鄭祖恩， 龍 英

(湖南省交通科學(xué)研究院有限公司, 湖南 長(zhǎng)沙 410015)

0 引言

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展，我國(guó)公路工程的投資體量逐年遞增，由于公路工程施工周期長(zhǎng)、人員流動(dòng)大、施工條件差等安全問(wèn)題突出，公路工程施工安全事故時(shí)有發(fā)生，給公路施工企業(yè)和管理部門增加了安全壓力，也給社會(huì)造成不良影響。

為了全面系統(tǒng)地辨識(shí)、評(píng)估、管控、降低公路施工過(guò)程中潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)，業(yè)內(nèi)專家學(xué)者系統(tǒng)性地研究了多種公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)辨識(shí)和評(píng)估方法，例如: 李得英[1]重點(diǎn)剖析了公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)現(xiàn)狀及管理不足，并提出了有效的安全對(duì)策;喬建剛等[2]基于相對(duì)差異函數(shù)對(duì)高速公路施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)估;劉偉等[3]探討了公路隧道施工技術(shù)與安全管理;吳威等[4]精細(xì)化分析了影響高速公路施工的風(fēng)險(xiǎn)因素；唐志鋼[5]研究了高速公路風(fēng)險(xiǎn)管控與隱患排查治理機(jī)制等；劉紀(jì)坤等[6]研究構(gòu)建了山區(qū)高速公路施工工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型；薛亞?wèn)|等[7]利用軟科學(xué)方法量化分析了山嶺公路隧道施工風(fēng)險(xiǎn)；郭內(nèi)強(qiáng)等[8]研究了山區(qū)高速公路風(fēng)險(xiǎn)防控方法；張世凱[9]結(jié)合WBS和RBS分析公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素。本文將層次分析方法(AHP)和與灰色理論中的灰色關(guān)聯(lián)度分析法有效結(jié)合起來(lái)，研究建立了具有普適性的公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法、體系和技術(shù)路徑，并在某公路施工中示范應(yīng)用該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，驗(yàn)證其有效性。

1 公路施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

公路工程施工通常為多標(biāo)段同時(shí)開(kāi)工，呈線性狀態(tài)分布，工程施工周圍環(huán)境復(fù)雜多變，工作面不斷延伸，施工作業(yè)易受自然災(zāi)害、地質(zhì)地形條件等因素影響，施工安全影響因素還包括施工單位人員組成和技術(shù)水平等，通常情況下，項(xiàng)目成員組成越復(fù)雜，施工工藝越繁多，潛在的安全風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)更高。因此，在咨詢專家、教授、現(xiàn)場(chǎng)施工人員等基礎(chǔ)上，本文綜合分析了公路工程施工過(guò)程中的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、施工人員素質(zhì)、管理組織能力、施工安全環(huán)境、材料設(shè)備供應(yīng)等風(fēng)險(xiǎn)薄弱點(diǎn)，形成公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，具體如圖1所示。

2 基于AHP-灰色關(guān)聯(lián)度分析的公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

2.1 AHP法原理與步驟

AHP法是為有效地將系統(tǒng)總的待評(píng)價(jià)目標(biāo)根據(jù)分析分解成不同的層次，計(jì)算下一個(gè)層次對(duì)上一個(gè)層次因素指標(biāo)的權(quán)重值[10]，其具體步驟如圖2所示。

圖1 公路工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系圖

圖2 層次分析法步驟圖

2.2 灰色關(guān)聯(lián)度分析法

灰色關(guān)聯(lián)分析法基于灰色理論分析系統(tǒng)因素之間的差異程度，常以關(guān)聯(lián)系數(shù)來(lái)量化系統(tǒng)各因素之間的關(guān)聯(lián)程度。

1) 查閱資料，咨詢專家系統(tǒng)分析評(píng)價(jià)對(duì)象之間的相互關(guān)系，并構(gòu)造公式系統(tǒng)評(píng)價(jià)矩陣，其中m代表各風(fēng)險(xiǎn)因素的個(gè)數(shù)，即:

(1)

2) 為有效地將各指標(biāo)無(wú)量綱化處理，先選取合適的參考數(shù)據(jù)列，使得計(jì)算合理化，本文參考數(shù)據(jù)列以各風(fēng)險(xiǎn)因素正向指標(biāo)的最大值構(gòu)成。

