李崇智
(中鐵十二局集團(tuán)第三工程有限公司 山西太原 030024)
2019年,國(guó)家提出“人民滿意、保證有力、世界前列”的交通強(qiáng)國(guó)的總目標(biāo),橋梁工程作為綜合交通的紐帶,意義重大。隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展,預(yù)制橋梁修建速度大幅增快,資金和人員投入逐年增長(zhǎng),然而在預(yù)制橋梁施工過(guò)程中,由于缺乏成熟的評(píng)價(jià)管理體系,使得施工安全存在隱患。如何建立行之有效的施工安全評(píng)價(jià)體系,成為諸多相關(guān)學(xué)者研究的熱點(diǎn)問(wèn)題。Dongjin Kim[1]通過(guò)細(xì)化分析,確定了14類影響橋梁施工安全的因素,并建立橋梁安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。陳孝國(guó)[2]通過(guò)直覺(jué)模糊層次分析法確定邊坡穩(wěn)定預(yù)警評(píng)價(jià)各指標(biāo)因素權(quán)重,并進(jìn)行穩(wěn)定性評(píng)價(jià)。徐沖等[3]通過(guò)采用模糊層次分析法對(duì)黃河岸灘深大風(fēng)井進(jìn)行安全度評(píng)價(jià)。馬國(guó)強(qiáng)[4]采用層次分析法對(duì)深大異形基坑施工方案進(jìn)行比選,取得較好的效果。李祖榮[5]基于層次分析和態(tài)勢(shì)分析法,構(gòu)建了小型水庫(kù)除險(xiǎn)加固工程質(zhì)量控制AHP-SWOT分析模型,對(duì)除險(xiǎn)加固施工后的工程質(zhì)量進(jìn)行評(píng)價(jià)分析。上官厚東[6]基于層次分析法基本原理,構(gòu)建施工管理控制干預(yù)方案優(yōu)化決策模型,取得了較好的效果。上述相關(guān)研究主要通過(guò)層次分析法研究工程中不同類型的安全性評(píng)價(jià),但對(duì)于預(yù)制橋梁工程施工安全性評(píng)價(jià)成果相對(duì)較少,因此,本文在前人研究的基礎(chǔ)上,擬開展基于層次分析法的預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)價(jià)體系研究,以期為預(yù)制橋梁工程施工安全管理與評(píng)價(jià)提供參考。
預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)價(jià)體系的建立,通過(guò)對(duì)常規(guī)橋梁施工工序影響因素進(jìn)行分析,確定其主要敏感參數(shù),通過(guò)相關(guān)方法獲取各級(jí)敏感參數(shù)的權(quán)重,進(jìn)行預(yù)制橋梁施工安全評(píng)價(jià)研究。本文通過(guò)對(duì)常規(guī)預(yù)制橋梁施工工序進(jìn)行分析,獲取影響預(yù)制橋梁工程安全評(píng)價(jià)體系的各級(jí)指標(biāo),通過(guò)對(duì)其進(jìn)行細(xì)化分析,確定二級(jí)指標(biāo),最后獲取與施工工序相符的安全評(píng)價(jià)模型。
層次分析法[7](AHP)是指將一個(gè)復(fù)雜的多目標(biāo)決策問(wèn)題作為一個(gè)系統(tǒng),將目標(biāo)分解為多個(gè)目標(biāo)或準(zhǔn)則,進(jìn)而分解為多指標(biāo)(或準(zhǔn)則、約束)的若干層次,通過(guò)定性指標(biāo)模糊量化方法算出層次單排序(權(quán)數(shù))和總排序,以作為目標(biāo)(多指標(biāo))、多方案優(yōu)化決策的系統(tǒng)方法。
(1)首先根據(jù)預(yù)制橋梁工程施工情況進(jìn)行細(xì)化分析,確定5類A級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)。
(2)對(duì)相關(guān)A級(jí)指標(biāo)進(jìn)行細(xì)化分析,確定對(duì)應(yīng)的B級(jí)指標(biāo)。
(3)建立各級(jí)因素判斷矩陣。
(4)對(duì)各級(jí)指標(biāo)進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。
