基于主成分分析法的病险水库除险加固工程质量评价

2020-05-07季洪波

黑龙江水利科技 2020年2期

季洪波

(辽宁省本溪市本溪满族自治县水务和移民事务服务中心，辽宁本溪 117100)

0 引言

近年来，为发挥水库的功能效应水利部批准实施了近2000多座水库的加固整治项目，经过多年的努力现已基本消除了水库的安全隐患，完善了水利设施的管理体系和安全保障制度。然而，在工程施工时仍存在许多的困难与问题，这不仅体现在建设规模和施工技术方面，而且表现在质量控制科学、技术工艺不合理等方面。所以，当前除险加固工程亟待解决的关键问题是准确的掌握工程质量各因子间的作用关系，并对因子的影响程度作出科学判断。为全面掌握除险加固工程的质量状况，文章采用问卷调查法对项目管理和工程建设人员进行咨询，探讨了各风险因素在加固工程中的作用关系，这对于保证工程质量和前期工作的顺利开展非常有必要[1-3]。

1 工程质量评价模型

1.1 评价指标

除险加固工程涉及到的环节多、内容复杂，未严格按照设计要求或任一环节出现问题均可对工程质量产生间接或直接的不利影响。为保证评价结果的可靠性和有效性，有必要从繁杂的各类因素中确定关键性因子。前提工作为保障加固工程质量的“源头”，前期工作是否准备的充分直接决定着工期、质量和进度控制；项目主体与工程质量密切相关，将产生直接作用；资金投入不仅是整个工程的重要保障，而且是保证前期工作顺利开展的必要条件。因此，应从资金投入、工程质量和前期工作3个方面综合评价加固工程质量。在项目施工时，工程投资、前期准备与质量控制之间相互统一且互相矛盾，局部的侧重某一点必然会对其他目标产生影响，反过来项目的整体目标又必受失控目标的制约。对于整个工程而言，项目的投资、前期准备与质量在本质上是等同的，而在具体的操作过程中往往存在不同的侧重点。

工程施工前所作的准备工作主要有除险加固的目的、内容及各方面之间的关系，由此选取了加固内容、初步设计、设计审查、忽略不足、安全鉴定、地质勘察6项指标。结合已建工程建设管理经验和质量目标要求，设计了配套资金到位情况、加固资金应用、工程材料、管理体制改革、招投标、问责困难程度、进度重要性、项目验收、验收后交接、政府监督、监理资质、监理控制程度、监理责任心、施工单位责任心、法人管理水平、项目负责人质量意识、项目分包、设计变更及质量控制措施等19项典型指标。依据资金的来源与使用流程，选取了资金投入、责任追究、分摊方式和地方配套等4项代表性因子。

1.2 评价模型

项目建设资金、工程质量和前期工作间存在相互作用关系，为了选取合适的质量评价方法，掌握三者各分指标的影响程度及其相互之间的作用关系，结合文献资料确定了循环评价模型见图1。模型中，工程建设资金和质量状况受前期准备工作的影响，而工程质量和前期工作又受到建设资金的制约。实践表明，无论在何种情况下工程运作的正确方法均是以质量控制为核心，施工过程控制直接决定着项目的质量水平。

图1 工程质量循环评价模型

2 问卷调查结果分析

2.1 调查对象与方法

根据所构建的评价体系，结合具体情况采取问卷调查法对每个指标设计1-3个问题。然后采用面谈、邮寄和电子邮件等方式，抽样调查全国范围内加固工程的管理与建设人员。采取面谈、电子邮件和邮寄方式发放问卷数均为200份，收回的有效问卷数分别为150、182、85份。

2.2 评价结果

从资金、质量和前期工作3个子系统选择的因子较多，为避免各因子单位与量纲不同而使得评价结果存在较大差异的情况，在评价计算前需对各参数作标准化处理。统计整理各有效问卷的调查数据，采用主成分法进行分析。该方法是由Hotelling等[12]提出的一种适用于多元因素的统计法，其基本原理是将多因素、多指标问题利用少数的综合指标替代，从而系统范围研究对象水平。对以上3个子系统中的各项因子利用主成分提取公共因子法分析，对负荷值<0.4的指标进行剔除，从而确定关键因子。

