基于AHP法的鐵路隧道施工安全模糊評價

劉逵

摘要：針對當前隧道施工安全影響因素復雜多變、作業(yè)環(huán)境惡劣的特點，文章以新建南寧至崇左鐵路項目NCZQ2標段隧道為例，依據(jù)安全評價原則及流程，通過實地危險源調(diào)查，運用層次分析法建立了鐵路隧道盾構施工安全評價層次結構，選取施工人員等8個第一層因素，施工經(jīng)驗等37個第二層因素，引入模糊數(shù)學基本原理及計算方法，構建了鐵路隧道施工安全模糊評價模型，并合理地確定了影響該隧道施工的各因素指標的權重，通過編程計算并依據(jù)隸屬度最大原則實現(xiàn)了對該隧道施工的安全評價。結果顯示，該隧道處于較安全水平，該評價結論與實際情況相符。通過對影響因素的研判，為項目的施工及安全控制、管理提供了有力的技術支撐和可靠性建議。

關鍵詞：鐵路隧道;層次分析法;模糊評價;盾構;安全評價

中圖分類號：U459.1 文獻標識碼：A DOI：10.13282/j.cnki.wccst.2020.11.046

文章編號：1673—4874（2020）11-0165-05

0引言

隨著我國交通建設事業(yè)的迅猛發(fā)展，隧道建設越來越多，在隧道施工技術管理過程中存在的安全問題越來越突出，事故發(fā)生頻率居高不下。盾構施工在環(huán)境擾動程度、施工機械化以及工期方面具有優(yōu)點，從而成為隧道施工的主要方式。然而現(xiàn)有研究多為對隧道盾構施工某一特定風險的評價，少有對施工安全的實證研究。為了對隧道盾構施工安全狀況進行有效控制，彌補應用研究發(fā)展緩慢的不足，需要建立相應的安全評價系統(tǒng)，通過評價使管理者及時系統(tǒng)地掌握隧道盾構施工安全狀況，研判危險因素，從而為及時改進施工方法和安全措施，做好安全施工監(jiān)督管理及決策提供有效的技術支撐。

隧道施工是一個系統(tǒng)工程，影響施工安全的環(huán)境因素復雜多變。施工作業(yè)環(huán)境惡劣，在管理方面需要多個部門相互協(xié)調(diào)，涉及人員、機械、材料、工法、制度、臨時設施等，各因素具有不確定性和模糊性?？紤]模糊數(shù)學在應對安全評價這一復雜的、動態(tài)的、信息不確定性系統(tǒng)工程中具有的相對優(yōu)越性，依據(jù)安全評價原則及流程，通過實地危險源調(diào)查，運用安全工程學基本原理，嘗試構建基于層次分析法的隧道盾構施工安全模糊評價模型，并完成對新建南寧至崇左鐵路項目NCZQ2標段隧道施工的安全評價。

1工程概況

新建南寧至崇左鐵路項目NCZQ2標段，起訖里程為DK4+120～DK9+845，隧道全長5725m，最大埋深約48m。其中U型槽222m，明挖隧道1583m、盾構隧道3920m。設計為單洞雙線隧道，留村隧道位于南寧市區(qū)，隧道起始于樞紐南化站北側，下穿在建亭洪路延長線、壯錦大道、地鐵5號線亭洪西路站（在建）、云桂高鐵以及與鐵路貨場走行線平行條件，現(xiàn)場溫度，施工照明，空氣質量，地下水，噪音與振動）

2.4建立評價模型權重集

運用AHP法并根據(jù)指標的重要程度，運用saaty標度法，建立判斷關系矩陣，運用計算程序進行歸一化權處理，得到模糊權向量，并對判斷矩陣進行一致性檢驗，當CR<0.1時，表明所建立判斷矩陣滿足一致性檢驗要求。第一層因素判斷矩陣及歸一化權向量計算如表1所示。

3模糊綜合評價

3.1二層因素指標評價矩陣

模糊綜合評價一般采用統(tǒng)計法、二元對比排序法、專家打分法、專家投票法等。本文運用專家投票法，根據(jù)評價模型和現(xiàn)場施工調(diào)查情況，對37個第二層因素進行單因素評價，并進行歸一處理，從而構成第二層指標的評價矩陣Ri分別為：

最終計算結果顯示，0.332為最大值，依據(jù)最大隸屬度原則進行優(yōu)選決策，對照評價集，該隧道處于“較安全”水平，與施工現(xiàn)場安全檢查情況吻合，表明評價模型可靠、實用。

4結語

本文以新建南寧至崇左鐵路項目NCZQ2標段隧道為例進行施工安全評價，根據(jù)現(xiàn)場情況及專家意見，基于層次分析法將隧道評價體系分為8個第一層因素和37個第二層因素，結合系統(tǒng)安全工程學原理構建了評價模型，運用模糊數(shù)學工具，完成了對該隧道的安全評價，得出以下結論：

（1）隧道盾構施工安全評價涉及多方面，從施工人員、機械設備、施工環(huán)境、明挖施工、盾構施工、出渣及運輸、施工用電、安全管理等多方面構建評價體系是合適的。

（2）通過對管理體系及施工組織的研究，挖掘本項目在管理和施工方案上的層次性，特別是將明挖施工和盾構施工分別作為兩個子系統(tǒng)，突出了盾構隧道的特點，也充分包含了項目的特點。通過建立判斷矩陣和一致性檢驗，確保了權重賦值的有效性和科學性。在進行第二層因素評價矩陣運算時，采用專家投票法，并對其進行歸一化處理，符合工程建設實際需要。

（3）通過將第一層因素對應權重與其各第二層因素權重相乘，得到第二層因素綜合權重排序，即影響本項目的主要因素分別為：線路狀況、井體框架結構、開挖、施工經(jīng)驗、環(huán)梁、指揮調(diào)度、圍巖地質條件等。其中人的作用占主導。

（4）通過對隧道施工的模糊評價結果的分析和對危險因素的研判，建議該隧道施工應保證地下工程線路的暢通，加強結構監(jiān)測，并指派施工經(jīng)驗豐富的人員進行施工管理。該評價模型的應用，可為盾構施工安全評價提供借鑒。