(5)獲取各級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)的綜合權(quán)重。
(6)對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行分類分析,確定安全評(píng)價(jià)等級(jí)劃分[8]。
2.3.1 層次結(jié)構(gòu)模型建立
在應(yīng)用層次分析法進(jìn)行預(yù)制橋梁工程施工評(píng)價(jià)決策時(shí),應(yīng)實(shí)現(xiàn)其條理化和層次化遞階進(jìn)行。
通常遞階層次由低到高具有三個(gè)層次,即措施層、準(zhǔn)則層和目標(biāo)層[9]。
(1)措施層:為實(shí)現(xiàn)相關(guān)目標(biāo)而采取的相關(guān)措施。
(2)準(zhǔn)則層:實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的相關(guān)準(zhǔn)則。
(3)目標(biāo)層:預(yù)制橋梁工程施工評(píng)價(jià)項(xiàng)目預(yù)定相關(guān)目標(biāo)。
在進(jìn)行預(yù)制橋梁工程施工項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)時(shí),通過(guò)明確安全評(píng)價(jià)的決策目標(biāo),將其設(shè)為最高目標(biāo)層,且只有一個(gè)元素。
為滿足各目標(biāo)層的相關(guān)準(zhǔn)則,建立各因素間的相互關(guān)系及其不同層次間的隸屬關(guān)系。在確定隸屬關(guān)系時(shí),根據(jù)其相關(guān)關(guān)系將準(zhǔn)則元素分在不同組中,并確定不同層次間的支配關(guān)系。
當(dāng)遞階層次結(jié)構(gòu)關(guān)系較為復(fù)雜且主要相關(guān)因素關(guān)系不太明顯時(shí),隸屬關(guān)系應(yīng)較為明顯。
2.3.2 構(gòu)造判斷矩陣
根據(jù)遞階層次相關(guān)結(jié)構(gòu)關(guān)系圖可構(gòu)造其判斷矩陣。具體方法:在進(jìn)行各元素的相關(guān)隸屬特性分析時(shí),在判斷矩陣的最左上角放置準(zhǔn)則元素,以此類推,其他判斷矩陣的元素可相應(yīng)放置。在進(jìn)行判斷矩陣分析時(shí),通常采用德爾福法,根據(jù)其相關(guān)要求,進(jìn)行多元素間重要性比較,并定量賦值,如表1所示[10]。
表1 相對(duì)比較標(biāo)度
在構(gòu)建判定矩陣時(shí),假設(shè)其矩陣為 A=(aij)n×n,具有如下特性:
其中:aij>0;aji=1/aij;aii=1。
由式(1)可知:判斷矩陣具有對(duì)稱性,主對(duì)角元素aii=1,且在特殊情況下,判斷矩陣具有傳遞性,即aik=aij×ajk,如判斷矩陣所有元素均成立,則矩陣滿足一致性矩陣要求。
2.3.3 層次分析法檢驗(yàn)
通過(guò)層次分析法判斷矩陣,進(jìn)行層次排序。
層次排序:為確定權(quán)向量的一種方法,通過(guò)判斷矩陣確定各因素對(duì)其準(zhǔn)則的權(quán)向量。在計(jì)算權(quán)向量時(shí),可根據(jù)特征根法、根法進(jìn)行計(jì)算[11]。目前,通常采用和法進(jìn)行計(jì)算,一致性矩陣通過(guò)各列歸一化處理得出:
式中:Wi為權(quán)重;aij為準(zhǔn)則元素;aik為傳遞矩陣元素。
判斷矩陣正確與否,要滿足一定的邏輯規(guī)律,即若甲比乙重要,乙比丙重要,即甲比丙重要;若出現(xiàn)丙比甲重要,則次判斷矩陣違反一致性準(zhǔn)則,在邏輯上不合理。
在分析判斷矩陣一致性檢驗(yàn)時(shí),需通過(guò)幾個(gè)指標(biāo)進(jìn)行確定:
(1)判斷矩陣一致性指標(biāo)CI
式中:λmax為最大特征根的平均值;n為樣本矩陣階數(shù)。
通過(guò)計(jì)算一致性指標(biāo)CI,可知一致性指標(biāo)值CI越大,表明判斷矩陣偏離性越大;CI值越小,表明判斷矩陣一致性越大。
(2)平均隨機(jī)一致性指標(biāo)RI
平均隨機(jī)一致性指標(biāo)是通過(guò)多次重復(fù)性隨機(jī)判斷矩陣特征根計(jì)算得出的算術(shù)平均值。本文引用龔木森等人的1 000次計(jì)算數(shù)據(jù),如表2所示[12]。
表2 RI計(jì)算結(jié)果
