葉遠(yuǎn)春，宋谷長

（北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，北京市 100082）

0 引言

近年來，我國各大城市由于道路空洞造成的路面塌陷事故頻繁發(fā)生，造成大量的經(jīng)濟(jì)、財(cái)產(chǎn)損失，引起媒體和社會的廣泛關(guān)注。由于城市道路與橋梁、地下管線、地鐵等基礎(chǔ)設(shè)施在空間上的密集性，道路空洞塌陷事故具有涉及面廣、損失大、社會影響大等特點(diǎn)。因此，為進(jìn)一步促進(jìn)城市道路安全保障工作，盡量避免與防范城市道路空洞事件的發(fā)生，必須全面、細(xì)致地分析城市道路面臨空洞的風(fēng)險(xiǎn)情況及其形成原因。對可能存在的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面系統(tǒng)地排查，分析風(fēng)險(xiǎn)事件可能造成的影響和后果，科學(xué)地評估城市道路面臨的空洞風(fēng)險(xiǎn)，并提出針對性的風(fēng)險(xiǎn)防范與控制措施。

1 道路空洞安全的特點(diǎn)

當(dāng)前我國城市道路空洞安全保障工作呈現(xiàn)以下特點(diǎn)：

（1）空洞事故逐年增加。

隨著交通及城市化的發(fā)展，我國城市道路面臨的道路空洞事故數(shù)量也隨之增加。近3年來北京市發(fā)生的路面塌陷事故數(shù)量統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示2007～2009年北京市發(fā)生道路塌陷事件277起，其中2007年發(fā)生54起，2008年發(fā)生94起，2009年發(fā)生129起，塌陷事件逐年遞增趨勢非常明顯[1]。

（2）空洞的形成原因復(fù)雜多樣。

存在于城市道路路基中的空洞一般可分為自然地質(zhì)空洞和人工活動(dòng)造成空洞。自然地質(zhì)空洞主要是城市道路下存在的天然溶洞、土洞，人工造成的空洞則包括廢棄的舊溝、防空洞、地下施工引起的空洞等。因此，空洞的形成原因復(fù)雜多樣，城市道路面臨的空洞風(fēng)險(xiǎn)則更為復(fù)雜。

（3）缺乏風(fēng)險(xiǎn)評估機(jī)制。

截至目前，在防范道路空洞事件方面，國內(nèi)尚無明確的城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估機(jī)制。

2 城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估

2.1 道路空洞風(fēng)險(xiǎn)的定義

依據(jù)風(fēng)險(xiǎn)研究理論，道路空洞風(fēng)險(xiǎn)的含義包含3 方面內(nèi)容[2]：（1）風(fēng)險(xiǎn)是不確定的；（2）風(fēng)險(xiǎn)必然導(dǎo)致不良后果；（3）風(fēng)險(xiǎn)是可以度量的。

城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)是指可能形成道路空洞、或致路面塌陷事故的不良事件。

2.2 評估流程

城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估是通過分析、識別風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的概率和可能產(chǎn)生的后果，確定風(fēng)險(xiǎn)級別，并決定哪些風(fēng)險(xiǎn)需要防范以及如何防范的過程。風(fēng)險(xiǎn)評估過程分為6個(gè)步驟：確定評估內(nèi)容、風(fēng)險(xiǎn)識別、風(fēng)險(xiǎn)可能性分析、風(fēng)險(xiǎn)后果分析、劃分風(fēng)險(xiǎn)等級、提出風(fēng)險(xiǎn)防范的措施與建議（見圖1）。

2.3 評估對象

城市重要的政治、經(jīng)濟(jì)、商貿(mào)中心街區(qū)的道路，定期或出現(xiàn)下列情況之一時(shí)，作為道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估對象：

