基于AHP-VPRS的海底隧道沉管法风险评价研究

(西华大学 四川 成都 610039)

海底隧道已成为经济高速发展的重要动脉，1942年日本关门海峡隧道是世界上最早的海底隧道。目前全世界已建成的海底隧道有20多条，其中我国建设的海底隧道有港珠澳大桥等6条。

一、文献综述

海底隧道具有隐蔽性、复杂性等特点。无论是设计、施工都存在许多困难。目前沉管法工艺日趋成熟，学术界也开始开展对海底隧道风险的研究。李兵借鉴风险管理的方法对海底隧道建设分阶段进行风险分析并建立全过程安全风险控制体系。郭晓峰对海底隧道结合施工和运营进行分析，并提出控制措施[1]。洪选华通过事故树法对胶州湾海底隧道的突水涌泥事故进行风险分析[2]。本文根据海底隧道沉管法的施工难点，提出对沉管法进行风险评估分析，对世界难题中国式解决提出可靠的理论依据。

二、海底隧道沉管法评价指标体系

沉管法始于19世纪末，经过大量文献研究针对其特点提出自然风险等4个一级指标，在形成的评价体系样本中国引入相关系数βXY来剔除相关性过高的指标，形成评价指标体系如图1所示：

图1 海底隧道沉管法影响因素

三、评价方法：变精度粗糙集

(一)建立层次结构模型

分析问题，收集存在的全部影响因素，并对问题进行逐层分解形成层次结构模型，将影响因素分类填入该模型中，形成完整的评价指标体系。

(二)风险等级的划分

为了实现对风险评估结果的控制及管理，本文根据隧道风险事件产生后果的严重程度来划分为Ⅰ级(0.1)、Ⅱ级(0.3)、Ⅲ级(0.5)、Ⅳ级(0.7)、Ⅴ级(0.9)5个等级，面临的风险越高，等级越高。

(三)风险值计算

1.评价指标体系的确定

根据上文中对海底隧道沉管法影响因素的研究，将评价指标体系集合详细化，形成集合U={Ai}，Ai={Aim}。在评价集U里分别对指标赋予相应的权重来表示其重要度。评估专家根据实际问题给出评价集，记为V={Vi}。

2.评价隶属度矩阵的构建

评估专家对各个评价指标对影响风险事件发生给出评价，并考虑专家主观性，引入B={bi}表示专家的权重值。求出评价指标i对于V的隶属度向量为ei={eim}。

3.评价指标权重的确定

根据指标信息决策表，通过变精度粗糙集来确定其权重。

(3-2)

上式表示在β分类条件下，Aim,t划入属性Ai,t的数量度；Aim,t，Ai,t表示第t个专家对指标的打分。

将同一个准则层下的指标层的风险指标重要程度两两比较，构造判断矩阵B={Bi}。

(3-3)

4.模糊综合评判

在指标体系中，对隶属度矩阵和指标权重集进行模糊综合评判。

对指标层进行初级模糊综合评判，

Di=Ai×Ri

(3-5)

其中Di为指标层的评价结果向量；Ri为指标层的各隶属度矩阵。

对准则层进行二级模糊综合评判，

K=U×D

(3-6)

其中K为目标层的评价结果向量；D={Di}

5.风险值的计算

本文对风险值的计算采取加权平均的原则，对风险事件发生的概率进行综合评价。

(3-7)

其中p为风险事件发生的概率；K={ki}为准则层的评价结果向量。

四、结论及建议

根据沉管法的风险分析，可得出一下结论：

(1)根据本文方法可使得沉管法的风险可控，在使用沉管法的前做好风险控制方案，就能保证海底隧道的质量。

(2)沉管法施工过程中应注重季节性，避免雨季或者其他水位高的时间段施工，同时注意沉管管节的两次舾装的管理、沉管压力设备以及止水带的安装。

(3)考虑沉管管节材料的选择，保证管节的强度、硬度等均达到要求，并在施工完成后，做好质量验收工作。

(4)注意水下的基础开挖、临时支座和地锚的稳定性，保证临时航道和沉管底座的安全。

(5)在对沉管法进行风险控制之前，应做好对一份对自然风险的完整的评估报告，为隧道设计奠定基础。