地下綜合管廊全壽命周期風險評估與分析

張 勇, 張然然

(西安建筑科技大學 管理學院，陜西 西安 710055)

近年來，“馬路拉鏈”“空中蜘蛛網(wǎng)”等現(xiàn)象頻發(fā)，地下綜合管廊可將各類市政管線收納入廊，統(tǒng)籌規(guī)劃，統(tǒng)一管理，有效解決此種現(xiàn)狀，提升城市形象，因此，我國積極設立試點城市，以探索地下綜合管廊建設.同時，《國務院辦公廳關于推進城市地下綜合管廊建設的指導意見》(國辦發(fā)〔2015〕61號)中要求全面推動地下綜合管廊建設.地下綜合管廊具有建設周期長、資金投入量大、投資回收期長的特點，且我國地下綜合管廊建設尚處于探索階段，技術與管理難點眾多，因此，其全壽命周期內存在大量風險因素，極易導致項目失敗，影響經(jīng)濟與社會效益.研究地下綜合管廊全壽命周期潛在風險，做好應急預案，有利于項目的安全建設和推廣.

目前，國內外學者對地下綜合管廊風險的研究涉及規(guī)劃、設計、施工、運維各個階段，但缺乏全壽命周期風險的系統(tǒng)研究.Canto .Perello J等[1]識別了地下綜合管廊中的人為風險因素，提出有利于員工適應隧道工作環(huán)境的規(guī)劃建議；楊秋俠等[2]構建地下綜合管廊中心線定位優(yōu)化模型，為降低規(guī)劃風險提供新思路；邵帥等[3]以大連市某地下綜合管廊穿越既有鐵路為例，介紹穿越既有鐵路路段的加固設計和施工要點，具有理論和實踐意義；桂小琴等[4]通過“囚徒困境”模型和激勵理論對地下綜合管廊建設資金分攤問題及激勵機制進行了研究，有利于降低運維風險；劉慧慧等[5]采用VFM評價PPP模式下的地下綜合管廊全壽命周期成本風險；李芊等[6]歸類、說明了地下綜合管廊全壽命周期各個階段風險因素，并提出風險策略建議；韋海民等[7]識別并過濾分析地下綜合管廊施工階段的風險因素.

現(xiàn)有的地下綜合管廊風險研究均將風險因素看成獨立個體，且主要集中在因素識別和風險應對方面，缺乏因素內部影響關系及風險分析的相關研究.地下綜合管廊全壽命周期風險因素眾多，其內部影響會隨著項目的進展不斷加深，極易引發(fā)工程事故，造成經(jīng)濟損失和人員傷亡.對地下綜合管廊全壽命周期風險因素進行準確的評估與分析，找出關鍵風險因素，分析其內部關聯(lián)關系，有利于針對性地進行風險控制，降低項目事故發(fā)生率.

1 風險識別及數(shù)據(jù)收集

1.1 風險識別

風險識別是風險評估、分析的前提和基礎，全面、客觀、準確的風險識別，有利于提高評估和分析結果的準確性.參考《城市綜合管廊工程技術規(guī)范》(GB50838—2015)和相關文獻，結合地下綜合管廊工程特點，從全壽命周期角度入手，歸納整理風險因素，確定4個一級指標和32個二級指標，最終得出風險指標體系[2-8]，如表1所示.

表1 地下綜合管廊全壽命周期風險指標體系及調查問卷原始數(shù)據(jù)匯總表

注：Pi,j表示在所有有效問卷中，對第i個風險因素的評價值為j的數(shù)量

1.2 問卷設計及數(shù)據(jù)收集

本文主要研究地下綜合管廊建設過程中的風險因素及其重要程度，計算相關權重，實現(xiàn)風險分析.為保證研究結果的有效性，采用問卷調查法對相關人員進行調研，獲取可靠資料.問卷包括四個部分：導言、被調查者基本信息、風險因素重要性打分、開放性問題.其中，第三部分為問卷的核心部分，分值設計和打分標準為：非常不重要計1分，比較不重要計2分，一般重要計3分，比較重要計4分，非常重要計5分，且該部分對風險因素進行了解釋說明，保證被調查者對風險因素的理解和認知保持一致；開放性問題主要針對問卷存在的不足提出意見或建議.

