公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)模糊層次綜合評(píng)價(jià)模型

摘 要：文章首先對(duì)影響公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的人員、物、方法、環(huán)境四大因素進(jìn)行了識(shí)別，建立了風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系，對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行量化，構(gòu)建了模糊層次綜合評(píng)價(jià)模型，并以湖南省懷通公路隧道工程為例進(jìn)行分析，論證了該模型的正確性。

關(guān)鍵詞：公路隧道工程 施工階段風(fēng)險(xiǎn) 評(píng)價(jià)指標(biāo)體系 模糊層次評(píng)價(jià)模型

中圖分類號(hào):F540.3 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1004-4914（2012）02-290-04

一、引言

本文對(duì)公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的研究，在參考工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)以及其他行業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的基礎(chǔ)上，將風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的基本理論應(yīng)用于公路隧道工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)，實(shí)現(xiàn)對(duì)公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的研究與探討。本文對(duì)公路隧道工程施工階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)進(jìn)行全面研究，完善隧道施工質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)管理體系，為從事隧道施工的單位和相關(guān)人員提供分析隧道施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的管理方法及應(yīng)用程序具有重要的理論意義和現(xiàn)實(shí)意義。

二、公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的構(gòu)成與指標(biāo)分析

公路隧道工程項(xiàng)目規(guī)模大、投資高、涉及面廣、技術(shù)密集，對(duì)社會(huì)、國(guó)民、經(jīng)濟(jì)等要素都有著重大影響。公路隧道工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)是將一般質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)概念運(yùn)用于隧道工程研究中的特例，是指隧道工程項(xiàng)目在設(shè)計(jì)、施工和竣工驗(yàn)收等各個(gè)階段可能遭遇的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。本文主要從人員的因素、物的因素、方法的因素、環(huán)境因素等四個(gè)方面對(duì)公路隧道工程項(xiàng)目施工階段存在的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行分析。

1.人的因素。人是指直接參與隧道工程施工的組織者、指揮者和操作者。人作為控制的對(duì)象，是避免產(chǎn)生失誤；作為控制動(dòng)力，是充分調(diào)動(dòng)人的積極性，發(fā)揮人的主導(dǎo)作用。人的因素影響主要包括人的技術(shù)水平、人的生理缺陷、人的心理行為以及人的錯(cuò)誤行為等。而其中人的政治素質(zhì)、業(yè)務(wù)素質(zhì)和身體素質(zhì)是影響質(zhì)量的首要因素。故本文在總結(jié)人的指標(biāo)歸納為兩個(gè):隧道工程管理者的素質(zhì)和操作者的素質(zhì)。

2.物的因素。公路隧道工程作為實(shí)體工程，物的因素影響是必然的。本文主要討論物的因素主要包括材料（包括原材料、成品、半成品、構(gòu)配件）和機(jī)械設(shè)備對(duì)公路隧道工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的影響。材料構(gòu)成隧道工程實(shí)體的物質(zhì)基礎(chǔ)，材料費(fèi)約占隧道工程造價(jià)的60%，而且品種多，數(shù)量大，所以工程材料的質(zhì)量對(duì)工程項(xiàng)目的質(zhì)量有著重要的影響，因此對(duì)公路隧道工程材料的質(zhì)量進(jìn)行嚴(yán)格控制對(duì)提高隧道工程的質(zhì)量具有重要的意義。

隧道工程施工中采用了大量的各種施工機(jī)械，加快了施工進(jìn)度，也促使了隧道施工技術(shù)的不斷發(fā)展，而其中機(jī)械設(shè)備的選擇和利用率，是主要部分。故本文以機(jī)械設(shè)備選擇的合理性和機(jī)械設(shè)備的利用率作為其主要指標(biāo)之一，來分析其對(duì)隧道工程質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的影響。

