模糊綜合評價法在隧道施工環境安全評價中的應用

摘要:為了將隧道施工環境中模糊的安全信息定量化，利用模糊數學的辦法，結合當前隧道建設的實際問題，分析隧道施工中對環境造成影響的各項因素，并通過建立隧道施工環境評價指標體系，結合實例建立隧道施工環境評價模糊綜合評價模型，對隧道施工環境進行綜合評價，最后表明了該方法和評價系統的正確性和有效性。

關鍵詞：隧道施工 環境 模糊 安全評價

隨著經濟發展的需要，國家基礎設施建設的投入逐年增大，中國道路建設進入一個飛速建設的時期。而隧道具有改善線形、解決高程障礙、縮短里程、減少植被破壞等諸多優勢，因此在目前在建道路中的應用以及在遠期目標的規劃中，隧道工程所占的比重將會迅速增長，此外在其他行業，如輸水隧洞、電站倒流洞以及其他大型地下工程設施建設中也越來越多。但是隧道施工環境較為惡劣，嚴重威脅著現場施工人員的安全和健康，隧道施工環境問題已經成為世界各國廣泛關注的嚴重職業健康問題。對此，針對隧道施工的環境情況，有必要對危害施工環境的危險有害因素進行全面系統的辨識、分析和歸納，建立隧道施工環境評價的指標體系，利用環境評價方法，實現在隧道施工中能夠及時有效的對施工環境進行動態控制，以充分指導施工現場環境管理，切實保障職工的職業安全健康[1]。因此本文通過對錦屏電站抗剪洞工程，利用系統工程、環境評價等相關專業知識，對隧道施工環境影響的有害因素進行識別、評價、預防與控制，確定隧道環境評價指標體系，用模糊評價方法對工程施工環境狀態進行評估，確定隧道施工環境安全地標準，以引起大家對隧道施工環境保護及勞動安全的重視，隧道施工環境控制和管理有一定的參考價值。

1 研究方法

1.1 隧道施工環境安全評價體系框架的建立 根據建立隧道施工環境評價體系的目的和原則，構建隧道施工環境評價指標體系框架[2]。

隧道施工環境評價指標體系：①照明B1；②氣體和粉塵B2；③振動和噪聲B3；④濕度B4；⑤溫度B5。

1.2 模糊評價的基本方法

1.2.1 模糊綜合評價簡介 綜合評判就是對受到多種因素制約的事物或對象做出一個綜合評價。綜合評判的方法有多種，用模糊數學的方法進行綜合評判叫模糊綜合評判。

1.2.2 模糊綜合評價模型 ①建立評價因素。因素集是指以所評價系統中影響評判的各種因素作為元素所組成的集合，通常用U來表示，即

U=（u1，u2，L，un) (1)

各元素u1=(i=1，2，L，m)即代表各種影響因素。這些因素通常都具有不同程度的模糊性。

②建立評判集。評判集是指評判者對評判對象可能做出的各種評判結果所組成的集合。通常用V表示，即：

V={v1，v2，v3，v4，v5}(2)

={極好，良好，一般，較差，差}

③對每個因素，做出單因素評判，得出單因素評判向量。單獨從一個因素進行評判，以確定評判對象對評判集元素的隸屬度，成為單因素模糊評判。設對因素集U中的的i個因素ui進行評判，對評判集V中的第j個元素vj的隸屬度為rij，則按第i個因素ui的評判結果，可得模糊集合：

Ri=(ri1，ri2，L，rim)(3)

同理，可得到相應的每個因素的單因素評判集如下：

R1=(r11，r12，L，r1m)；R2=(r21，r22，L，r2m)；…；Rn=(rn1，rn2，L，rnm)

④建立單因素評判矩陣。將個單因素評判集的隸屬度行組成矩陣R

⑤建立權重集。一般來說，因素集U中的各因素對安全系統的影響程度是不不一樣的。為了反映各因素的重要程度，對各個因素應賦予一相應的權屬Qi。由各權數所組成的集合：

A={a1，a2，L，a1，} (5)

