基于模糊层次分析法的公路桥梁施工安全风险评价研究

崔钢+吴凤平+李明孝+王玮

[摘要]文章根据公路桥梁工程施工的实际情况，邀请相关专家集中研究分析，构建了公路桥梁施工安全风险评价指标体系；然后运用层次分析法确定该指标体系中各个评判因素的权重；最后运用二级模糊综合评判，结合专家评分，计算出公路桥梁施工安全风险的综合得分，并得到了新华高架桥施工安全风险等级。经过工程实践证明，基于模糊层次分析法的施工安全风险评价方法，既能够表现评价因素的模糊性，还能够减小因主观因素造成的误判，将此方法运用于公路桥梁施工安全风险评价工作中，有着积极的现实意义。

[关键词]施工安全风险；层次分析法；模糊综合评判

[DOI]10.13939/j.cnki.zgsc.2016.41.046

施工安全风险指的是，在工程建设实施过程中，由于受到各类不确定因素的影响，可能导致安全事故发生，并造成人身伤亡或者财产损失。由这个定义可见，公路桥梁施工安全风险包括两方面的内容：一方面是安全事故发生的概率，另一方面是安全事故发生后造成的人员伤亡或者财产损失。[1]

公路桥梁是我国社会主义市场经济发展的重要基础设施，公路桥梁建设是一项关系国民经济发展的重要基础性建设。但是，它本身具有投资规模大，建设周期长，项目参与主体多，受自然条件影响显著等特点，使得公路桥梁工程建设过程中隐藏着很多影响施工安全的风险因素。同时，也就意味着公路桥梁工程各参与方会面临很多不可避免的施工安全风险，如不加以防范，就有可能引发施工安全事故，造成人员伤亡和财产损失，影响工程建设的顺利进行，甚至造成严重的不利社会影响。[2]

因此，这就要求相关学者对公路桥梁施工安全风险开展深入研究，并建立适当的评价模型，识别出公路桥梁建设过程中面临的施工安全风险因素，计算出它们的重要程度，最终得出整体的安全风险等级，为下一步的安全风险控制提供基础。

1 公路桥梁施工安全风险因素识别

影响公路桥梁施工安全的风险因素贯穿于施工过程中的各个方面，笔者所在的课题组经过调查已建工程的安全风险资料，组织专家进行分析论证，最终从以下六个方面研究施工安全风险隐患：人工材料机械设备方面、施工技术方面、勘察设计方面、组织管理方面、环境条件方面、交通方面，并识别出了这六大方面所包括的主要施工安全风险因素，如表1所示。

本文是站在施工总承包方的角度来考察公路桥梁施工安全风险的。

2 模糊层次分析法的基本概念

层次分析法（AHP）是美国系统工程学家Thomas L.Saaty教授于20世纪70年代初提出的一种简单、实用、高效的多准则决策方法。层次分析法把一个复杂问题分解成若干组成因素，并按照组成因素之间的支配关系，构建层次结构；然后用两两对比的手法确定各个组成因素的重要性。层次分析法的整个过程体现了人类决策思维的典型特征，即分解、判断和综合，并通过较为固定的模式使这一决策思维过程规范化。[3]

层次分析法特别适宜于解决系统中一些因素缺少数据支持或者很难使用定量分析方法处理的带有个人喜好的决策问题，因此，该方法被广泛运用于风险评价领域。

在进行风险评价时，需要多位专家就同一个评价因素对各个事物进行打分，这样每位专家都会得出不同的评判结果，所以，评判结果已经无法用一个数值来表示，而是一个需要用文字来描述的模糊的概念了，这时，就要将层次分析法和模糊综合评判结合起来，组成模糊层次分析法，并使用该方法，给对象进行综合评价。

本文中的风险评价指标体系分为两个层次（如表1所示，准则层和指标因素层），因此，需要使用二级模糊综合评判。[4]

层次分析法和模糊综合评判的基本原理，在很多学术著作中都有详细讲解，本文不再赘述，有兴趣的读者可以阅读孙宏才教授的《网络层次分析法与决策科学》一书。

本文所用的风险评价方法的大致流程如下：①建立包含两个层次的评价因素集合；②构建比较判断矩阵，确定各个评价因素所对应的权重；③建立模糊综合评判结果的备择集；④进行一级模糊综合评判；⑤进行二级模糊综合评判；⑥对评判指标进行综合处理，得出所评价对象的最终风险等级。具体的计算步骤在下一章的案例分析中为读者详细讲述。