3.方法的因素。隧道工程所謂方法主要是指隧道工程項(xiàng)目的施工組織設(shè)計(jì)、施工方案、施工技術(shù)措施、施工工藝、檢測(cè)方法和措施等。所采取的“方法”是否得當(dāng)，直接影響到工程項(xiàng)目的質(zhì)量形成，特別是施工方案是否合理和正確，不僅影響到施工質(zhì)量，還對(duì)施工的進(jìn)度和費(fèi)用產(chǎn)生重要影響。因此應(yīng)結(jié)合工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，從技術(shù)、組織、管理、經(jīng)濟(jì)等方面進(jìn)行全面分析，確保施工方案在技術(shù)上可行、經(jīng)濟(jì)上合理，方法先進(jìn)，操作簡(jiǎn)便，既能保證工程項(xiàng)目質(zhì)量，又能加快施工進(jìn)度，降低成本。

4.環(huán)境的因素。影響隧道工程質(zhì)量的環(huán)境因素較多，歸納起來有三個(gè)方面，即隧道工程技術(shù)環(huán)境、隧道工程管理環(huán)境和勞動(dòng)環(huán)境。其中，隧道工程技術(shù)環(huán)境即隧道工程地質(zhì)、地形地貌、水文地質(zhì)、工程水文、氣象等；隧道工程管理環(huán)境主要包括質(zhì)量管理體系、質(zhì)量管理制度、工作制度、質(zhì)量保證活動(dòng)等；勞動(dòng)環(huán)境包括勞動(dòng)組合、施工工作面等。在工程項(xiàng)目施工中，環(huán)境因素是在不斷變化的，如施工過程中氣溫、溫度、降水、風(fēng)力等。前一道工序?yàn)楹笠坏拦ば蛱峁┝耸┕きh(huán)境，施工現(xiàn)場(chǎng)的環(huán)境也是變化的。不斷變化的環(huán)境對(duì)隧道工程項(xiàng)目的質(zhì)量就會(huì)產(chǎn)生不同程度的影響。因此，環(huán)境因素的控制，就是要通過合理確定施工方法，安排施工時(shí)間和交叉作業(yè)等，為施工活動(dòng)創(chuàng)造有利于提高質(zhì)量的環(huán)境。

三、公路隧道工程施工階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建

1.評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立。根據(jù)前面對(duì)公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)因素的分析，本文建立以下指標(biāo)體系，如圖1所示。

2.模糊層次評(píng)價(jià)模型的建立。

（1）確定因素的層次。設(shè)因素集為U=（u1，u2，…，um），ui（i=1，2，…m）為第一層次（即最高層次）中第i個(gè)元素，它由第二層次中n個(gè)因素決定。即：

ui=（ui1，ui2，…，uin），（i=1，2，…m）

（2）建立權(quán)重集。運(yùn)用AHP法分析每一層中各個(gè)指標(biāo)的重要程度，分別給每一指標(biāo)賦予相應(yīng)的權(quán)重并進(jìn)行歸一化處理。通過10名相關(guān)行業(yè)、有豐富經(jīng)驗(yàn)的專家對(duì)該項(xiàng)目各方案中的每個(gè)因素進(jìn)行打分，并運(yùn)用統(tǒng)計(jì)方法確定出各個(gè)不同因素最終的權(quán)值大小。如下表所示:

故歸一化后，一級(jí)指標(biāo)權(quán)重分配為：

因素W（0.1186，0.0951，0.3265，0.4598）

同理，可以得出二級(jí)指標(biāo)權(quán)重分配：

人的因素W1（0.6210，0.3790）

物的因素W2（0.5360，0.2694，0.1946）

方法的因素W3（0.5373，0.3743，0.0884）

環(huán)境的因素W4（0.4325，0.1779，0.3896）

（3）評(píng)價(jià)集建立。評(píng)價(jià)集就是評(píng)判者對(duì)評(píng)判對(duì)象可能作出的各種總的評(píng)價(jià)結(jié)果組成的集合。公路隧道工程項(xiàng)目施工階段風(fēng)險(xiǎn)程度的評(píng)價(jià)是一個(gè)模糊概念，是用經(jīng)典數(shù)學(xué)無法解決的。本文將評(píng)價(jià)集劃分為五個(gè)等級(jí)，如下：

