輸水隧洞工程TBM施工安全指標評價體系構建

輸水隧洞工程TBM施工安全指標評價體系構建

宮治軍

(遼寧省水利工程建設質量與安全監督中心站， 沈陽110003)

【摘要】針對輸水隧洞工程TBM施工的特點，構建了TBM施工安全指標評價體系，并且運用AHP—模糊綜合評價法進行了計算分析，可為我國輸水隧洞工程TBM施工安全指標評價提供參考。

【關鍵詞】隧洞工程； TBM施工； 安全評價； AHP—模糊綜合評價

中圖分類號：TV554文獻標志碼： A

Construction of Water Delivery Tunnel Project TBM Construction

Safety Indicator Evaluation System

GONG Zhi-jun

(LiaoningWaterConservancyProjectConstructionQualityandSafetySupervisionCentralStation,Shenyang

110003,China)

Abstract：TBM construction safety indicator evaluation system is constructed according to characteristics of water delivery tunnel project TBM construction. AHP—fuzzy comprehensive evaluation method is utilized for calculation and analysis, thereby providing reference for water delivery tunnel project TBM construction safety indicator evaluation in China.

Keywords：tunnel project; TBM construction; safety evaluation; AHP—fuzzy comprehensive evaluation

目前，我國主要采用長距離引水輸水隧洞的形式進行跨流域調水。這些隧洞埋深大、距離長、地質條件復雜，給工程施工帶來了很大的困難。全斷面隧道掘進機(Tunnel Boring Machine, 簡稱TBM)具有施工速度快、安全性高、隧洞成形好以及對圍巖影響小等優點，已經成為世界上隧洞開挖的主要方法[1]。

本文以TBM施工安全為評價對象，通過選取全面系統的評價指標，采用AHP—模糊綜合評價方法，構建了TBM施工安全指標評價體系，旨在為我國TBM施工的安全管理提供參考。

1TBM施工安全評價體系

1.1AHP—模糊綜合評價模型構建

AHP—模糊綜合評價是將層次分析法和模糊綜合評價法有機結合，即通過層次分析法確定指標權重，通過模糊綜合評價確定評價模糊矩陣[2]。

1.2確定低碳評價指標

通過查閱相關規范標準和TBM施工的技術資料[3-4]，咨詢專家，聽取建議，確定了26個輸水隧洞工程TBM施工安全評價指標，如下頁表1所列。

表1　輸水隧洞工程TBM施工安全評價指標

1.3評價指標權重計算

邀請專家對評價體系中各指標用標度方法進行兩兩比較打分，得到判斷矩陣并計算權重，進行單層次和層次總排序，并通過一致性檢驗，得到各評價指標的權重集W，如右表2所列。

1.4建立評價因素集

評價因素集為層次分析法得到的各層次相應的評價指標，即：

因素集U={B1, B2, …,B5}

子因素集U′={C1, C2, …C12}

表2　TBM施工安全指標及權重

1.5確定等級評語集

等級評語集由評價對象可能做出的評價結果所組成，可表示為：

V={v1,v2,v3,…,vm}

式中vi(i=1, 2, …，m)是評價等級標準，m是等級評語次數。本文的四個評語等級為{好，較好，一般，差}。

1.6確定評價指標隸屬度

采用專家投票法統計確定各個評價指標隸屬度。

設專家組總人數為N，對第i個指標投第j級別的人數為nij，其隸屬度為rij=nij/N，投票結果如下頁表3所列。

表3　評價指標專家投票及隸屬度計算

1.7確定評價模糊矩陣

將26個指標值代入各自的隸屬函數或統計表中，計算第i個指標第j級的隸屬度rij，并作歸一化處理，全體rij的集合構成了評價矩陣R：

1.8選取評價模型

依據權重集W和評價矩陣R進行綜合評價，得到模糊綜合評價模型：

式中：bj(j=1, 2, 3, 4)為模糊綜合評價結果。依據最大隸屬度原則，選擇最大的bj所對應的等級評語作為綜合評價的結果。

2算例

2.1基礎數據

本文以輸水隧洞工程TBM施工項目為對象進行算例計算。經10名專家投票得到上述安全評價指標的投票結果，進而計算得到評價指標的隸屬度，如右表4所列。

2.2綜合評價結果

通過模型計算，得到綜合評價結果為：

B=WT·R=(0.502,0.386,0.103,0.009)

結果說明有50.2%的比例認為該項目的安全評

表4　專家投票結果及指標隸屬度

價結果為好，38.6%的比例認為該項目的安全評價結果較好，10.3%的比例認為該項目的安全評價結果為一般，0.9%的比例認為該項目的安全評價結果為差。按照最大隸屬度原則，該項目安全評價結果為0.502，對應結論為“好”。

按照百分制將TBM施工安全評價結果分為四個等級，如表5所列。

表5　TBM施工安全等級劃分

此算例安全評價結果為：

G=90b2+80b2+70b2+60b4=83.81

得分對應的安全等級為二級。

3結論

a.本文建立了輸水隧洞工程TBM施工安全指標評價體系，并通過算例說明了計算過程，計算結果能夠較為有效地評價TBM施工安全管理情況。

b.本文提出的TBM安全等級劃分和評價方法可以為類似的安全等級評價提供參考。

參考文獻

[1]嚴金秀,王建宇,范文田.全斷面隧道掘進機(TBM)技術發展及應用現狀[J].世界隧道,1998(4):1-5.

[2]許樹柏.實用決策方法:層次分析法原理[M].天津:天津大學出版社,1988.

[3]余明暉,楊浩.水利水電施工現場安全評價方法的研究[J].電腦知識與技術,2010(12):10410-10413.

[4]鄭楊.引水工程安全運行的模糊綜合評價[D].天津大學,2007.