基于AHP法的铁路隧道施工安全模糊评价

刘逵

摘要：针对当前隧道施工安全影响因素复杂多变、作业环境恶劣的特点，文章以新建南宁至崇左铁路项目NCZQ2标段隧道为例，依据安全评价原则及流程，通过实地危险源调查，运用层次分析法建立了铁路隧道盾构施工安全评价层次结构，选取施工人员等8个第一层因素，施工经验等37个第二层因素，引入模糊数学基本原理及計算方法，构建了铁路隧道施工安全模糊评价模型，并合理地确定了影响该隧道施工的各因素指标的权重，通过编程计算并依据隶属度最大原则实现了对该隧道施工的安全评价。结果显示，该隧道处于较安全水平，该评价结论与实际情况相符。通过对影响因素的研判，为项目的施工及安全控制、管理提供了有力的技术支撑和可靠性建议。

关键词：铁路隧道;层次分析法;模糊评价;盾构;安全评价

中图分类号：U459.1 文献标识码：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.046

文章编号：1673—4874（2020）11-0165-05

0引言

随着我国交通建设事业的迅猛发展，隧道建设越来越多，在隧道施工技术管理过程中存在的安全问题越来越突出，事故发生频率居高不下。盾构施工在环境扰动程度、施工机械化以及工期方面具有优点，从而成为隧道施工的主要方式。然而现有研究多为对隧道盾构施工某一特定风险的评价，少有对施工安全的实证研究。为了对隧道盾构施工安全状况进行有效控制，弥补应用研究发展缓慢的不足，需要建立相应的安全评价系统，通过评价使管理者及时系统地掌握隧道盾构施工安全状况，研判危险因素，从而为及时改进施工方法和安全措施，做好安全施工监督管理及决策提供有效的技术支撑。

隧道施工是一个系统工程，影响施工安全的环境因素复杂多变。施工作业环境恶劣，在管理方面需要多个部门相互协调，涉及人员、机械、材料、工法、制度、临时设施等，各因素具有不确定性和模糊性。考虑模糊数学在应对安全评价这一复杂的、动态的、信息不确定性系统工程中具有的相对优越性，依据安全评价原则及流程，通过实地危险源调查，运用安全工程学基本原理，尝试构建基于层次分析法的隧道盾构施工安全模糊评价模型，并完成对新建南宁至崇左铁路项目NCZQ2标段隧道施工的安全评价。

1工程概况

新建南宁至崇左铁路项目NCZQ2标段，起讫里程为DK4+120～DK9+845，隧道全长5725m，最大埋深约48m。其中U型槽222m，明挖隧道1583m、盾构隧道3920m。设计为单洞双线隧道，留村隧道位于南宁市区，隧道起始于枢纽南化站北侧，下穿在建亭洪路延长线、壮锦大道、地铁5号线亭洪西路站（在建）、云桂高铁以及与铁路货场走行线平行条件，现场温度，施工照明，空气质量，地下水，噪音与振动）

2.4建立评价模型权重集

运用AHP法并根据指标的重要程度，运用saaty标度法，建立判断关系矩阵，运用计算程序进行归一化权处理，得到模糊权向量，并对判断矩阵进行一致性检验，当CR<0.1时，表明所建立判断矩阵满足一致性检验要求。第一层因素判断矩阵及归一化权向量计算如表1所示。

3模糊综合评价

3.1二层因素指标评价矩阵

模糊综合评价一般采用统计法、二元对比排序法、专家打分法、专家投票法等。本文运用专家投票法，根据评价模型和现场施工调查情况，对37个第二层因素进行单因素评价，并进行归一处理，从而构成第二层指标的评价矩阵Ri分别为：

最终计算结果显示，0.332为最大值，依据最大隶属度原则进行优选决策，对照评价集，该隧道处于“较安全”水平，与施工现场安全检查情况吻合，表明评价模型可靠、实用。

4结语

本文以新建南宁至崇左铁路项目NCZQ2标段隧道为例进行施工安全评价，根据现场情况及专家意见，基于层次分析法将隧道评价体系分为8个第一层因素和37个第二层因素，结合系统安全工程学原理构建了评价模型，运用模糊数学工具，完成了对该隧道的安全评价，得出以下结论：

（1）隧道盾构施工安全评价涉及多方面，从施工人员、机械设备、施工环境、明挖施工、盾构施工、出渣及运输、施工用电、安全管理等多方面构建评价体系是合适的。

（2）通过对管理体系及施工组织的研究，挖掘本项目在管理和施工方案上的层次性，特别是将明挖施工和盾构施工分别作为两个子系统，突出了盾构隧道的特点，也充分包含了项目的特点。通过建立判断矩阵和一致性检验，确保了权重赋值的有效性和科学性。在进行第二层因素评价矩阵运算时，采用专家投票法，并对其进行归一化处理，符合工程建设实际需要。

（3）通过将第一层因素对应权重与其各第二层因素权重相乘，得到第二层因素综合权重排序，即影响本项目的主要因素分别为：线路状况、井体框架结构、开挖、施工经验、环梁、指挥调度、围岩地质条件等。其中人的作用占主导。

（4）通过对隧道施工的模糊评价结果的分析和对危险因素的研判，建议该隧道施工应保证地下工程线路的畅通，加强结构监测，并指派施工经验丰富的人员进行施工管理。该评价模型的应用，可为盾构施工安全评价提供借鉴。