(3)一致性比例CR計(jì)算
通過(guò)將CI和RI聯(lián)合求解,獲取CR計(jì)算值。
當(dāng)CR<0.1時(shí),對(duì)應(yīng)矩陣一致性可接受;當(dāng)CR>0.1,其一致性較差,需對(duì)相應(yīng)矩陣進(jìn)行修正處理。
預(yù)制橋梁工程施工安全一般由人員水平、機(jī)械情況、施工工法和安全配套設(shè)施等決定。因此,本文綜合分析預(yù)制橋梁工程施工工序,并采用多位專家的相關(guān)建議,確定了5類一級(jí)指標(biāo),分別為人員管理水平、機(jī)械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、安全技術(shù)管理和應(yīng)急管理。在此基礎(chǔ)上,根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況,細(xì)化各類一級(jí)指標(biāo),分別建立16類二級(jí)指標(biāo),并獲取對(duì)應(yīng)評(píng)分情況[7],如圖1所示。根據(jù)指標(biāo)相互關(guān)系,進(jìn)行一致性分析[8]。
圖1 預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)價(jià)模型
邀請(qǐng)預(yù)制橋梁工程項(xiàng)目法人、施工方、監(jiān)理方和各個(gè)工序的主要項(xiàng)目負(fù)責(zé)人共計(jì)50人對(duì)預(yù)制橋梁工程施工安全各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行打分(根據(jù)非常滿意、滿意、不滿意進(jìn)行打分,分值確定為1~9分,得到各級(jí)指標(biāo)權(quán)重)。具體情況為:一級(jí)指標(biāo)[人員管理水平機(jī)械設(shè)備作業(yè)環(huán)境安全技術(shù)管理應(yīng)急救援]=[0.05 0.09 0.09 0.47 0.29];二級(jí)指標(biāo) [安全施工教育安全施工培訓(xùn)工人施工實(shí)操施工人員素質(zhì)]=[0.07 0.11 0.44 0.38];[工程機(jī)械 安全防護(hù)設(shè)備調(diào)配與運(yùn)輸]=[0.65 0.12 0.23];[地質(zhì)巖性不良 雷雨天氣]=[0.67 0.33];[樁基安全施工 墩臺(tái)安全施工主梁安全施工橋面安全施工]=[0.15 0.25 0.50 0.10];[施工安全應(yīng)急措施 施工安全應(yīng)急預(yù)案 施工安全應(yīng)急物品]=[0.56 0.14 0.30]。
通過(guò)對(duì)預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行計(jì)算,在滿足一致性檢驗(yàn)前提下,計(jì)算各級(jí)指標(biāo)對(duì)應(yīng)權(quán)值,其判定矩陣:
通過(guò)對(duì)各一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的權(quán)值進(jìn)行計(jì)算,確定其綜合權(quán)值,如表3所示。
表3 預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)值分配
由表3可知,指標(biāo)CI和RI均小于0.10,滿足一致性檢驗(yàn)要求。
在滿足一致性條件下,預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)定可根據(jù)式(5)確定,如表4所示。
表4 預(yù)制橋梁工程施工安全評(píng)定等級(jí)劃分
式中:Y為預(yù)制橋梁工程施工安全計(jì)算總分;Bij為評(píng)定指標(biāo)權(quán)值;Wij為二級(jí)指標(biāo)施工安全計(jì)算分值,取值按[0,100]進(jìn)行打分。
為定量分析橋梁施工階段安全風(fēng)險(xiǎn),基于常規(guī)預(yù)制橋梁施工工序及層次分析法原理,建立橋梁工程施工安全評(píng)價(jià)體系,細(xì)化影響預(yù)制橋梁工程安全的5類一級(jí)指標(biāo)和16類二級(jí)指標(biāo),并通過(guò)計(jì)算確定相關(guān)權(quán)重,其相關(guān)研究成果可為此類橋梁工程安全施工提供指導(dǎo)。