基于AHP法的建筑工程岩土勘察安全风险评价

刘育江 黄立鑫

摘 要：【目的】开展建筑工程项目岩土勘察安全风险评价分析，为工程项目安全风险综合管理提供科学参考。【方法】以甘肃省合作市某建筑工程项目为例，从环境、设备和技术三个方面选取了恶劣气候环境等12个安全风险指标因素构建了安全风险评价指标体系，基于层次分析法开展项目安全风险评价。【结果】结果表明：技术因素对建筑工程项目岩土勘察安全风险影响程度最大；人工挖孔钻探、勘察设备使用和野外作业温度三个指标因素是影响该项目安全风险管理的主控因素。【结论】层次分析法能够有效地用于建筑工程项目岩土勘察安全风险评价，可以解决安全风险程度高、管理难度大等诸多问题。

关键词：岩土勘察；层次分析法；安全风险；评价研究

中图分类号：TU470       文献标志码：A             文章编号：1003-5168（2023）14-0066-04

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2023.14.013

Safety Risk Assessment of Geotechnical Investigation of Building

Engineering Based on AHP

LIU Yujiang 1 HUANG Lixin 2

（1. Gansu Provincial Architecture Design and Research Institute Co.， Ltd.， Lanzhou 730000，China;

2. Lanzhou College of Information Science and Technology，  Lanzhou 730000，China）

Abstract： [Purposes] This paper aims to carry out safety risk assessment and analysis of geotechnical investigation of construction engineering projects， and provide scientific reference for the comprehensive management of safety risks of engineering projects. [Methods] Taking a construction project in Hezuo City， Gansu Province as an example， 12 safety risk indicators such as harsh climate environment were selected from three aspects， including environmental factors， equipment factors and technical factors， to establish a safety risk assessment index system， and the project safety risk assessment was carried out based on analytic hierarchy process. [Findings] The results show that： technical factors have the greatest impact on the safety risk of geotechnical investigation of construction projects; the three index factors of manual borehole drilling， survey equipment use and field operation temperature are the main factors affecting the safety risk management of the project. [Conclusions] Analytic hierarchy process （AHP） can be used effectively for safety risk assessment of geotechnical investigation of construction engineering projects， and can solve many problems such as high safety risk degree and difficult management.

Keywords： geotechnical investigation; analytic hierarchy process; security risks; evaluation study

0 引言

巖土勘察是建筑工程项目设计与施工的基础工作，开展岩土勘察旨在调查项目建设场地的地形地貌、地质水文等自然环境，为设计与施工阶段提供基础资料与合理化的建议［1］。通常情况下，岩土勘察是最早进入工程建设场地所开展的野外露天工作。作业环境复杂、勘探设备使用与资源供应缺乏给岩土勘察工作带来了极大的安全风险［2］。为保障特殊环境下岩土勘察工作的顺利进行，应针对建设工程项目开展科学客观的岩土勘察安全风险评价综合管理，确定影响安全风险的主控因素，制订相应的安全风险控制与管理措施，进而可以有效地保障现场作业人员的人身财产安全，节省项目成本，提高整个工程项目的安全性和经济性［3-4］。开展工程项目岩土勘察安全风险评价研究，对着力推动工程勘察安全风险综合管理具有重要的现实意义。

针对岩土勘察国内诸多学者进行了大量的研究，如尹永川［5］基于层次分析法分析了岩土工程勘察中的各类安全风险，结果表明地质调查、地基土堆混凝土板抗滑试验及雷雨天气作业风险指标对勘察安全的影响程度相对最高；黄豪［6］采用改进的LEC法评估了地质勘察钻探工作中常见风险因素的重要程度，为地质勘察钻探施工风险分析及控制研究提供科学依据；张旭等［7］依托山区高速公路工程岩土勘察项目，对勘察钻机高处作业吊运进行了安全评估，保障了勘查工作的顺利进行。

本研究以甘肃省合作市某建筑工程项目岩土勘察为例，从环境、设备与技术三个方面系统地分析安全风险因素，建立安全风险评价层次结构模型，基于层次分析法分析评价项目工程安全风险因素的重要程度，为工程项目安全风险综合管理提供科学参考。

1 研究方法与原理

层次分析法（AHP）是将最终决策目标分解成多个相关因素，并将所有相关因素进一步分解为目标层、准则层和因素层，采用线性计算方法确定每个因素的重要程度，科学合理地实现安全风险分析与评估［8-10］。其基本计算步骤如下。

①根据工程项目特点建立层次结构模型。

②构建判断矩阵M。根据层次结构模型，通过相对标度方法，两两比较各因素的相对重要程度，构建判断矩阵，见式（1）。

M=[a11    …      a1n?      ?      ?an1     …    ann] （1）

③計算指标因素权重ω，见式（2）。

ωi=n[i=1naij][，ij=1，2，3，…，n] （2）

④计算最大特征根λmax，见式（3）。

λmax=[i=1nMωinωi] （3）

⑤判断矩阵一致性检验。通过一致性检验可以评估判断矩阵的客观准确性，检验参数用CI表示，通常计算CR来定量的评价CI的指标准确度。一般来说，CR≤0.10，表示判断矩阵通过一致性检验。计算公式见式（4）、式（5）。