3) 無(wú)量綱化處理分為初值化法與均值化法，本文選取初值化法，得到公式(2)矩陣：

(X0，X1， …，Xn)=

(2)

4) 依據(jù)公式(3)為各因素的評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)據(jù)與參考數(shù)列之間的絕對(duì)值。

Δ=|x0(k)-xi(k)|

(3)

5) 結(jié)合公式(4)和公式(5)，分別計(jì)算兩級(jí)最小差與兩級(jí)最大差數(shù)值。

(4)

(5)

6) 為有效地判斷各風(fēng)險(xiǎn)因素之間的關(guān)聯(lián)情況，需計(jì)算指標(biāo)的關(guān)聯(lián)系數(shù)，即:

(6)

式中:k=1，2，…，m，ρ為分辨系數(shù)，0<ρ<1，且ρ越小，關(guān)聯(lián)系數(shù)間差異更大，ρ通常取0.5。

7) 將各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)取均值，得到關(guān)聯(lián)度。

8) 對(duì)各關(guān)聯(lián)系數(shù)的均值歸一化處理，得到各風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重Wi。

3 工程實(shí)例應(yīng)用

3.1 工程實(shí)例基本情況

為驗(yàn)證上述風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，以某高速公路工程中的5個(gè)標(biāo)段的工程實(shí)例作為評(píng)價(jià)對(duì)象，對(duì)其施工風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行評(píng)價(jià)。

3.2 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)劃分

根據(jù)各風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)結(jié)果的數(shù)值分布，劃分高危險(xiǎn)、較高危險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)、低風(fēng)險(xiǎn)等4個(gè)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具體不同風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分值區(qū)間見(jiàn)表1。

表1 公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)表風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分值區(qū)間風(fēng)險(xiǎn)水平Ⅰ[0.15,0.18)高風(fēng)險(xiǎn)Ⅱ[0.12,0.15)較高危險(xiǎn)Ⅲ[0.06,0.12)一般風(fēng)險(xiǎn)Ⅳ[0.00,0.06)低風(fēng)險(xiǎn)

3.3 風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)權(quán)重計(jì)算

為確定各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的權(quán)重值，通過(guò)分發(fā)20份調(diào)查問(wèn)卷，由公路工程行業(yè)專家和教授分別對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的一級(jí)、二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)進(jìn)行重要性打分；其中打分又分為2類情形，一類情形是評(píng)判不同風(fēng)險(xiǎn)因素指標(biāo)對(duì)事故后果影響的重要程度，另一類情形是評(píng)判5個(gè)標(biāo)段中各風(fēng)險(xiǎn)因素誘發(fā)事故的可能性大小，分值為(1，10)。依據(jù)專家打分情況，采用1-9標(biāo)度法計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的權(quán)重值和風(fēng)險(xiǎn)因素誘發(fā)事故可能性大小分值，結(jié)果見(jiàn)表2和表3。

3.4 灰色關(guān)聯(lián)度確定風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重值

歸一化、無(wú)量綱化處理所收集5個(gè)標(biāo)段中不同風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的專家評(píng)分結(jié)果，選取參照數(shù)列為X0{1.00，1.00，1.00，1.00，1.00，1.00，1.00，1.00，1.00}，并根據(jù)公式(1)～(6)計(jì)算得到各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的關(guān)聯(lián)系數(shù)，均值歸一化處理得到各風(fēng)險(xiǎn)因素大小權(quán)值，見(jiàn)表4。

3.5 計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素評(píng)價(jià)綜合值

依據(jù)公式(7)得到歸納總結(jié)的15個(gè)公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)綜合值，經(jīng)歸一化處理所得結(jié)果見(jiàn)表5。

表2 公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)重表一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)指標(biāo)權(quán)重指標(biāo)權(quán)重綜合權(quán)重值PjC110.319 70.090 0C10.282 3C120.223 20.063 0C130.457 10.129 0C210.141 20.017 5C20.124C220.493 60.061 0C230.36520.045 0C310.603 20.106 0C30.175C320.234 10.041 0C330.162 70.028 0C410.183 10.046 0C40.252C420.603 70.152 0C430.213 20.054 0C510.407 50.067 0C50.166C520.273 30.045 0C530.319 20.053 0

表3 各風(fēng)險(xiǎn)因素大小值表標(biāo)段號(hào)C11C12C13C21C22C23C311543551623533644345425324263172353731614C32C33C41C42C43C51C52C534368763852667554456556453457644622435665