3 案例分析

3.1 工程概况

本文所选取的实际工程为广清高速改扩建工程新华高架桥，新华高架桥属于广清高速公路改扩建工程的一部分。根据施工图设计，将旧桥拆除后，改建为双向八车道高架桥，全长1006米，设计行车速度100km/h。本工程存在以下施工难点：①地质条件不良，岩溶（又称咯斯特地貌）是本项目区域内主要的不良地质，大多数桩位下面都存在不同大小的溶洞。②气候条件恶劣，主要表现为雨量充沛，空气潮湿，气温较高，影响施工。③施工技术复杂，采用了旋挖成孔灌注桩，支架现浇法，架桥机施工法等多种复杂的工艺。④管理难度大，参与建设的单位众多，工人素质不一。⑤施工与交通相互干扰，由于是改扩建工程，在施工过程中还要保持既有交通的通畅，现场施工与道路交通经常相互干扰，给施工安全带来较大隐患。[5]

针对新华高架桥施工安全风险的特点，下文将使用模糊层次分析法来确定各个风险因素（即表1中的评价指标）的权重。

3.2 运用层次分析法确定各评价因素的权重

（1）邀请业主和监理方的专家对各个因素进行两两对比评判，根据专家评判结果，构造出7个评判矩阵，分别是各类风险因素对比矩阵F0，人材机类风险对比矩阵F1，施工技术类风险对比矩阵F2，勘察设计类风险对比矩阵F3，组织管理类风险对比矩阵F4，环境条件类风险对比矩阵F5，交通类风险对比矩阵F6。

专家组对准则层的人材机、施工技术、勘察设计、组织管理、环境条件、交通6类因素进行两两对比，最终构建出各类风险因素对比矩阵F0：

（2）解出评判矩阵F0到F4的最大特征根λmax及其对应的特征向量Wi，并做一致性检验，结果见表2。

由上表可知，各个 CR均小于0.1，故各矩阵均满足一致性检验。

3.3 建立备择集并邀请专家评分

建立备择集V={很高，较高，中等，较低，很低}={9，7，5，3，1}

在从业主单位、设计院、监理单位、施工单位选出的专家库中，随机邀请甲、乙、丙、丁、戊五位专家，对新华高架桥施工安全风险关于指标因素层的19个评价因素进行打分，所打的分数是从备择集中选择的。专家评分表见表3：

根据上文的计算分析，新华高架桥施工安全风险评价综合得分为6.221，介于较高的风险水平和中等的风险水平之间，因此，各建设参与方需要采取积极措施，来预防和控制施工安全风险。

4 结 论

本文首先分析了公路桥梁工程建设的实际情况，识别出了公路桥梁工程施工过程中存在的影响安全的风险因素，并据此构建了公路桥梁施工安全风险评价指标体系，进一步建立了基于模糊层次分析法的风险评价方法，并将该方法运用到工程实践中，对新华高架桥的施工安全风险进行综合评价，运用层次分析法确定指标体系中各评价因素的权重；最后运用二级模糊综合评判，结合专家评分，计算出新华高架桥的安全风险综合得分，从而确定新华高架桥的安全风险等级。通过以上方法，将专家的主观判断，转化为用数字形式表现的定量分析，以便客观准确地评价公路桥梁施工安全风险，将此方法运用于公路桥梁工程的安全管理和综合治理，是合理可行的。[6]

参考文献：

[1]陈赟.工程风险管理[M].北京：人民交通出版社，2008：5-7.

[2]交通运输部工程质量监督局.公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估制度及指南解析[M]. 北京：人民交通出版社， 2011： 101-108.

[3]孙宏才，田平，王莲芬.网络层次分析法与决策科学[M].北京：国防工业出版社，2011：51-67.

[4]朱顺泉.管理科学研究方法[M].北京：清华大学出版社，2007：206-215.

[5]王海军，刘勇.土木工程事故分析和处理[M].北京：机械工业出版社，2015：3-7.

[6]袁剑波， 崔钢， 符秋生， 等.基于网络分析法的公路桥梁施工安全风险评价研究[J].科技进步与对策：2014，31（11）：96-100.