CI=[λmax-nn-1] （4）

CR=[CIRI] （5）

以上式中：RI为随机一致性指标，其值随阶数n变化而不同，结果见表1。

2 项目概况

建筑工程项目位于合作市当周街道藏族中学多河路东侧，S306东南侧，该区域属于高寒湿润气候，年均气温-0.5～3.5 ℃，平均海拔2 960 m。建筑工程用地呈不规则形，东西宽70～150 m，南北长约310 m，总用地面积约34 393.33 m2。建设用地经场地平整后，呈北低南高，拟建建筑包括：7栋11层住宅（其中5#楼带1层商铺），3栋9层住宅（其中3#楼带1层商铺），1栋8层住宅，1栋2层综合楼，1栋3层幼儿园。本次岩土勘察的目的是查明拟建场地在勘察深度范围内各岩土层的岩土工程特性、地下水的类型，并对场地的稳定性和适宜性进行评价。

3 项目安全风险评价

3.1 建立安全风险评价指标体系

建筑工程岩土勘察安全风险因素具多源性、复杂性和综合性，不同区域的环境条件差异性会导致安全风险因素有所不同。通常识别与选择安全风险因素要遵循代表性、独立性、耦合性与可操作性等原则，在进行评价模型的建立和训练之前，对所选取的安全风险因素进行检验与筛选，减少数据冗余，提高评价精度。

根据安全风险评价指标的选取原则，参考近年来国内外学者在勘察设计施工一体化项目安全风险评价研究中最常使用的指标因素及项目的实际情况，并考虑指标因素数据的可量化、可获取性，本研究从环境因素、设备因素和技术因素三个方面选取了12个指标因素，分别是恶劣气候环境、野外作业温度、高海拔作业区、高空作业环境、安全防护装置、设备材料性能、照明消防设施、勘察设备使用、标准贯入测试、人工挖孔钻探、重型动力初探和室内土工试验用于建立安全风险评价指标体系，如图1所示。

3.2 建立层次结构模型

将建筑工程项目岩土勘察作为安全风险评价目标层，将环境因素、设备因素和技术因素作为安全风险评价准则层，将恶劣气候环境等12个指标因素作为安全风险评价因素层，建立层次结构模型。

3.3 构造判断矩阵

在本建筑工程项目岩土勘察安全风险评价时，从建设单位、勘察单位、设计单位和监理单位中邀请15位专家进行调研咨询，依据专业知识分别对12个安全指标因素进行评分，通过数理统计方法对原始数据进行修正处理，得到各层次结构的判断矩阵，见表2至表5。

3.4 计算指标因素权重与一致性检验

依据式（2）计算该建筑工程项目岩土勘察安全风险评价中选择的12个指标因素的权重，依据式（3）、式（4）和式（5）进行安全风险指标因素一致性检验，计算结果见表6。

3.5 评价结果与分析

由表6可知，环境因素、设备因素和技术因素的判断矩阵均通过了一致性检验。在建筑工程项目岩土勘察安全风险管理中，不同的安全风险因素对整个项目安全风险的影响程度是不同的，技术因素对整个项目安全风险影响最大，权重为0.648，其次是环境因素和设备因素，权重分别为0.230和0.122。在12个安全风险因素中，人工挖孔钻探的权重为0.179，勘察设备使用的权重为0.147，野外作业温度的权重为0.139，这三个指标因素的重要性最高，是影响整个项目安全风险管理的主控因素。

4 结论

本文以甘肃省合作市某建筑工程岩土勘察项目为例，结合项目环境条件特征，运用层次分析法开展了项目安全风险评价研究，得到以下结论。

①本文采用的层次分析法评价成果与工程项目实际情况相吻合，表明该方法具有较高的准确性，是一种有效的工程项目岩土勘察安全风险评价方法。

②技术因素对整个建筑工程项目安全风险影响程度最大，环境与设备因素次之。人工挖孔钻探、勘察设备使用和野外作业温度三个指标因素是影响该项目安全风险管理的主控因素。在项目实施过程中需要采取相应的安全风险管理措施进行管控避险，以实现建筑工程项目高质量发展。

参考文献：

［1］孙合平，王莉，周晓冰.基于“五大发展理念”的建筑业高质量发展综合评价研究：以中国东部地区为例［J］.工程经济，2022，32（7）：56-63.

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［4］赵鹏，武战国，于志新，等.EPC总承包设计施工一体化管理常见问题与对策［J］.施工技术，2020，49（S1）：1429-1431.

［5］尹永川.基于层次分析法的岩土工程勘察安全风险预测研究［J］.能源与环保，2021，43（12）：123-127，134.

［6］黄豪.工程地质勘察钻探施工安全风险分析与控制［J］.江西建材，2022（7）：70-72.

［7］张旭，刘忠铅.勘察钻机高处作业吊运的安全评估［J］.建筑技术开发，2022，49（10）：142-144.

［8］李海华，程新惠，丁贺，等.基于T&SCR法及层次分析法对黄河流域三门峡市水环境承载力评价研究［J］.环境科学与管理，2022，47（5）：156-161.

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［10］王紅岩，刘钰洋，张晓伟，等.基于层次分析法的页岩气储层地质工程一体化甜点评价：以昭通页岩气示范区太阳页岩气田海坝地区X井区为例［J］.地球科学，2023，48（1）：92-109.