主控因素。【結論】層次分析法能夠有效地用于建筑工程項目巖土勘察安全風險評價，可以解決安全風險程度高、管理難度大等諸多問題。

關鍵詞：巖土勘察；層次分析法；安全風險；評價研究

中圖分類號：TU470 ? ? ? 文獻標志碼：A ? ? ? ? ? ? 文章編號：1003-5168（2023）14-0066-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.14.013

Safety Risk Assessment of Geotechnical Investigation of Building

Engineering Based on AHP

LIU Yujiang 1 HUANG Lixin 2

（1. Gansu Provincial Architecture Design and Research Institute Co.， Ltd.， Lanzhou 730000，China;

2. Lanzhou College of Information Science and Technology， ?Lanzhou 730000，China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to carry out safety risk assessment and analysis of geotechnical investigation of construction engineering projects， and provide scientific reference for the comprehensive management of safety risks of engineering projects. [Methods] Taking a construction project in Hezuo City， Gansu Province as an example， 12 safety risk indicators such as harsh climate environment were selected from three aspects， including environmental factors， equipment factors and technical factors， to establish a safety risk assessment index system， and the project safety risk assessment was carried out based on analytic hierarchy process. [Findings] The results show that： technical factors have the greatest impact on the safety risk of geotechnical investigation of construction projects; the three index factors of manual borehole drilling， survey equipment use and field operation temperature are the main factors affecting the safety risk management of the project. [Conclusions] Analytic hierarchy process （AHP） can be used effectively for safety risk assessment of geotechnical investigation of construction engineering projects， and can solve many problems such as high safety risk degree and difficult management.

Keywords： geotechnical investigation; analytic hierarchy process; security risks; evaluation study

0 引言

巖土勘察是建筑工程項目設計與施工的基礎工作，開展巖土勘察旨在調查項目建設場地的地形地貌、地質水文等自然環境，為設計與施工階段提供基礎資料與合理化的建議［1］。通常情況下，巖土勘察是最早進入工程建設場地所開展的野外露天工作。作業環境復雜、勘探設備使用與資源供應缺乏給巖土勘察工作帶來了極大的安全風險［2］。為保障特殊環境下巖土勘察工作的順利進行，應針對建設工程項目開展科學客觀的巖土勘察安全風險評價綜合管理，確定影響安全風險的主控因素，制訂相應的安全風險控制與管理措施，進而可以有效地保障現場作業人員的人身財產安全，節省項目成本，提高整個工程項目的安全性和經濟性［3-4］。開展工程項目巖土勘察安全風險評價研究，對著力推動工程勘察安全風險綜合管理具有重要的現實意義。

針對巖土勘察國內諸多學者進行了大量的研究，如尹永川［5］基于層次分析法分析了巖土工程勘察中的各類安全風險，結果表明地質調查、地基土堆混凝土板抗滑試驗及雷雨天氣作業風險指標對勘察安全的影響程度相對最高；黃豪［6］采用改進的LEC法評估了地質勘察鉆探工作中常見風險因素的重要程度，為地質勘察鉆探施工風險分析及控制研究提供科學依據；張旭等［7］依托山區高速公路工程巖土勘察項目，對勘察鉆機高處作業吊運進行了安全評估，保障了勘查工作的順利進行。

本研究以甘肅省合作市某建筑工程項目巖土勘察為例，從環境、設備與技術三個方面系統地分析安全風險因素，建立安全風險評價層次結構模型，基于層次分析法分析評價項目工程安全風險因素的重要程度，為工程項目安全風險綜合管理提供科學參考。

1 研究方法與原理

層次分析法（AHP）是將最終決策目標分解成多個相關因素，并將所有相關因素進一步分解為目標層、準則層和因素層，采用線性計算方法確定每個因素的重要程度，科學合理地實現安全風險分析與評估［8-10］。其基本計算步驟如下。

①根據工程項目特點建立層次結構模型。

②構建判斷矩陣M。根據層次結構模型，通過相對標度方法，兩兩比較各因素的相對重要程度，構建判斷矩陣，見式（1）。

M=[a11 ? ?… ? ? ?a1n? ? ? ?? ? ? ??an1 ? ? … ? ?ann] （1）

③計算指標因素權重ω，見式（2）。

ωi=n[i=1naij][，ij=1，2，3，…，n] （2）

④計算最大特征根λmax，見式（3）。

λmax=[i=1nMωinωi] （3）

⑤判斷矩陣一致性檢驗。通過一致性檢驗可以評估判斷矩陣的客觀準確性，檢驗參數用CI表示，通常計算CR來定量的評價CI的指標準確度。一般來說，CR≤0.10，表示判斷矩陣通過一致性檢驗。計算公式見式（4）、式（5）。

CI=[λmax-nn-1] （4）

CR=[CIRI] （5）

以上式中：RI為隨機一致性指標，其值隨階數n變化而不同，結果見表1。

2 項目概況

建筑工程項目位于合作市當周街道藏族中學多河路東側，S306東南側，該區域屬于高寒濕潤氣候，年均氣溫-0.5～3.5 ℃，平均海拔2 960 m。建筑工程用地呈不規則形，東西寬70～150 m，南北長約310 m，總用地面積約34 393.33 m2。建設用地經場地平整后，呈北低南高，擬建建筑包括：7棟11層住宅（其中5#樓帶1層商鋪），3棟9層住宅（其中3#樓帶1層商鋪），1棟8層住宅，1棟2層綜合樓，1棟3層幼兒園。本次巖土勘察的目的是查明擬建場地在勘察深度范圍內各巖土層的巖土工程特性、地下水的類型，并對場地的穩定性和適宜性進行評價。