表4 各風(fēng)險(xiǎn)因素權(quán)值大小指標(biāo)關(guān)聯(lián)度指標(biāo)關(guān)聯(lián)度W10.062W90.061 0W20.073W100.078 0W30.064W110.068 0W40.052W120.079 0W50.080W130.074 0W60.057W140.067 5W70.060W150.065 0W80.063——

Fi=(wi×Pj×Ij)，j=1，2，…，m

(7)

其中，F(xiàn)i為j風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素的評(píng)價(jià)綜合值，Pj為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素影響大小的綜合權(quán)重值，ωj為j風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)因素發(fā)生概率的權(quán)值，Ij為j風(fēng)險(xiǎn)因素專家打分值。

表5 公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素綜合評(píng)價(jià)值指標(biāo)關(guān)聯(lián)度指標(biāo)關(guān)聯(lián)度F10.009F90.015 0F20.023F100.171 0F30.002F110.163 0F40.072F120.072 0F50.005F130.072 0F60.048F140.067 2F70.132F150.018 0F80.022——

3.6 各風(fēng)險(xiǎn)因素評(píng)價(jià)結(jié)果

根據(jù)公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)表(見(jiàn)表1)，得到公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(見(jiàn)表6)。

表6 公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)因素風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)二級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)級(jí)別C11一般風(fēng)險(xiǎn)C1C12低風(fēng)險(xiǎn)C13低風(fēng)險(xiǎn)C21一般風(fēng)險(xiǎn)C2C22低風(fēng)險(xiǎn)C23一般風(fēng)險(xiǎn)C31較高風(fēng)險(xiǎn)C3C32一般風(fēng)險(xiǎn)C33低風(fēng)險(xiǎn)C41高風(fēng)險(xiǎn)C4C42高風(fēng)險(xiǎn)C43一般風(fēng)險(xiǎn)C51一般風(fēng)險(xiǎn)C5C52一般風(fēng)險(xiǎn)C53低風(fēng)險(xiǎn)

3.7 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

將影響大小綜合權(quán)值、關(guān)聯(lián)度系數(shù)、專家打分值相結(jié)合，綜合計(jì)算得到:在5個(gè)公路工程施工標(biāo)段的15個(gè)風(fēng)險(xiǎn)因素中，規(guī)章制度完善能力C41、施工現(xiàn)場(chǎng)組織與管理能力C42均屬于Ⅰ級(jí)(高風(fēng)險(xiǎn)水平)；施工人員技術(shù)素質(zhì)C31屬于Ⅱ級(jí)(較高風(fēng)險(xiǎn)水平)；新技術(shù)與新工藝C11、材料與設(shè)備供應(yīng)及時(shí)性C21、材料與設(shè)備供應(yīng)合格率C23、施工人員身體素質(zhì)C32、教育與培訓(xùn)員工能力C43、自然災(zāi)害頻率與程度C51、地質(zhì)地形條件C52等屬于Ⅲ級(jí)(一般風(fēng)險(xiǎn)水平)；勘察技術(shù)水平C12、施工技術(shù)水平C13、材料與設(shè)備供應(yīng)充足性C22、施工團(tuán)隊(duì)合作水平C33、水文條件C53等屬于Ⅳ級(jí)(低風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)水平)。綜合評(píng)估分析各評(píng)價(jià)指標(biāo)所對(duì)應(yīng)的施工風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，在工程施工過(guò)程中需重點(diǎn)加強(qiáng)規(guī)章制度體系建設(shè)提升施工現(xiàn)場(chǎng)管理能力，并通過(guò)加強(qiáng)日常安全培訓(xùn)教育提升施工人員技術(shù)素質(zhì)，降低施工安全風(fēng)險(xiǎn)。

4 結(jié)論

以某高速公路工程的5個(gè)施工標(biāo)段為評(píng)價(jià)對(duì)象，從施工安全的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、施工人員素質(zhì)、管理組織能力、施工安全環(huán)境、材料設(shè)備供應(yīng)等方面出發(fā)建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，以行業(yè)專家綜合評(píng)分計(jì)算指標(biāo)權(quán)重，構(gòu)建系統(tǒng)的公路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系，并將該方法在工程實(shí)例運(yùn)用，驗(yàn)證了其可行性，對(duì)指導(dǎo)公路施工采取管控或降低風(fēng)險(xiǎn)的措施具備一定的參考價(jià)值。