地铁车站施工安全风险评估模型及实例研究★

池 传 树

(福建船政交通职业学院道路工程系，福建 福州 350007)

随着我国经济的发展，城市交通拥堵问题随之而来，为了解决交通瓶颈，各大城市掀起了修建地铁的热潮。据统计，截止到2019年9月30日，全国已有39个城市开通轨道交通，线路运营里程达6 333.3 km[1]。然而由于地铁修建工程多处于城市中心城区，沿线施工环境非常恶劣，导致施工安全风险事故频发，据不完全统计，2003年—2017年15年间，我国地铁施工过程中共发生322起事故[2]。事故的频发，给城市人民生命财产造成巨大的损失。为了减少地铁施工过程中的安全事故，对地铁施工安全风险评估显得尤为重要。风险管理理念源于20世纪50年代的欧美国家，是项目管理的一个重要组成部分[3]。最早将风险管理理念应用于地下工程领域的是美国的Einstein.H.H教授[4]。在我国，同济大学的丁士昭教授是最早从事地铁施工风险评估研究工作的，他将相关风险管理理论研究应用于广州地铁、上海地铁工程建设当中[5]。此后，国内学者逐步对地铁施工安全风险评估各个方面深入研究，取得了较大成果。在前人研究的基础上，从地铁车站施工各个分部分项工程中，识别出地铁车站施工的各类风险源，在此基础上，结合施工现场一线人员建议对风险源进行修正。最后构建基于Fuzzy-AHP法的地铁车站施工安全风险评估模型，通过计算得出最终结论。

1 基于Fuzzy-AHP的地铁车站施工安全风险评估模型

1.1 Fuzzy-AHP的原理

Fuzzy-AHP是将层次分析法(AHP)与模糊综合评价法(Fuzzy)相结合的一种评价方法，其原理是：首先将评价指标体系层次化，其次利用层次分析法来确定各个评价指标的权重值，然后进行模糊综合评判，并得到综合的评价结果[6]。

1.2 Fuzzy-AHP法模型的构建

1)建立地铁车站施工安全风险评估指标体系；2)确定各指标的权重；3)进行模糊综合评判；4)模糊综合评价指标的处理。

2 实例研究

2.1 工程概况

塔头站为福州地铁4号线第10个站，位于福州市鼓楼区繁华地带。塔头站为双柱三跨(局部单柱双跨)地下二层岛式站台车站，交叉路口的西北象限为东大社区，西南象限为汇通商厦、鼓楼区中医院等，车站东侧为晋安河。

车站设计总长度为297 m，宽度19.5 m～27.1 m，基坑开挖深度17.4 m～19.5 m，顶板覆土3.1 m～4.7 m。采用半盖挖顺筑法分两期进行施工。主体基坑围护结构采用800 mm厚地下连续墙+内支撑的支护体系，第一道支撑为混凝土支撑，二、三、四道支撑为钢支撑。管线有雨水管、污水管、电力线、通信线、给水管、燃气管、温泉管等，管线错综复杂，地下水的水位和水量随季节变化较大，雨季上层滞水水量较丰富。

2.2 塔头站施工安全风险因素体系的建立

根据工程概况，塔头站施工的总体顺序为：场地平整围挡、绿化改移、管线改移→地基处理(三轴搅拌桩)→围护结构(地下连续墙)施工→支撑体系施工→基坑开挖前的降排水→基坑开挖→主体结构施工→土方回填、恢复路面。

通过对塔头站的现场踏勘，收集了施工方、监理单位、业主方项目负责人和技术负责人的意见，并与现场一线施工人员、监测单位等工作人员进行了交流，结合塔头站车站土建工程的施工流程，总结出该车站施工过程中经常存在的风险源，并形成其施工安全风险8个一级指标和30个二级指标，如表1所示[9]。

