基于AHP的大型交叉施工风险评估

柯正雄 王蕊

摘要： 大型交叉在施工过程中由于风险源和施工内容的多样性以及需要在同一时间对不同区域的施工同时管理等问题，使其在施工阶段中的风险管理较为困难。也常使管理者对于此类施工管理疲于应对。本文结合大型交叉施工风险的特点，对大型交叉施工风险评估的方法和程序进行介绍。论文以风险分析的过程为主线，通过运用层次分析法对大型交叉施工过程进行风险分析，为风险管理着提供依据。

Abstract： Risk management of large overpass is more difficult during the construction phase， because of the diversity of sources risk and construction contents and the need for different regions of the same construction management issues at the same time. Managers often make for such construction management struggling to cope. This paper combined with large-scale cross-construction risk characteristics describes the methods and procedures for risk assessment about construction of large overpass. This paper analyzes the construction risk of large overpass by Analytical Hierarchy Process and provides the basis for risk management.

关键词： 大型交叉施工风险；AHP；风险识别；风险事件

Key words： construction risk of large overpass；AHP；risk identification；risk events

中图分类号：TU714 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2016）05-0021-03

0 引言

大型立体交叉是造价非常高而且风险相对较多的工程。大型立体交叉的施工与经济、技术、组织、管理等各方面都有密切的关系，这决定了在施工期间，项目将面临诸多的不确定性因素的影响，这也导致了施工期间的风险较多且施工阶段成为整个周期中最脆弱的环节。这些不确定性如果不能得到有效的识别、积极的预防或处理，将会导致人身事故、经济上损失甚至项目本身的失败，造成巨大的损失。因此大型交叉施工阶段的风险管理就相当重要。论文对采用AHP[1]对大型交叉施工期风险对进行评估。尽量减少大型交叉施工作业中可能出现的事故而造成的人身以及经济损失。

1 基于AHP的风险概率评估方法

大型交叉施工期风险评估是在风险识别的基础上，运用理论和分析方法，对施工风险的发生概率及其造成的后果进行分析和估计，从而估算施工期风险的大小。现有风险后果估计方法大致可分为定性和定量两种方法。定性估计法是指采用定性的指标或方法来估计和描述风险后果的大小或损失的严重程度，如采用“严重、一般、轻微”等分级指标来估计风险后果[2] 。它是一种较为常用的后果估计方法。定量估计法指采用定量的计算方法或量化的指标来衡量和描述风险后果的大小或损失的严重程度。本文采用层次分析法[3]（Analytical Hierarchy Process）进行风险概率评估。

①首先建立递阶层次结构模型，如图1所示。

②对同一层次的各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较判断矩阵，如图2所示。

其中关于如何确定aij的值，Saaty等建议引用数字1～9及其倒数作为标度。表1列出了1～9标度的含义：

③由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重，并检验一致性。

④通过以上过程，得到的仅仅是一组元素对其上一层中某元素的权重向量，而最终是要得到各元素对于总目标的相对权重，特别是要得到最底层中各方案对于目标的排序权重，即所谓“合成权重[4]”，从而进行方案选择。

2 工程实例

施工阶段安全风险评估目标对施工过程中可能存在的安全风险进行评估然后制定、完善安全风险控制措施。风险评估[5]的主要对象包括施工阶段的高度和极高风险源、条件发生重大变化的风险源及采取重大技术变更的相关风险。本文针对邢衡高速公路桥梁建设中存在重大风险因素，结合对施工单位、设计单位等调研资料的总结，对枣园枢纽互通进行施工风险评估[5]，下面仅对互通中的一座立交桥进行风险评估。

