基于AHP-VPRS的海底隧道沉管法風險評價研究

(西華大學 四川 成都 610039)

海底隧道已成為經濟高速發展的重要動脈，1942年日本關門海峽隧道是世界上最早的海底隧道。目前全世界已建成的海底隧道有20多條，其中我國建設的海底隧道有港珠澳大橋等6條。

一、文獻綜述

海底隧道具有隱蔽性、復雜性等特點。無論是設計、施工都存在許多困難。目前沉管法工藝日趨成熟，學術界也開始開展對海底隧道風險的研究。李兵借鑒風險管理的方法對海底隧道建設分階段進行風險分析并建立全過程安全風險控制體系。郭曉峰對海底隧道結合施工和運營進行分析，并提出控制措施[1]。洪選華通過事故樹法對膠州灣海底隧道的突水涌泥事故進行風險分析[2]。本文根據海底隧道沉管法的施工難點，提出對沉管法進行風險評估分析，對世界難題中國式解決提出可靠的理論依據。

二、海底隧道沉管法評價指標體系

沉管法始于19世紀末，經過大量文獻研究針對其特點提出自然風險等4個一級指標，在形成的評價體系樣本中國引入相關系數βXY來剔除相關性過高的指標，形成評價指標體系如圖1所示：

圖1 海底隧道沉管法影響因素

三、評價方法：變精度粗糙集

(一)建立層次結構模型

分析問題，收集存在的全部影響因素，并對問題進行逐層分解形成層次結構模型，將影響因素分類填入該模型中，形成完整的評價指標體系。

(二)風險等級的劃分

為了實現對風險評估結果的控制及管理，本文根據隧道風險事件產生后果的嚴重程度來劃分為Ⅰ級(0.1)、Ⅱ級(0.3)、Ⅲ級(0.5)、Ⅳ級(0.7)、Ⅴ級(0.9)5個等級，面臨的風險越高，等級越高。

(三)風險值計算

1.評價指標體系的確定

根據上文中對海底隧道沉管法影響因素的研究，將評價指標體系集合詳細化，形成集合U={Ai}，Ai={Aim}。在評價集U里分別對指標賦予相應的權重來表示其重要度。評估專家根據實際問題給出評價集，記為V={Vi}。

2.評價隸屬度矩陣的構建

評估專家對各個評價指標對影響風險事件發生給出評價，并考慮專家主觀性，引入B={bi}表示專家的權重值。求出評價指標i對于V的隸屬度向量為ei={eim}。

3.評價指標權重的確定

根據指標信息決策表，通過變精度粗糙集來確定其權重。

(3-2)

上式表示在β分類條件下，Aim,t劃入屬性Ai,t的數量度；Aim,t，Ai,t表示第t個專家對指標的打分。

將同一個準則層下的指標層的風險指標重要程度兩兩比較，構造判斷矩陣B={Bi}。

(3-3)

4.模糊綜合評判

在指標體系中，對隸屬度矩陣和指標權重集進行模糊綜合評判。

對指標層進行初級模糊綜合評判，

Di=Ai×Ri

(3-5)

其中Di為指標層的評價結果向量；Ri為指標層的各隸屬度矩陣。

對準則層進行二級模糊綜合評判，

K=U×D

(3-6)

其中K為目標層的評價結果向量；D={Di}

5.風險值的計算

本文對風險值的計算采取加權平均的原則，對風險事件發生的概率進行綜合評價。

(3-7)

其中p為風險事件發生的概率；K={ki}為準則層的評價結果向量。

四、結論及建議

根據沉管法的風險分析，可得出一下結論：

(1)根據本文方法可使得沉管法的風險可控，在使用沉管法的前做好風險控制方案，就能保證海底隧道的質量。

(2)沉管法施工過程中應注重季節性，避免雨季或者其他水位高的時間段施工，同時注意沉管管節的兩次舾裝的管理、沉管壓力設備以及止水帶的安裝。

(3)考慮沉管管節材料的選擇，保證管節的強度、硬度等均達到要求，并在施工完成后，做好質量驗收工作。

(4)注意水下的基礎開挖、臨時支座和地錨的穩定性，保證臨時航道和沉管底座的安全。

(5)在對沉管法進行風險控制之前，應做好對一份對自然風險的完整的評估報告，為隧道設計奠定基礎。