（1）道路進(jìn)行大修、改擴(kuò)建時(shí)；

（2）道路發(fā)生不明原因的沉陷、開裂、冒水時(shí)；

（3）在道路下進(jìn)行管涵頂進(jìn)、降水作業(yè)、隧道開挖等工程施工期間。

2.4 風(fēng)險(xiǎn)識別

作者對北京市近年發(fā)生的100余起城市道路空洞事故進(jìn)行調(diào)研，統(tǒng)計(jì)分析出道路空洞事故的影響因素主要有三大類，含8個(gè)因素，構(gòu)成了城市道路空洞事件的主要風(fēng)險(xiǎn)因子（見表1）。

表1 道路空洞突發(fā)事故風(fēng)險(xiǎn)源匯總表[3]

2.5 風(fēng)險(xiǎn)可能性分析

道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性是指道路空洞事件在未來一段時(shí)間內(nèi)發(fā)生的概率，道路空洞事件發(fā)生的概率越高，則風(fēng)險(xiǎn)可能性越大。根據(jù)道路空洞事件風(fēng)險(xiǎn)的特點(diǎn)，將道路空洞事件風(fēng)險(xiǎn)可能性分為5級，即：

A級——基本不可能發(fā)生；

B級——較不可能發(fā)生；

C級——可能發(fā)生；

D級——很可能發(fā)生；

E級——肯定發(fā)生。

道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性評估采用定性和定量結(jié)合的模糊層次綜合評價(jià)方法。在現(xiàn)有風(fēng)險(xiǎn)源調(diào)查基礎(chǔ)上進(jìn)行的風(fēng)險(xiǎn)源定性識別，根據(jù)選定因素，計(jì)算道路空洞事故風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)，預(yù)測道路空洞事故發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)的可能性，進(jìn)一步考慮風(fēng)險(xiǎn)后果后，確定評價(jià)道路的風(fēng)險(xiǎn)等級，為相應(yīng)的工程及管理對策提供依據(jù)。

2.5.1評價(jià)因素的選擇與分級標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)城市道路空洞事故的特點(diǎn)和規(guī)律，對專家風(fēng)險(xiǎn)因素分級的調(diào)查結(jié)果進(jìn)行匯總，建立道路空洞事件風(fēng)險(xiǎn)可能性評價(jià)指標(biāo)體系和賦值標(biāo)準(zhǔn)。如圖2和表2所示。

圖2 城市道路空洞事故風(fēng)險(xiǎn)可能性評估指標(biāo)體系

2.5.2風(fēng)險(xiǎn)因素層次分析及權(quán)重的確定

城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重是個(gè)多目標(biāo)的決策問題，適宜應(yīng)用德爾菲法與層次分析法相結(jié)合對各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重的定量化確定。德爾菲法（Delphi-Method）又稱專家調(diào)查法，是一種非見面形式的專家意見收集方法和“一種高效的，通過群體交流和溝通來解決復(fù)雜問題的方法”。模糊層次分析法（Fuzzy-Analytical-Hierarchy-Process）則是從系統(tǒng)的觀點(diǎn)出發(fā)考慮決策的問題，是一種簡便、靈活而又實(shí)用的多準(zhǔn)則決策方法，適用于對多個(gè)難以量化因素進(jìn)行重要性、影響力、優(yōu)先程度的量化分析。

首先，以城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性評估為目標(biāo)，對風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行逐步細(xì)化，形成多層次的風(fēng)險(xiǎn)層次結(jié)構(gòu)模型，即風(fēng)險(xiǎn)可能性評價(jià)目標(biāo)樹。然后，向所有專家提供各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)，并提供相關(guān)的背景資料及專家需要的其它材料，由專家對每一層次的風(fēng)險(xiǎn)因素針對上一層次某因素進(jìn)行兩兩比較判斷，并做書面回答，得到其相對重要程度的比較標(biāo)準(zhǔn)。在對專家第一次判斷意見匯總后，列成圖表進(jìn)行對比，并再次發(fā)給各位專家，讓專家比較自己同他人的不同意見，修改自己的意見和判斷。這一過程重復(fù)進(jìn)行，直到各個(gè)專家不再改變自己的意見為止，確定該層次全部要素的最終重要性權(quán)重，最終確定組合權(quán)重。

