基于灰靶決策的道路改擴(kuò)建工程施工組織方案評價

摘要：采用灰靶決策法對道路改擴(kuò)建工程施工組織方案進(jìn)行評價。首先，采用主客觀結(jié)合法確定評價指標(biāo)權(quán)重，將各指標(biāo)最優(yōu)值組成的方案作為靶心；其次，根據(jù)評價方案與靶心的貼近度對評價方案進(jìn)行優(yōu)劣排序；最后，以某工程為例，進(jìn)行道路改擴(kuò)建工程施工組織方案比選，驗證其正確性，為施工組織方案評價提供一種新思路。

關(guān)鍵詞：道路改擴(kuò)建工程；施工組織；方案評價；指標(biāo)權(quán)重；靶心；貼近度

0 引言

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，交通需求量不斷增長，我國不少路段出現(xiàn)了交通擁堵現(xiàn)象，嚴(yán)重影響了經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，因此各地區(qū)紛紛通過啟動道路改擴(kuò)建工程提升道路等級。道路改擴(kuò)建工程既要不中斷交通，又要保證行車安全和施工人員安全；既要保障施工質(zhì)量，又要保證施工單位的經(jīng)濟(jì)效益，因此，施工組織方案選擇十分重要。

國內(nèi)道路改擴(kuò)建工程施工組織方案的比選通常根據(jù)工程量、工期、施工成本、工程質(zhì)量、通行能力等指標(biāo)進(jìn)行定性分析，從而選擇一個相對合理的施工方案[1-8]，而相關(guān)的定量研究較少。張含飛[9]和胡空[10]參考Lee[11]和Harb等[12]的研究成果，運用VISSIM交通仿真技術(shù)，對高速公路改擴(kuò)建工程施工組織方案對平均車速、平均延誤等通行能力指標(biāo)的影響進(jìn)行了探討，但對于其他指標(biāo)的影響沒有論及。王學(xué)軍等[13]將備選方案的各項技術(shù)指標(biāo)分為5個等級評分，根據(jù)評價方案各指標(biāo)得分的總和對備選方案進(jìn)行優(yōu)劣排序，但指標(biāo)權(quán)重的確定和方案比選方法的主觀性太強(qiáng)，極大依賴于使用者的經(jīng)驗和學(xué)識。朱文浩等[14]根據(jù)評價方案與正、負(fù)理想方案的距離對備選方案進(jìn)行優(yōu)劣排序，但當(dāng)兩個評價方案與正、負(fù)理想方案的距離均相等時，該方法無法判斷其優(yōu)劣[15]。以上研究在確定評價指標(biāo)權(quán)重時，有的僅考慮評價指標(biāo)重要度的差異，而沒有考慮離散度的差異；有的僅考慮評價指標(biāo)離散度的差異，而沒有考慮重要度的差異。本文采用主客觀結(jié)合法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，將各指標(biāo)最優(yōu)值組成的方案作為靶心，用灰靶決策法對道路改擴(kuò)建工程施工組織方案進(jìn)行評價，為施工組織方案評價提供一種新思路。

1 灰靶決策法

設(shè)有m個評價方案（D1，D2，…，Dm），n個評價指標(biāo)（G1，G2，…，Gn），方案Di在指標(biāo)Gj下的觀測值為xij（i=1，2，…，m；j=1，2，…，n），評價指標(biāo)的權(quán)向量為W=（w1，w2，…，wn）T。

1.1 數(shù)據(jù)的規(guī)范化處理

不同指標(biāo)有不同的量鋼，為了使不同的量鋼數(shù)據(jù)能夠進(jìn)行比較，在進(jìn)行評價之前，應(yīng)將評價指標(biāo)進(jìn)行規(guī)范化處理。

對效益型指標(biāo)規(guī)范化處理公式如下

x′ij=xij－minixijmaxixij－minixij（1）

對成本型指標(biāo)規(guī)范化處理公式如下

x′ij=maxixij－xijmaxixij－minixij（2）

為了方便起見，無量綱化處理后的數(shù)據(jù)仍記作xij。

1.2 確定評價指標(biāo)的權(quán)重

指標(biāo)權(quán)重的確定方法主要有主觀法、客觀法和主客觀結(jié)合法，本文采用主客觀結(jié)合法。

1.2.1 離散度權(quán)