V=（v1，v2，v3，v4，v5）={低風(fēng)險(xiǎn)，輕低風(fēng)險(xiǎn)，中度風(fēng)險(xiǎn)，較高風(fēng)險(xiǎn)，高度風(fēng)險(xiǎn)}

（4）評(píng)價(jià)矩陣。用隸屬度分別描述各子因素相對(duì)于評(píng)判集V的隸屬程度，得出單因素模糊評(píng)判矩陣。

其中，r'ij表示第i個(gè)一級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)下的第1個(gè)二級(jí)指標(biāo)隸屬于第j個(gè)評(píng)價(jià)等價(jià)程度，i為一級(jí)指標(biāo)的數(shù)目，k為第i個(gè)一級(jí)指標(biāo)下的二級(jí)指標(biāo)的數(shù)目，n為評(píng)判集中評(píng)語(yǔ)的數(shù)目，r'ij的意義及求法如下:

首先由各位評(píng)價(jià)委員對(duì)每個(gè)被評(píng)價(jià)的子因素進(jìn)行評(píng)定，然后通過統(tǒng)計(jì)整理的方法得到相對(duì)于子因素Vij的若干個(gè)評(píng)語(yǔ):其中包括Vij1個(gè)u1級(jí)評(píng)語(yǔ)，Vij2個(gè)u2級(jí)評(píng)語(yǔ)，…以及Vijn個(gè)un級(jí)評(píng)語(yǔ)，則子因素層指標(biāo)Vij隸屬于第uk級(jí)評(píng)語(yǔ)的程度即隸屬度為:

（5）模糊綜合評(píng)價(jià)運(yùn)算。

一級(jí)模糊綜合評(píng)判:

二級(jí)模糊綜合評(píng)判：

式中，bk（k=1，2，…，p）表示評(píng)判對(duì)象按第一層次中所有因素評(píng)價(jià)時(shí)，第k個(gè)元素的隸屬度。B為模糊綜合評(píng)價(jià)的結(jié)果；W為模糊評(píng)價(jià)因素權(quán)重集合。

此為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)的最終結(jié)果，從中可以直觀地反映出某公路隧道工程施工階段所面臨的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。

四、案例分析

1.工程概況。湖南省HT高速公路是國(guó)家高速公路網(wǎng)“7918網(wǎng)”規(guī)劃南北縱向線中的第7縱—包頭至茂名國(guó)家高速公路的重要組成部分，是湖南省“五縱七橫”高速公路網(wǎng)規(guī)劃中的第5縱。HT高速公路起自懷化市竹田西互通，與SH高速公路懷化連接線相接，并與包茂高速公路JH段相接，路線全長(zhǎng)197.636Km。

本項(xiàng)目位于湖南省最偏遠(yuǎn)的湘西南，項(xiàng)目區(qū)處于云貴高原向江南丘陵的過渡地帶——雪峰山之西麓，呈南高北低的總體地貌格局，地勢(shì)起伏明顯，高差較大，侵蝕、溶蝕構(gòu)造地貌形成溝溪較發(fā)達(dá)。其隧道多處于板巖地區(qū)，圍巖情況整體性較差，多為薄層結(jié)構(gòu)，水系發(fā)育，圍巖遇水軟化易崩解，節(jié)理裂隙較發(fā)育，圍巖級(jí)別和原設(shè)計(jì)有多處不符，針對(duì)復(fù)雜的施工環(huán)境和技術(shù)難度，有三位專家參與施工階段風(fēng)險(xiǎn)因素的預(yù)測(cè)工作，分別是項(xiàng)目經(jīng)理、風(fēng)險(xiǎn)分析專家和技術(shù)專家。