2.1 风险因素辨識[6]统计

根据枣园枢纽互通中立交桥的具体情况，结合调研组对检查表等资料的整理，最终确定主要安全风险事件[7] 为：坍孔、高空坠落、物体打击、支架失稳、火灾或洪灾等灾害。

根据调查结果，对以上各风险事件的风险因素进行辨识。

①坍孔：工程地质入 水文、施工方法、支护情况监控量测、施工管理。

②高空坠落：施工方法、防护情况、辅助施工措施、施工管理。

③物体打击：施工方法、防护情况、辅助施工措施、施工管理。

④支架失稳：工程地质与水文、监控量测、工程地质勘查、支护方案、施工期防排水、施工管理。

⑤火灾或触电：天气环境、监控量测、安全意识、施工方法、施工管理、防护措施。

⑥施工机械伤害：施工方法、施工管理、防护措施。

2.2 风险事件概率等级评定

通過专家调查法，对枣园枢纽互通中立交桥存在风险因素、风险事件和风险后果，进行了汇总，计算各风险事件的风险因素的发生概率。表2为枣园枢纽互通某匝道桥坍孔事件发生的概率，查阅《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》得到桥梁施工中坍孔事故发生的概率等级。

经过事故树计算可得坍孔事故发生的概率P=0.019，查阅《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》[8]得到立交桥施工中坍孔事故发生的概率等级为3级。其余风险事件因素发生概率不再详细列出计算过程，只给出结果如下，高空坠落事故发生的概率P=0.027；物体打击事故发生的概率P=0.022；支架失稳事故发生的概率P=0.023，火灾、洪灾等事故发生的概率P=0.022；施工机械伤害事故发生的概率P=0.028；参考《公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》所有事故发生的概率等级均为3级。

每个风险事件都会造成人员伤亡、经济损失、 工程质量、工期延误、环境影响，经计算立交桥施工中各种损失的等级及权重，确定不同风险事件的总损失等级如表3。

2.3 枣园枢纽互通项目重大风险权重计算

通过对枣园枢纽互通施工阶段风险等级的评价，该桥梁不存在“IV级、极高”等级的风险，坍孔、高空坠落、物体打击、支架失稳、火灾触电的最高风险等级为“III级、高度”[9]。

采用层次分析法计算重大风险相对于总体风险的权重，计算如下：

通过计算得最大特征值对应特征向量：

W=[0.0347，0.3532，0.3100，0.1991，0.0651，0.0379]

单排序判断矩阵分析结果如下：λmax=6.522，代入一致性指标公式得：CI=（λmax-n）/（n-1）=（6.522-6）/（6-1）=0.104；

而一次性比例：CR=CI/RI=0.104/1.26=0.083<0.1，因此，矩阵满足一致性判断。

2.4 总体风险计算

采用加权平均法，并结合各项重大风险风险等级，对总体风险进行计算。

根据最大隶属性原则，W=[0.0347，0.3532，0.3100，0.1991，0.0651，0.0379]中，最大值为0.3532，高空坠物和物体打击安全隐患较大，说明施工过程中存在高风险。

3 总结

大型交叉施工期风险管理是由对地质因素了解的局限和客观因素的多变以及所决定的，施工前需制定坍孔、支架失稳、高空坠落、火灾或触电、物体打击、施工机械伤害的风险处置预案，做好风险事故的应对方案，同时根据实际情况对施工过程中的风险进行二次评估；处理好施工期的风险事件对整体项目造成的不良后果和损失，要以合理的成本保证安全、可靠地实现预定目标。

参考文献：

[1]许树柏.层次分析法原理[M].天津：天津大学出版社，2010.

[2]高雪磊.高速公路桥梁施工风险评估优化研究[D].长安大学，2012.

[3]郭金玉，张忠彬，孙庆云.层次分析的研究与应用[J].中国安全科学学报，2008，18（5）：148-153.

[4]马农乐，赵中极.基于层次分析法及其改进对确定权重系数的分析[J].郑州：水利科技与经济，2006（11）：732-734.

[5]项贻强，吴强强，张婷婷.基于AHP-FCE模型的桥梁设计风险评估研究[J].土木工程学报，2010（S2）：171-177.

[6]娄峰，何勇.公路桥梁工程施工重大危险源清单研究[J].公路交通科技（应用技术版），2009（12）：183-184.

[7]汤红霞.基于AHP的桥梁施工风险识别[J].公路交通科技（应用技术版），2011（04）：188-191.

[8]《中华人民共和国交通部公路桥梁和隧道工程设计安全风险评估指南》.

[9]彭可可，F. Necati. Catbas，万志勇.桥梁工程设计的综合安全风险评估法研究[J].华东交通大学学报，2013（04）.