表1 地铁车站施工安全风险指标体系

2.3 各指标权重的确定

每个指标的重要性不同，其权重值将直接影响到评价的结论。在计算权重值过程中，邀请了该车站工程项目业主、施工、监理及监测单位资深的专家和经验丰富的施工现场技术人员共10人，让他们各自分别就一级指标和二级指标给出相对标度，构成判断矩阵。借助计算辅助软件MATLAB 2018b，编写代码，计算出一个专家的权重值，为了综合考虑10位专家的意见，计算10位专家权重的平均值，确定各项评估指标的最终权重如下：

W=[0.073 9 0.061 8 0.180 0 0.097 1

0.069 7 0.343 9 0.150 8 0.022 8]；

W1=[0.071 9 0.279 0 0.649 1]；

W2=[0.229 7 0.122 0 0.648 3]；

W3=[0.060 0 0.215 0 0.477 9 0.032 2 0.215 0]；

W4=[0.086 1 0.077 8 0.510 3 0.325 7]；

W5=[0.133 6 0.747 1 0.119 4]；

W6=[0.090 5 0.471 8

0.269 1 0.030 2 0.056 2 0.082 1]；

W7=[0.569 3 0.060 9 0.105 5 0.264 3]；

W8=[0.333 3 0.666 7]。

2.4 指标体系的模糊综合评判

1)确定项目的评价集。

参照我国交通运输部《公路桥梁和隧道工程施工安全风险评估指南》(试行)中的风险接受准则[8]，将评价集划分为4个等级，分别为“风险极高”“高风险”“中等风险”以及“低风险”，即V={低、中等、高、极高}。

2)模糊矩阵的建立。

本课题选取了该工区参建单位资深的专家和经验丰富的施工现场技术人员共10人的调查问卷，通过整理统计，最后得到相应的模糊矩阵。

3)模糊运算。

由：

W1=[0.071 9 0.279 0.649 1]；

可知：

B1=W1·R1=

[0.071 0 0.492 8 0.250 5 0.185 6]。

同理：

B2=[0.124 4 0.435 2 0.252 6 0.187 8]；

B3=[0.167 7 0.241 4 0.386 6 0.204 4]；

B4=[0.156 7 0.249 4 0.418 2 0.175 9]；

B5=[0.100 0 0.277 3 0.448 0 0.174 7]；

B6=[0.028 9 0.175 3 0.504 4 0.291 3]；

B7=[0.065 8 0.251 9 0.448 1 0.234 3]；

B8=[0.533 3 0.366 7 0.100 0 0]。

B=W·[B1B2B3B4B5B6B7B8]T=

[0.073 9 0.061 8 0.180 0

0.097 1 0.069 7 0.343 9 0.150 8 0.022 8]·

[0.097 3 0.256 9 0.418 9 0.226 9]。

2.5 计算结果的处理

1)根据最大隶属度原则，我们可以判断该车站施工过程安全风险属于“高风险”等级，参照相关风险接受准则，该风险属于不可接受，参建各方应给予高度重视，应对该工程实施风险防控、加强监测力度，并制定相应的风险处置措施，降低风险等级。

2)通过定量计算，该车站土建工程的总体施工过程中，围护结构施工、支撑体系(钢管支撑)施工、基坑降水施工和主体结构施工的等级均为“高风险”；前期准备和地基处理施工二者施工风险等级为“中等风险”；而土方回填、恢复路面工程施工风险等级为“低风险”。参建各方，特别是施工方，要针对重点风险过程，从其风险源入手，分析并提出相关风险控制措施的建议并在施工过程中给予监测跟踪。

3 结语

根据Fuzzy-AHP原理，构建福州地铁4号线塔头站车站施工安全风险评价模型，模型计算结论表明该车站施工安全风险等级为“高级”，同时施工过程中要特别注意基坑开挖、车站主体结构施工中的高支模、基坑降排水对周边建筑物的影响、围护结构施工中钢筋笼吊装、支撑体系中钢支撑架设、基坑内管线以及台风暴雨期间的基坑积水等重大安全风险源，这与工程实际施工重难点、主要风险源、安全水平相符合，验证了模型评价的可行性。这也为其他城市地铁车站施工风险管理提供一定的参考依据。