利用客觀法確定的指標(biāo)權(quán)重稱為指標(biāo)的離散度權(quán)。本文采用方差法確定指標(biāo)的離散度權(quán)，其基本原理是：評價對象在某個指標(biāo)下的觀測值差異越小，說明該指標(biāo)在評價過程中所起作用越小，理應(yīng)賦予較小權(quán)重；評價對象在某個指標(biāo)下的觀測值差異越大，說明該指標(biāo)在評價過程中所起作用越大，理應(yīng)賦予較大權(quán)重。

先計算各評價對象在同一指標(biāo)下觀測值的樣本方差，然后對各指標(biāo)的樣本方差進(jìn)行歸一化處理，得到該指標(biāo)的權(quán)重，計算公式如下

1.2.2 重要度權(quán)

利用主觀判斷法確定的指標(biāo)權(quán)重稱為指標(biāo)的重要度權(quán)。本文采用AHM模型（屬性層次分析）確定指標(biāo)的重要度權(quán)。AHM繼承了層次分析法（AHP）的優(yōu)點，同時無需計算判斷矩陣的特征值，也無需進(jìn)行一致性檢驗，因此，該方法在計算和運用上比AHP更簡單，其一般步驟如下[16]：

1.2.3 綜合權(quán)重

若某個指標(biāo)的重要度很?。◣缀醯扔?），則不管其離散度多大，其權(quán)重理應(yīng)很小；若某指標(biāo)的離散度很小，則不管其重要度多大，其權(quán)重也應(yīng)該很小。根據(jù)這一原則，取重要度權(quán)和離散度權(quán)的乘積w1j×w2j，并將其進(jìn)行歸一化處理，得該指標(biāo)的綜合權(quán)重。

1.3 評價方案優(yōu)劣

設(shè)Di=（xi1，xi2，…，xin），D0=（x01，x02，…，x0n），x0j為第j個評價指標(biāo)的最優(yōu)值，D0為理想方案，也稱“靶心”。

經(jīng)過規(guī)一化處理，每個指標(biāo)的最大值為1，最小值為0，因此，靶心D0=（1， 1， …， 1），加權(quán)決策方案Ai=（w1xi1，w2xi2，…，wnxin）（i=1，2，…，m），加權(quán)理想方案A0=（w1， w2， …， wn）。

評價方案與靶心更貼近，則其方案最優(yōu)。方案的貼近程度在數(shù)學(xué)上就是向量的貼近程度。本文采用評價方案與靶心的夾角余弦和距離計算評價方案的優(yōu)劣。

2 應(yīng)用實例

2.1 項目概況

S232滎陽境G310以北段道路改擴(kuò)建工程起始自楊寨村黃河大橋南岸，終止于三里莊S232與國道310平面交叉處，建設(shè)里程為16.199km。原道路為雙向兩車道，路基寬7.000m，改擴(kuò)建方案為將原道路拓寬為雙向六車道，路基寬33.500m，設(shè)計行車速度100.000km/h，計劃工期18月。

2.2 施工組織備選方案

結(jié)合施工條件和設(shè)計要求，項目組提出如下4個施工組織備選方案：

方案1：分段半幅施工，封閉施工區(qū)段的西側(cè)交通，東側(cè)南北交替放行。按新設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，先鋪筑西側(cè)兩個新建車道。待西側(cè)新建車道完工后，再將交通轉(zhuǎn)移至西側(cè)兩個新建車道。接著銑刨原路面，鋪筑東側(cè)兩條新建車道基層，設(shè)置中央隔離帶。最后鋪設(shè)東側(cè)兩條新建車道和兩條原車道的面層。

方案2：分幅施工，一側(cè)設(shè)置臨時路面。先在道路東側(cè)修建一條臨時車道，東側(cè)形成雙向兩車道。然后封閉施工區(qū)段的西側(cè)交通，將西側(cè)交通轉(zhuǎn)移至東側(cè)，鋪筑西側(cè)兩條新建車道。待西側(cè)新建車道完工后，將交通轉(zhuǎn)移至西側(cè)兩條新建車道。接著銑刨原路面，刨掉臨時路面，鋪筑東側(cè)兩條新建車道基層，設(shè)置中央隔離帶。最后鋪設(shè)東側(cè)兩條新建車道的上面層和兩條原車道的面層。