2.施工階段風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。根據(jù)前文評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立以及層次評(píng)價(jià)模型的構(gòu)建，可以確定一級(jí)指標(biāo)和二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重分配以及評(píng)價(jià)集的劃分。

用隸屬度分別描述各子因素相對(duì)于評(píng)判集V的隸屬程度，得出單因素模糊評(píng)判矩陣如下：

一級(jí)模糊綜合評(píng)判:

B1=W1°R1=（0.156，0.204，0.297，0.288，0.115）

B2=W2°R2=（0.259，0.2411，0.295，0.135，0.071）

B3=W3°R3=（0.184，0.165，0.256，0.25，0.145）

B4=W4°R4=（0.237，0.222，0.215，0.223，0.103）

二級(jí)模糊綜合評(píng)判，并做歸一化處理后為：

此為湖南省HT高速公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)評(píng)價(jià)的最終結(jié)果，得出HT高速公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為較高風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)以上結(jié)果可以得出湖南省HT高速公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)分布餅狀圖：

3.風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果分析及應(yīng)對(duì)。根據(jù)以上對(duì)湖南省HT高速公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，可以得出以下結(jié)論：

（1）在人員的因數(shù)、物的因素、方法的因數(shù)、環(huán)境的因素四個(gè)影響因素中，方法因素和環(huán)境因素所占的比重較大，為主要風(fēng)險(xiǎn)。為減少方法因素引起的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部應(yīng)積極引進(jìn)先進(jìn)的技術(shù)（如提高掘進(jìn)效率和光爆效果等）、采取正確的施工工序（例如：控制好掌子面掘進(jìn)、下臺(tái)階掘進(jìn)和二襯施工工序的調(diào)整以及鋼筋原材料的加工等工序調(diào)整工作）。對(duì)于環(huán)境因素引起的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部應(yīng)該積極做好地質(zhì)預(yù)報(bào)和監(jiān)控量測(cè)工作，及時(shí)掌握隧道施工中隧道的地質(zhì)情況和隧道初支變形、沉降等，以其指導(dǎo)施工，以確保施工的安全與質(zhì)量，同時(shí)建立良好的勞動(dòng)保障以及質(zhì)量安全控制制度，以此促使施工有條不紊地進(jìn)行。

（2）在四大影響因素中，人員風(fēng)險(xiǎn)所占的比重次之，為較主要風(fēng)險(xiǎn)。為減少經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目部應(yīng)根據(jù)施工實(shí)際情況積極召開技術(shù)交流和技術(shù)交底會(huì)議以及多種形式的培訓(xùn)工作等，提高項(xiàng)目部隧道工程施工管理水平和施工隊(duì)伍現(xiàn)場(chǎng)操作，從而使施工管理者的施工管理水平和施工操作者的操作水平得到提高，并且更好地與施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況相結(jié)合，使施工隧道質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)得到較好的控制。

（3）物的因素所占的比重最小，為次要風(fēng)險(xiǎn)。為控制這種因素對(duì)質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)的影響，項(xiàng)目部保證機(jī)械使用的合理性與正確性，購(gòu)置先進(jìn)的設(shè)備，盡量避免設(shè)備閑置，以確保施工的效率，在實(shí)際操作中，重視技術(shù)交底工作，使機(jī)械的操作更加規(guī)范，保障隧道施工的順利進(jìn)行。

五、結(jié)論

該評(píng)價(jià)模型具有可行性和易操作性等特點(diǎn)，通過以上建立的指標(biāo)體系和模型，可以對(duì)某一公路隧道工程施工階段質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)，從而得出隧道工程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)水平。

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（作者單位：長(zhǎng)沙理工大學(xué) 湖南長(zhǎng)沙 410000）

（責(zé)編:賈偉）