采用現(xiàn)場發(fā)放方式，共計發(fā)放問卷120份，回收107份，刪除有明顯規(guī)律和嚴重缺項的問卷9份，得有效問卷98份，有效回收率81.67%.從被調查者基本資料來看(如表2)，被調查者受教育程度相對較高，對地下綜合管廊風險因素理解無障礙，數(shù)據(jù)來源相對合理.

在問卷數(shù)據(jù)使用前，為保證其有效性，需進行可靠性檢驗.Cronbach’s Alpha系數(shù)，即α系數(shù)是目前最常見的檢驗數(shù)據(jù)可靠性的方法，本文沿用此方法.α系數(shù)的取值范圍為0～1，取值越大，則問卷數(shù)據(jù)內部一致性越大，可靠性越高.一般認為，當0.7<α<0.9時，問卷數(shù)據(jù)高度可信.采用SPSS 20.0計算α系數(shù)，經(jīng)計算，地下綜合管廊全壽命周期4個階段的α系數(shù)分別為0.795、0.801、0.833、0.786，均大于0.75，故可靠性較高，可用于下一步的風險評估與分析.對問卷原始數(shù)據(jù)進行匯總，匯總結果如表1所示.

2 基于IFAHP的地下綜合管廊全壽命周期風險評估

2.1 層次結構體系構建

地下綜合管廊全壽命周期風險的層次結構體系可劃分為A、B、C三個層次，其中，A為目標層，代表地下綜合管廊全壽命周期風險；B為一級指標層，即為地下綜合管廊全壽命周期4個階段的風險；C為二級指標層，共包含32個風險因素；層次結構體系圖如表1所示.

2.2 確定三種判斷矩陣

表2 被調查者資料統(tǒng)計

2.3 確定指標權重

采用行和歸一化法，即可得出精度較低的排序向量權重，在此基礎上，采用乘冪法計算精度較高的排序向量權重.利用疊代法求解方程En×nV=λmaxVn×1，其中En×n為互反型判斷矩陣，λmax為矩陣E的最大特征值，Vn×1為λmax對應的特征向量；取精度較低的排序向量權重W(0)為疊代初值V0，將其與數(shù)值分析中的無窮范數(shù)運算相結合，進一步求出精度較高的排序向量權重W(K)，計算步驟具體如下：

(1)確定絕對誤差ε=1/1 000，最大疊代次數(shù)N=10；

(2)確定特征向量的疊代初值V0=(v01,v02,…,v0n)，則V0的無窮范數(shù)‖V0‖∞=max{v01,v02,…,v0n}；

(4)若‖Vk+1‖∞-‖Vk‖∞<ε，則‖Vk+1‖∞為最大特征值λmax，將Vk+1歸一化處理 ，疊代結束，向量W(K)=Vk+1即為排序向量權重；否則，VK=(VK+1,1/‖VK+1‖∞,VK+1,2/‖VK+1‖∞,…,VK+1,N/‖VK+1‖∞)作為新初值，進行再次疊代.

經(jīng)過四次疊代，將精度較低的排序向量轉化為精度較高的排序向量：

W0(4)=(0.267,0.084,0.495,0.154)T,λmax=‖V4‖∞=4.015;

W1(4)=(0.276,0.128,0.595)T,λmax=‖V4‖∞=3.005;

W2(4)=(0.302,0.086,0.150,0.204,0.113,0.065,0.048,0.033)T,λmax=‖V4‖∞=8.067;

W3(4)=(0.167,0.031,0.027,0.068,0.036,0.128,0.078,0.031,0.060,0.106,0.020,0.060,0.014,0.017,0.041,0.046,0.068)T,λmax=‖V4‖∞=17.207;

W4(4)=(0.084,0.495,0.154,0.267)T,λmax=‖V4‖∞=4.015.