方案3：分幅施工，一側(cè)設(shè)置過渡路面。先鋪筑東側(cè)兩條新建車道，新建路面鋪筑至中面層后，在中面層上方設(shè)置稀漿封層，形成過渡路面。然后封閉施工區(qū)段西側(cè)交通，將西側(cè)交通轉(zhuǎn)移至東側(cè)過渡路面，西側(cè)兩條新建車道開始施工，待西側(cè)兩條新建車道完工后，將交通轉(zhuǎn)移至西側(cè)兩條新建車道。接著銑刨原路面，設(shè)置中央隔離帶。最后鋪設(shè)東側(cè)兩條新建車道的上面層和兩條原車道的面層。

方案4：分幅施工，雙側(cè)設(shè)置過渡路面。先在原路面兩側(cè)分別鋪筑兩條新建車道，新建路面鋪筑至中面層后，在中面層上方設(shè)置稀漿封層，形成過渡路面。然后封閉原道路，將交通轉(zhuǎn)移至東西兩側(cè)過渡路面，接著銑刨原路面，設(shè)置中央隔離帶，鋪筑原路面的面層。最后封閉過渡路面，將交通轉(zhuǎn)移至原路面兩條車道，鋪設(shè)四條新建車道的上面層。

2.3 評價指標(biāo)體系

考慮道路改擴(kuò)建工程特點，選取施工成本、工期、工程質(zhì)量、通行能力4個評價指標(biāo)。其中，施工成本和工期為定量指標(biāo)，工程質(zhì)量和通行能力為定性指標(biāo)，定性指標(biāo)采取專家打分法（分值為1～10分）。通行能力指施工期間施工路段在不中斷交通情況下的通行能力。施工組織方案指標(biāo)值見表1。

2.4 對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行規(guī)范化處理

施工成本和工期為成本型指標(biāo)，工程質(zhì)量和通行能力為效益型指標(biāo)，利用式（1）和式（2）對數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化處理，規(guī)一化指標(biāo)值見表2。

2.5 計算評價指標(biāo)權(quán)重

將有關(guān)數(shù)據(jù)代入式（4），得到各指標(biāo)的離散度權(quán)為（0.236，0.288，0.240，0.236）。

將各指標(biāo)的重要度權(quán)和離散度權(quán)相乘，然后進(jìn)行歸一化處理，得到各指標(biāo)的綜合權(quán)重為（0.260，0.262，0.264，0.214）。

2.6 評價方案優(yōu)劣排序

加權(quán)靶心為 （0.260，0.262，0.264，0.214）。由式（7）～式（9）計算得到每個評價方案與靶心的貼近度，貼近度計算表見表3。

由表3可以看出，方案3最優(yōu)。方案1雖然施工成本最低，但施工時間最長，通行能力最差。方案2雖然施工質(zhì)量最好，但臨時路面的設(shè)置，使施工成本最高。方案4在原道路東西兩側(cè)均鋪設(shè)了過渡路面，雖然通行能力最高，但過渡路面遭重車碾壓后再進(jìn)行上面層施工，施工質(zhì)量存在瑕疵。綜合考慮各方面因素，推薦使用方案3。

3 結(jié)語

本文采用主客觀結(jié)合法確定評價指標(biāo)的權(quán)重，用灰靶決策法對道路改擴(kuò)建工程施工組織方案進(jìn)行優(yōu)劣排序。靶心是由各指標(biāo)最優(yōu)值組成的方案，產(chǎn)生于參與排序方案之外，因此評價結(jié)果更客觀、更公正。將該方法應(yīng)用于道路改擴(kuò)建工程施工組織方案比選，驗證其結(jié)論與定性評價結(jié)果基本一致，為道路改擴(kuò)建工程施工組織方案評價提供了一種新思路。

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收稿日期：2024-02-19

作者簡介：

張妍（1988—）女，經(jīng)濟(jì)師，研究方向：經(jīng)濟(jì)管理。