⑥做出綜合評判。單因素模糊評判，僅反映了一個因素對評判對象的影響。要綜合考慮所有因素的影響，得出爭取的評判結果，這就是模糊綜合評判。如果已給出評判矩陣R，再考慮各因素的重要程度，即給定隸屬函數或權重集A，則模糊綜合評判模型為：

B=A·R(6)

⑦得出結論。

2 隧道施工環境模糊綜合評價實例

2.1 工程背景 錦屏一級水電站位于四川省涼山彝族自治州木里縣和鹽源縣交界處的雅礱江大河灣干流河段上，工程區谷坡陡峻，基巖裸露，相對高差千余米，為典型的深切“V”型谷。工程樞紐建筑物由混凝土雙曲拱壩、右岸泄洪洞、右岸引水發電系統及開關站等組成。

其施工特點及環境問題主要有：①錨洞抗剪洞分三層布置，開挖斷面小，通風、散煙、出碴困難；②錨洞及抗剪洞洞線長，施工工期緊張，必須采用合理的施工方法，才能保證施工進度；③錨洞及抗剪洞開挖與主體的開挖施工干擾大，安全問題突出；④錨洞及抗剪洞地質條件差，施工地質環境及安全問題比較突出。

2.2 建立遞階層次結構 設目標層A：隧道施工環境危險因素評價；準則層B：照明B1；氣體和粉塵B2；振動和噪聲B3；濕度B4；溫度B5。

2.3 建立評判集V和評價標準 本文對影響隧道施工環境的因素評價力求通過評價對隧道施工環境做出量化評分，確定隧道施工的環境預警級別，因而建立隧道施工環境評價的評判集以表示隧道施工的環境狀態，同時確定每一環境狀態所代表的環境質量級別，隨對應的得分。V={v1，v2，v3，v4，v5}={極好，良好，一般，較差，差}={5，4，3，2，1}。

2.4 單因子評判矩陣的確定和指標賦權 根據查閱資料、現場監測和專家打分所確定的評價標準，確定各指標屬于各安全級別的隸屬函數，從而確定單因子隸屬度，得到單因子評價矩陣。限于篇幅，各指標的隸屬矩陣不一一列出。

采用層次分析法(AHP)來確定各指標的權重值[3]

W=（0.4827，0.2327，0.1081，0.1169，0.0597）T

通過一致性檢驗，上述方法所確定的權重可以完全接受。

2.5 評判矩陣的確立及綜合評判 由2.4所得出的五個子因素集評判矩陣R1，R2，R3，R4，R5；得出評判矩陣如下：

仍由2.4節計算所得因素集的權重W=（0.4827，0.2327，0.108

1，0.1169，0.0597），則可得隧道施工環境評價模糊綜合評判向量

B=W·R=（0.00597，0.10598，0.42757，0.31568，0.12163）

即隧道施工環境評價結果居于評判集中“一般”偏向“良好”，可見，隧道施工環境狀況處于一般水平，環境質量狀況不盡如人意，說明現場應采取措施加強影響施工環境因素的整治，并應采取預防、處理措施。

綜上所述，隧道施工環境中，氣體和粉塵、照明對施工環境的影響是最重要的，本工程應對這兩個因素加強重視，采取比較好的預防措施。

3 結論

本文結合當前隧道建設的實際問題，分析了隧道施工中對環境造成影響的各項因素，建立環境模糊綜合評價體系，同時選取了層次分析法確定環境因子的權重，最后對隧道施工中環境影響的各項因素進行評判。結果表明，該指標體系和評價方法能夠比較全面、科學地評價隧道施工環境質量，為隧道施工環境質量綜合評價提供了一種新方法。

但目前隧道施工環境安全評價中存在著如何解決安全級別標準科學判定的問題。對于某些指標，可以依據相關科學研究成果確立其安全級別的最高值和最低值，但還有大量指標的評判準則需要多學科的深入研究。

參考文獻：

[1]朱永全等編.隧道工程[M].第1版.北京:中國鐵道出版社，2005.

[2]高桂鳳，武紅麗，張生瑞.基于可持續發展的城市交通環境承載力評價[J].華中科技大學學報（城市交通版），2007，24（1）：90～96.

[3]王云.城市交通隧道安全評價體系及方法研究[A].西南交通大學研究生學位論文.2005.

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