3 項目安全風險評價

3.1 建立安全風險評價指標體系

建筑工程巖土勘察安全風險因素具多源性、復雜性和綜合性，不同區域的環境條件差異性會導致安全風險因素有所不同。通常識別與選擇安全風險因素要遵循代表性、獨立性、耦合性與可操作性等原則，在進行評價模型的建立和訓練之前，對所選取的安全風險因素進行檢驗與篩選，減少數據冗余，提高評價精度。

根據安全風險評價指標的選取原則，參考近年來國內外學者在勘察設計施工一體化項目安全風險評價研究中最常使用的指標因素及項目的實際情況，并考慮指標因素數據的可量化、可獲取性，本研究從環境因素、設備因素和技術因素三個方面選取了12個指標因素，分別是惡劣氣候環境、野外作業溫度、高海拔作業區、高空作業環境、安全防護裝置、設備材料性能、照明消防設施、勘察設備使用、標準貫入測試、人工挖孔鉆探、重型動力初探和室內土工試驗用于建立安全風險評價指標體系，如圖1所示。

3.2 建立層次結構模型

將建筑工程項目巖土勘察作為安全風險評價目標層，將環境因素、設備因素和技術因素作為安全風險評價準則層，將惡劣氣候環境等12個指標因素作為安全風險評價因素層，建立層次結構模型。

3.3 構造判斷矩陣

在本建筑工程項目巖土勘察安全風險評價時，從建設單位、勘察單位、設計單位和監理單位中邀請15位專家進行調研咨詢，依據專業知識分別對12個安全指標因素進行評分，通過數理統計方法對原始數據進行修正處理，得到各層次結構的判斷矩陣，見表2至表5。

3.4 計算指標因素權重與一致性檢驗

依據式（2）計算該建筑工程項目巖土勘察安全風險評價中選擇的12個指標因素的權重，依據式（3）、式（4）和式（5）進行安全風險指標因素一致性檢驗，計算結果見表6。

3.5 評價結果與分析

由表6可知，環境因素、設備因素和技術因素的判斷矩陣均通過了一致性檢驗。在建筑工程項目巖土勘察安全風險管理中，不同的安全風險因素對整個項目安全風險的影響程度是不同的，技術因素對整個項目安全風險影響最大，權重為0.648，其次是環境因素和設備因素，權重分別為0.230和0.122。在12個安全風險因素中，人工挖孔鉆探的權重為0.179，勘察設備使用的權重為0.147，野外作業溫度的權重為0.139，這三個指標因素的重要性最高，是影響整個項目安全風險管理的主控因素。

4 結論

本文以甘肅省合作市某建筑工程巖土勘察項目為例，結合項目環境條件特征，運用層次分析法開展了項目安全風險評價研究，得到以下結論。

①本文采用的層次分析法評價成果與工程項目實際情況相吻合，表明該方法具有較高的準確性，是一種有效的工程項目巖土勘察安全風險評價方法。

②技術因素對整個建筑工程項目安全風險影響程度最大，環境與設備因素次之。人工挖孔鉆探、勘察設備使用和野外作業溫度三個指標因素是影響該項目安全風險管理的主控因素。在項目實施過程中需要采取相應的安全風險管理措施進行管控避險，以實現建筑工程項目高質量發展。

參考文獻：

［1］孫合平，王莉，周曉冰.基于“五大發展理念”的建筑業高質量發展綜合評價研究：以中國東部地區為例［J］.工程經濟，2022，32（7）：56-63.

［2］WILLIAM G A，ADWOA A A，ALFRED F K. A framework for systemic sustainable construction industrydevelopment （sscid）［J］.Discover Sustainability，2021，2（1）.

［3］GAO X Z，WANG H M. Evaluation index system of construction industry development under the high-quality development［J］. E3S Web of Conferences，2021，248：03060.

［4］趙鵬，武戰國，于志新，等.EPC總承包設計施工一體化管理常見問題與對策［J］.施工技術，2020，49（S1）：1429-1431.

［5］尹永川.基于層次分析法的巖土工程勘察安全風險預測研究［J］.能源與環保，2021，43（12）：123-127，134.

［6］黃豪.工程地質勘察鉆探施工安全風險分析與控制［J］.江西建材，2022（7）：70-72.

［7］張旭，劉忠鉛.勘察鉆機高處作業吊運的安全評估［J］.建筑技術開發，2022，49（10）：142-144.

［8］李海華，程新惠，丁賀，等.基于T&SCR法及層次分析法對黃河流域三門峽市水環境承載力評價研究［J］.環境科學與管理，2022，47（5）：156-161.

［9］SANCHEZ K .Research on safety risk assessment of oil transportation based on improved analytic hierarchy process［J］.Computer Informatization and Mechanical System，2022，5（4）：71-73.

［10］王紅巖，劉鈺洋，張曉偉，等.基于層次分析法的頁巖氣儲層地質工程一體化甜點評價：以昭通頁巖氣示范區太陽頁巖氣田海壩地區X井區為例［J］.地球科學，2023，48（1）：92-109.