層次分析法在橋梁施工安全風險評估中的應用研究

伍鵬

（廣州市公路實業發展有限公司，廣東 廣州 510630）

0 引言

隨著基礎建設的大力推進，更多的橋梁飛架南北、跨越東西。當前，我國橋梁總數已超過140 萬座。伴隨著基數的增大，施工安全事故也時有發生。而橋梁工程因需要進行大跨度施工和高空作業，所造成安全事故的后果是極其嚴重的[1]。通過對橋梁工程施工過程中的安全風險進行研究分析和評估分級，從而根據評估結果采取具體的施工技術及安全措施上的應對策略，可以大幅度提高工程建設效率[2]。

1 層次分析法的基本理論及評估步驟

層次分析法于20 世紀末被提出，是建立在系統理論基礎上的一種解決實際問題的方法，作為一種有效的決策和評估方法，在工程建設中得到廣泛應用[3]。該方法的具體應用步驟如下。

第一，根據橋型、施工方式，建立目標層、準則層和指標層。

第二，構造判斷（成對比較）矩陣，賦值標準如表1所示。

表1 矩陣數值表

第三，指標層權重及一致性檢驗。

采用平均根法計算各風險因素間相對權重，計算方法如下：

式（1）～式（2）中：n 為判斷矩陣階數；aij為判斷矩陣第i 行、第j 列元素；ωi為相對權重；定義CI 為一致性指標，指標數值與一致性成反比。一致性指標如為0，則完全符合；如略大于0，則基本可以接受；如遠大于0，則不能接受。

在橋梁施工的實際應用過程中，數據的隨機性可能導致一致性存在離散，造成結果有所偏差[4]。定義一個隨機調整指標RI，通過RI 對一致性指標進行調整，計算出最終的檢驗值，具體如下：

式（3）～式（5）中：A 為n×n 維判斷矩陣；λmax為最大特征值;RI 為平均隨機一致性標志，可查表得出（見表2）；CR 為檢驗標準值；CI＜0.1 時，判斷矩陣滿足一致性要求。

表2 平均一致性指標RI值

當計算所得的CR＜0.1 時，一致性能夠符合構建要求；當CR≥0.1 時，一致性不能滿足構建要求。

第四，開展橋梁施工安全風險評估。

一是構建特征向量：

二是構建風險指數向量：

式（6）～式（7）中：P 為事故可能性等級；C 為工程風險損失等級。具體標準分別如表3、表4 所示。

表3 事故可能性等級標準

表4 工程風險損失等級標準

通過專家打分，確立安全風險事件分值。事故可能性等級標準為I、II、III、IV、V；專家打分值（C 值）為1、2、3、4、5。工程風險損失等級標準為I、II、III、IV、V；專家打分值（P 值）為1、2、3、4、5。

三是計算風險指數并評定風險等級。

計算風險指數方法如下：

式（8）中：ωT為特征向量；FT為風險指數向量。

根據風險指數等級對應表，確定風險等級（見表5）。

表5 風險指數等級對應表

2 某橋梁施工安全風險評估

對某懸臂梁橋施工開展安全風險評估，將目標層確定為橋梁施工安全風險評估。根據工程特點進行層次分解，次一級指標設置為鉆孔灌注樁施工、墩臺柱施工、預制橋梁架設施工和橋梁懸臂澆筑施工，建立3 級指標如表6 所示。

表6 層次分析法指標表

邀請勘察、設計、施工、監理等單位副高以上職稱的有同類項目參建經驗的專家，依據表1、表3、表4 進行打分，結果如表7 所示。

表7 鉆孔灌注樁施工風險判斷矩陣

計算得到各個風險事件的權重，進行一致性驗算，以校核權重是否在合理范圍內，最終計算得出二級指標的風險指數，具體計算過程如下：

求和：

?和=?1+?2+?3+?4+?5=2.460+1.741+1.000+0.608+0.384=6.193

權重計算：

ω1=ω1/?和=2.460/6.193=0.397

ω2=ω2/?和=1.741/6.193=0.281

ω3=ω3/?和=1.000/6.193=0.161

ω4=ω4/?和=0.608/6.193=0.098

ω5=ω5/?和=0.384/6.193=0.062

計算Aω：

計算λmax：

一致性指標計算：

根據表2，易知RI=1.12，調整CR 值：

符合一致性檢驗要求，權重設置合理。

特征向量如下：

風險指數向量計算：

風險指數計算：

根據表5，易知4＜7.437＜9，風險等級為II 級。

同理，計算得出墩臺柱施工、預制梁板架設施工和懸臂澆筑施工的風險指數，判定風險等級，并進行匯總，具體如表8 所示。

表8 安全風險評估匯總表

3 結論

本文應用層次分析法，將目標層設置為橋梁施工安全風險評估，依次進行層次分解，構造了鉆孔灌注樁施工、墩臺柱施工、預制梁板架設施工和懸臂澆筑施工的安全風險評估模型，通過詳細計算，得出如下結論：一是鉆孔灌注樁施工風險等級為II 級；二是墩臺柱施工、預制梁板架設施工和懸臂澆筑施工風險等級為III 級，需重點關注并制定詳細措施加以防范。