李宗亮 常嘉 馬昊 黃興紅

(1.武漢理工大學(xué)，湖北 武漢 430070；2.武漢地鐵集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430077；3.中國建筑第七工程局有限公司，河南 鄭州 450004)

0 引言

由于地鐵項目建設(shè)環(huán)境的不確定性、勘察設(shè)計的局限性、現(xiàn)場的組織管理問題等因素，地鐵盾構(gòu)工程的造價異動現(xiàn)象時有發(fā)生，成為地鐵項目投資控制的難點。因此，研究地鐵盾構(gòu)工程的造價異動風(fēng)險，對風(fēng)險加以有效管控，具有重要現(xiàn)實意義。

近年來，學(xué)界對隧道及地下工程的造價影響因素開展了研究。王李剛等[1]從設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、材料設(shè)備的采購和供應(yīng)、監(jiān)理職責(zé)等方面分析了地鐵項目的造價控制理念。趙峰[2]通過分析市場的建材價格波動幅度，建立了對地鐵工程造價影響的觀察模型。劉丹[3]提出城市軌道交通的造價控制需從全生命周期的角度進(jìn)行，提出了制定合理估算、推行限額設(shè)計、控制施工變更等重要管控措施。何英南[4]通過分析隧道工程成本數(shù)據(jù)，從工程技術(shù)、經(jīng)濟(jì)、管理和宏觀政策等方面總結(jié)影響工程成本的主要因素。上述相關(guān)研究雖然對工程造價的影響因素進(jìn)行了充分的分析研究，但未對因素間的相互作用機(jī)理進(jìn)行剖析。

本文采用物理-事理-人理(WSR)方法和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)(BN)模型相結(jié)合的系統(tǒng)方法，在對地鐵盾構(gòu)工程進(jìn)行造價異動風(fēng)險評價的同時,分析導(dǎo)致造價異動現(xiàn)象的風(fēng)險傳遞路徑，并通過敏感性分析搜尋關(guān)鍵風(fēng)險因素。鑒于此，本文運(yùn)用WSR理論方法，在盾構(gòu)施工特點的基礎(chǔ)上，分析影響地鐵盾構(gòu)工程造價的關(guān)鍵風(fēng)險因素，建立WSR-BN模型。根據(jù)現(xiàn)場情況進(jìn)行地鐵盾構(gòu)工程造價風(fēng)險評價，同時通過診斷分析搜尋影響造價的關(guān)鍵風(fēng)險因素，以此為地鐵盾構(gòu)工程造價管理提供參考。

1 基于WSR的地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險評價指標(biāo)體系構(gòu)建

本文在參考相關(guān)文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上，基于WSR理論[5]對地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險因素進(jìn)行識別、梳理。最終遴選出24個風(fēng)險因素。見圖1。

圖1 地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險指標(biāo)體系

1.1 物理維度

物理維度指已被證實的科學(xué)理論知識或物體運(yùn)行機(jī)理。地鐵盾構(gòu)工程屬于城市軌道交通建設(shè)項目，在物理方面，客觀因素將全過程影響地鐵盾構(gòu)工程造價。鑒于此，本文擬從政策法規(guī)、市場、環(huán)境等因素對地鐵盾構(gòu)工程物理維度的造價異動風(fēng)險進(jìn)行分析，具體見表1。

表1 物理維度風(fēng)險

1.2 事理維度

事理維度指通過設(shè)備、材料、管理手段等方式對研究對象介入的機(jī)制。本文在綜合考慮地鐵建設(shè)工程特點的基礎(chǔ)上，從技術(shù)、管理、合同三方面分析地鐵盾構(gòu)工程事理維度的造價異動風(fēng)險因素，具體見表2。

表2 事理維度風(fēng)險

1.3 人理維度

人理維度指項目參與各方所造成的影響?？紤]地鐵建設(shè)工程技術(shù)特點和對盾構(gòu)工程造價影響的主要參與方。本文擬從建設(shè)方、勘察設(shè)計、施工方等對地鐵盾構(gòu)工程影響較大的參與單位進(jìn)行造價異動風(fēng)險因素的分析，具體見表3。

表3 人理維度風(fēng)險

2 基于模糊貝葉斯網(wǎng)絡(luò)的地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險評價模型構(gòu)建

2.1 確定貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

依據(jù)WSR理論在分析建立地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險指標(biāo)體系的基礎(chǔ)上，結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)一步分析風(fēng)險因素間的因果關(guān)系，最終構(gòu)建地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，見圖2。

圖2 地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)

2.2 節(jié)點風(fēng)險概率計算

考慮地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險事件的發(fā)生是一種模糊狀態(tài)，本文擬采用專家群決策和三角模糊數(shù)理論進(jìn)行節(jié)點風(fēng)險事件的概率計算。將節(jié)點風(fēng)險狀態(tài)劃分為5個等級[13]，具體劃分標(biāo)準(zhǔn)見表4。

表4 地鐵盾構(gòu)工程節(jié)點風(fēng)險狀態(tài)等級劃分標(biāo)準(zhǔn)

根據(jù)現(xiàn)場情況和專家評價，收集節(jié)點風(fēng)險狀態(tài)數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上計算各節(jié)點風(fēng)險概率值，即