（1）建立層次結(jié)構(gòu)模型。

層次結(jié)構(gòu)模型分為3層：第1層是目標(biāo)層，即發(fā)生道路空洞風(fēng)險(xiǎn)的可能性；第2層是準(zhǔn)則層，主要指導(dǎo)致空洞事件的各種條件；第3層是指標(biāo)層，如圖2所示。

表2 城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性評估指標(biāo)分級與賦值標(biāo)準(zhǔn)

（2）確定各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重。

在建立層次結(jié)構(gòu)模后，根據(jù)同一層次指標(biāo)間的重要性比較，分別賦予一定的分值。按德爾菲法要求進(jìn)行調(diào)查，請專家采用0.1～0.9標(biāo)度對指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行打分，并進(jìn)行加權(quán)平均得到判斷矩陣R（R=（rij）m×n）滿足rij=rik-rjk+0.5，其中rij表示元素Bi比Bj重要程度)。計(jì)算元素的權(quán)重值（i=1，2，…，n）[4-6]。其中 a 是人們對所感知對象的差異程度的一種度量，a≥（n-1）/2。所建立的判斷矩陣見表3～表5。

地下管線滲漏的影響指標(biāo)只有一個(gè)，所以 C5對B2的權(quán)重為1。

表3 判斷矩陣A-B

表4 判斷矩陣B1-C

表5 判斷矩陣B3-C

根據(jù)B層權(quán)重和C層權(quán)重相乘得到最底層因素相對最高層的組合權(quán)重，如表6所示。

表6 城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性評估指標(biāo)權(quán)重

（3）風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)計(jì)算。

道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性采用風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)來表示。風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)越大，則未來發(fā)生道路空洞事件的可能性也越大。風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)的數(shù)學(xué)計(jì)算模型如式（1）：

式（1）中：FC——道路空洞風(fēng)險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)；

Ri——道路空洞風(fēng)險(xiǎn)源的第i項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素的組合權(quán)重值；

Xi——道路空洞風(fēng)險(xiǎn)源的第i項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素的賦值。

按式（1）計(jì)算，城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)應(yīng)介于1～9之間。結(jié)合災(zāi)害活動(dòng)的特點(diǎn)以及對道路交通的影響，將道路空洞風(fēng)險(xiǎn)可能性指數(shù)從小到大分為五級，如表7所示。

2.6 風(fēng)險(xiǎn)后果評估

道路空洞事故風(fēng)險(xiǎn)后果評估按照其嚴(yán)重程度、可控性和影響范圍以及主觀影響因素，一般可分為五級：特別重大級、重大級，較大級，一般級和影響很小級。通過采用德爾菲法，即向?qū)＜姨峁┑缆肺恢?、道路類型、周邊建筑、市政設(shè)施等資料，由專家書面給出其預(yù)計(jì)的風(fēng)險(xiǎn)后果，經(jīng)過對專家意見的統(tǒng)計(jì)匯總后，最終確定道路空洞風(fēng)險(xiǎn)后果評估等級（見表 8）。

表7 城市道路空洞事故可能性等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

表8 道路空洞事件風(fēng)險(xiǎn)后果分級標(biāo)準(zhǔn)

2.7 風(fēng)險(xiǎn)分級

道路空洞風(fēng)險(xiǎn)分級是針對不同程度的道路空洞事件可能性，其可能對人類的生命財(cái)產(chǎn)構(gòu)成威脅及可能造成的社會影響的定性和定量化的分析和評估，是以風(fēng)險(xiǎn)可能性分析和風(fēng)險(xiǎn)后果分析為依據(jù)進(jìn)行綜合評估。道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估的目的在于明確哪些風(fēng)險(xiǎn)需要控制、哪些風(fēng)險(xiǎn)可以接受，同時(shí)確定風(fēng)險(xiǎn)管理的優(yōu)先級，為相關(guān)政府部門應(yīng)對可能發(fā)生的道路空洞事故提供決策依據(jù)。