1)前期工作。采用主成分提取法剔除了评价体系中忽略不足、地质勘察两个指标，因此在前期工作子系统中存在4项指标。根据这4项因子的具体内涵可将其分为两大指标，即与政策相关和与工作环节相关的指标，主成分因子负荷矩阵在前期工作子系统中的计算结果见表1。从表1可知，工程程序是否满足政策和规范要求为前期工作存在的主要问题，若除险加固政策较好且严格按照程序要求执行，将保障前期工作的质量状况。

表1 前期工作子系统负荷矩阵

2)工程质量。根据主成分提取法剔除了体制改革、监理质量控制程度、监理责任心、监理资质、法人管理水平、工程进度、设计变更、质量控制措施及项目分包等9项指标，在工程质量子系统中还存在10项因子。根据这10项因子的具体内涵可大致分为6个指标，具体如下：责任心指标主要反映了项目参建各方的责任心问题，如项目负责人质量意识和施工单位的责任心；政府工作指标体现了与政府工作相关工作，如项目验收后工程交接和政府质量监督；质量控制指标可用于表征项目验收、招投标、问责困难程度这三方面内容；进度指标体现了工期控制状况；材料指标主要用于描述材料状况；资金投入指标涵盖了地方配套到位情况和加固资金应用这两个因子。采用主成分提取法确定工程质量各指标因子的负荷矩阵，见表2。

表2 工程质量子系统的负荷矩阵

从表2可以看出，为提高除险加固工程质量水平应从如下几方面措施，即加强政府监督、施工单位责任性及项目负责人质量意识，最大限度的降低问责难度，完善项目资金使用与管理流程，确保工程验收与交接、地方配套资金到位，选用适当的材料并严格控制招投标过程。

3)建设资金。结合建设资金各参数的具体内涵和提取结果，可将资金责任追究、分摊方式、资金投入和地方配套归结为2个因子，具体如下：资金管理指标主要体现了与资金使用相关的因子，主要有资金责任追究和资金分摊方式两项因子；资金投入指标体现了工程资金使用与来源，主要涉及工程投入和地方配套两个因子。采用主成分提取法确定建设资金各指标因子的负荷矩阵，见表3。

表3 前期工作子系统负荷矩阵

从表3可以看出，在前期工作中充分发挥设计审查作用和提高加固必要性认识，严格按照程序开展各项工作，对于保证地方配套到位、充分利用资金投入和提高工程建设质量具有重要作用，另外科学合理的管理资金使用也可在一定程度上提升工程质量。

2.3 模型拟合分析

为保证评价结果的可靠性，还应根据AMOS、SPSS软件和主成分分析结果检验、拟合所建立的模型。各一级主成分指标的得分即为相应子系统中各关键性因子的加和计算结果，然后拟合主成分得分。以前期工作中环节主成分因子为例，删除加固内容和安全鉴定这2项指标由环节主成分因子替代，因此环节因子参与拟合计算的数值即为加固删除内容和安全鉴定这2项指标的加和值。其他变量受某一变量变动的关联程度利用拟合模型路径图中的系数描述，工程质量和建设资金的关联度见图2。从图2可以发现，工程质量在提高1%的建设资金时会增大1.26%。

根据图2中路径系数计算结果，工程质量、前期工作与建设资金呈正相关性，即工程质量受建设资金的增大而提高，充足的建设资金是保证前期工作顺利开展的重要条件；工程质量、建设资金与前期工作间呈正相关性，即前期工作准备的越好，则业主的责任心越强和建设资金投入越充分，相应的工程进度、质量和管理控制越好。另外，图2还反映了工程质量受建设资金、前期工作的正影响偶用，且工程质量受资金投入的影响更为显著；资金投入和前期工作之间存在相互作用关系，充分的准备前期工作可为提高工程管理水平和资金使用效率奠定基础，科学合理的运用资金有利于前期工作的质量控制。

图2 路径系数计算结果

2.4 对比分析

综合考虑影响工程质量的各关键性因子设计调查问卷，主要有施工质量、安全鉴定、地质勘探和建设投资等4个因子，调查统计结果见表4。从表4可知，在参与调查的所有对象中约60%以上的人认为影响加固工程质量的因素有施工质量差、安全鉴定不到位、地质勘探不到位和建设资金不足，该调查结果和主成分分析结果保持较好的一致性。