=(amn,bmn,cmn)

(1)

(2)

式中，Pzmn表示第z位專家對風(fēng)險指標(biāo)m評價為n風(fēng)險等級所對應(yīng)的模糊數(shù)；P′mn表示風(fēng)險指標(biāo)m被評價為n風(fēng)險等級所對應(yīng)的平均模糊概率；Pmn表示風(fēng)險指標(biāo)m被評價為n風(fēng)險等級的概率。

計算出各節(jié)點風(fēng)險狀態(tài)概率值后依據(jù)最大隸屬度原則，選取概率值最大的作為節(jié)點的風(fēng)險狀態(tài)。

2.3 地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險評價

通過式(1)、式(2)計算出各根節(jié)點風(fēng)險發(fā)生概率，運(yùn)用GeNIe軟件，在導(dǎo)入貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上輸入各節(jié)點先驗概率。通過正向推理對地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險進(jìn)行評價；通過反向診斷和敏感性分析，假設(shè)目標(biāo)節(jié)點風(fēng)險必然發(fā)生，搜尋引起造價異動風(fēng)險的關(guān)鍵風(fēng)險因素。

3 案例應(yīng)用與分析

3.1 工程概況

武漢地鐵A號線項目某區(qū)間工程采用盾構(gòu)施工，根據(jù)水文地質(zhì)情況選用泥水平衡盾構(gòu)機(jī)從標(biāo)段的江北始發(fā)站開始施工。隧道橫跨漢江，左線隧道長1162m，右線隧道長1163m。其中左線包含960m的盾構(gòu)掘進(jìn)段和202m的空推段，右線包括981m的盾構(gòu)掘進(jìn)段和182m的空推段。

3.2 地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險評價模型

應(yīng)用GeNIe軟件，建立地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險BN結(jié)構(gòu)。遴選從事地鐵項目造價咨詢的專家4人，地鐵盾構(gòu)施工專家2人和項目管理專家3人，通過調(diào)查問卷方式，對風(fēng)險因素指標(biāo)進(jìn)行打分。根據(jù)式(2)，計算并輸入各根節(jié)點先驗概率和父節(jié)點連接概率。節(jié)點先驗概率排序見表5，概率值越高,表明該節(jié)點風(fēng)險等級越高，發(fā)生概率越大。

表5 節(jié)點先驗概率

3.3 結(jié)果分析

運(yùn)用GeNIe軟件，錄入節(jié)點先驗概率和連接概率并運(yùn)行，分析結(jié)果顯示地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險概率為P(R=1)=0.673；依據(jù)三角模糊數(shù)和最大隸屬度原則，造價異動風(fēng)險等級較高。在風(fēng)險等級較高的情況下，可對貝葉斯網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行逆向推理分析。例如：現(xiàn)場發(fā)生事理維度風(fēng)險，將事理維度S的風(fēng)險狀態(tài)設(shè)置為100%，根據(jù)已有模型進(jìn)行逆向推導(dǎo)，顯示技術(shù)方案選擇不當(dāng)S12、盾構(gòu)機(jī)地層適配度不足S13、已建工程質(zhì)量不合格S22等因素發(fā)生概率較大，因此現(xiàn)場應(yīng)對上述風(fēng)險因素重點排查并采取措施。假設(shè)該地鐵盾構(gòu)工程發(fā)生造價異動現(xiàn)象，則對各根節(jié)點進(jìn)行敏感性分析，輸出敏感性較大的風(fēng)險因素依次為水文地質(zhì)條件異常W21、設(shè)計變更S11、技術(shù)方案選擇不當(dāng)S12、盾構(gòu)機(jī)地層適配度不足S13，結(jié)合貝葉斯網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，分析與該類因素存在因果關(guān)系的風(fēng)險因素，進(jìn)行重點監(jiān)控，并準(zhǔn)備應(yīng)對措施。

4 結(jié)語

(1)運(yùn)用WSR理論，建立地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險評價指標(biāo)體系。該體系基于人理、物理、事理，考慮地鐵盾構(gòu)工程特點，遴選包括技術(shù)、管理等9個二級指標(biāo)，盾構(gòu)機(jī)地層適配度不足、材料質(zhì)量不達(dá)標(biāo)等23個三級指標(biāo)。

(2) 構(gòu)建基于 WSR-BN 的地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險評價模型，通過正向因果推理，得到地鐵盾構(gòu)工程造價異動風(fēng)險概率等級；通過反向診斷推理和敏感性分析，識別關(guān)鍵風(fēng)險因素。對武漢地鐵A號線項目進(jìn)行實證分析，證明了該模型的有效性。

(3)在地鐵盾構(gòu)工程造價管理工作中，應(yīng)重視水文地質(zhì)條件異常對設(shè)計工作和技術(shù)方案選擇的影響，保障盾構(gòu)施工效率，確保工期的順利推進(jìn)。下一步的研究可參考項目推進(jìn)過程中產(chǎn)生的客觀數(shù)據(jù)，對指標(biāo)體系的客觀性和實時性進(jìn)行優(yōu)化，以提高此模型的動態(tài)性和準(zhǔn)確性。