道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估分級參考國際風(fēng)險(xiǎn)管理理事會（IRGC）《風(fēng)險(xiǎn)管理白皮書》、澳大利亞 /新西蘭風(fēng)險(xiǎn)管理標(biāo)準(zhǔn)（Risk Management，AS/NAZ4360:1999）[7]等資料，具體分級標(biāo)準(zhǔn)如表9所示。

表9 道路空洞風(fēng)險(xiǎn)分級標(biāo)準(zhǔn)

3 風(fēng)險(xiǎn)防范與控制

針對城市道路空洞的不同風(fēng)險(xiǎn)等級，建議采取不同的控制措施，以減少或避免道路空洞事故的發(fā)生。

（1）風(fēng)險(xiǎn)等級為低時(shí)應(yīng)對措施。

不采取特別處理措施，按正常道路進(jìn)行經(jīng)常性巡查。

（2）風(fēng)險(xiǎn)等級為中時(shí)應(yīng)對措施。

建議加強(qiáng)巡查密度，巡查的內(nèi)容應(yīng)特別注意觀察疑似空洞上方路面的沉陷情況，如發(fā)現(xiàn)道路沉陷應(yīng)立即上報(bào)，采取進(jìn)一步檢測或處理措施。

（3）風(fēng)險(xiǎn)等級為高或極高時(shí)應(yīng)對措施。

建議定期進(jìn)行探地雷達(dá)道路空洞檢測。如雷達(dá)檢測結(jié)果為存在土質(zhì)疏松或空洞異常，應(yīng)進(jìn)行專家會商，并根據(jù)異常程度和專家意見決定是否立即采取修復(fù)措施。然后對風(fēng)險(xiǎn)原因進(jìn)行詳細(xì)分析，并針對突出的風(fēng)險(xiǎn)因素提出應(yīng)對措施。

4 結(jié)語

在當(dāng)前城市道路空洞事故頻發(fā)，而國內(nèi)城市尚無明確的道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估制度的背景下，本文以對北京市相關(guān)道路空洞事故調(diào)查結(jié)果為依據(jù)，探討了城市道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估的方法，對于預(yù)防道路空洞突發(fā)事故的發(fā)生，保障道路設(shè)施的安全具有積極意義。本方法對其它城市的道路空洞風(fēng)險(xiǎn)評估具有借鑒意義，可根據(jù)各自城市特點(diǎn)，按上述評價(jià)系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)道路空洞的風(fēng)險(xiǎn)評估。

[1]宋谷長,葉遠(yuǎn)春,劉慶仁.北京市城市道路塌陷成因及對策分析[J].城市道橋與防洪,2011,(8):250-252.

[2]周光輝,汪智，王富章，等.2008年北京奧運(yùn)會期間鐵路突發(fā)公共事件風(fēng)險(xiǎn)評估研究[J].中國鐵路,2008,(2):69-73.

[3]劉慶仁，葉遠(yuǎn)章，宋谷長，等.地下設(shè)施施工造成路基空洞的技術(shù)對策研究[R].北京：北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院，2011,75-76.

[4]王東升,金偉良,龔順風(fēng).運(yùn)用層次分析法鑒定混凝土橋梁健康狀況[J].科技通報(bào),2005,21(1):41-44.

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[6]呂躍進(jìn).基于模糊一致矩陣的模糊層次分析法的排序[J].模糊系統(tǒng)與數(shù)學(xué),2002,16(2):79-85.

[7]AS/NZS4360:2004,Australian/New Zealand Standard:Risk Management[S].