2.4 總排序

由以上計算結果可知精度較高的排序向量權重值，從而可得地下綜合管廊全壽命周期風險因素重要程度總排序，見表3.由表3可知，策劃階段和施工階段風險因素在地下綜合管廊全壽命周期風險中占據(jù)重要地位，二者權重之和占一級指標總權重的76.2%.在策劃階段風險中，C3(缺乏相關政策、法規(guī)支持)為最突出風險因素，在二級指標排序和總排序中均排在第1位，則政策和法規(guī)支持在地下綜合管廊建設中起至關重要的作用，國家及相關部門應出臺相應政策，大力支持地下綜合管廊建設.在施工階段風險中，C12(施工條件差)為最突出風險因素，在總排序中排在第2位，C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C21(設備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)也較為重要，在總排序中排第5和第6位.由此，在地下綜合管廊施工過程中，必須確定科學、合理、有效、可實施性強的施工方案且嚴格執(zhí)行，設備進場時須遵照檢驗標準進行檢驗，并規(guī)范施工操作及設備保養(yǎng).

表3 地下綜合管廊全壽命周期風險因素重要程度總排序

3 基于DEMATEL的地下綜合管廊全壽命周期關鍵風險分析

3.1 確定影響因素集

本文在參考相關文獻和法規(guī)的基礎上，結合我國地下綜合管廊建設現(xiàn)狀，選取綜合指標權重大于3.0%的風險因素作為關鍵風險因素，則關鍵風險因素為：C1(項目融資難度大)、C2(地下空間和土地的使用權獲取難度大)、C3(缺乏相關政策、法規(guī)支持)、C12(施工條件差)、C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C18(施工組織設計不合理或未得到有效執(zhí)行)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C23(安全施工風險)、C28(不可抗力風險)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調整)、C32(運營責任不明確).構建關鍵風險因素集F={F1,F2,…,Fn}，并對因素間的相互影響關系進行DEMATEL建模分析.

3.2 構建綜合影響矩陣

表4 地下綜合管廊全壽命周期關鍵風險因素綜合影響矩陣

3.3 繪制因果關系圖

地下綜合管廊全壽命周期關鍵風險因素中的原因因素(原因度大于0的因素)，按原因度排序為：C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C28(不可抗力風險)、C3(缺乏相關政策、法規(guī)支持)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C2(地下空間和土地的使用權獲取難度大)，這6項因素具有主動性，能影響其他風險因素且影響程度較大，對項目成敗起決定性作用，屬地下綜合管廊全壽命周期基本風險因素；C12(施工條件差)、C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C18(施工組織設計不合理或未得到有效執(zhí)行)的原因度為0，表明這3項因素受其他因素的影響程度與影響其他因素的程度相當；結果因素(原因度小于0的因素)排序為：C23(安全施工風險)、C1(項目融資難度大)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調整)、C32(運營責任不明確)，這4項因素受其他因素影響較大，對地下綜合管廊項目的成敗及效益有重大影響，應予以重視.

表5 地下綜合管廊全壽命周期關鍵風險因素綜合影響關系

圖1 地下綜合管廊全壽命周期關鍵風險因素因果關系圖Fig.1 The causality diagram of life-cycle key risk factors ofunderground comprehensive utility tunnel

4 結論

本研究利用IFAHP-DEMATE方法對地下綜合管廊全壽命周期風險因素進行了評估和關鍵風險因素分析，結論如下：

(1)通過IFAHP對地下綜合管廊全壽命周期風險因素進行評估，得重要程度總排序，并選取綜合指標權重大于3.0%的風險因素作為關鍵風險因素：C1(項目融資難度大)、C2(地下空間和土地的使用權獲取難度大)、C3(缺乏相關政策、法規(guī)支持)、C12(施工條件差)、C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C17(施工方案不合理或未得到有效執(zhí)行)、C18(施工組織設計不合理或未得到有效執(zhí)行)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C23(安全施工風險)、C28(不可抗力風險)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調整)、C32(運營責任不明確).

(2)利用DEMATEL方法，分析地下綜合管廊關鍵風險因素間的邏輯關系，得出原因因素為：C15(施工方缺乏管廊施工經(jīng)驗)、C28(不可抗力風險)、C3(缺乏相關政策、法規(guī)支持)、C20(材料進場檢驗及保管不到位)、C21(設備進場檢驗、施工操作及保養(yǎng)不到位)、C2(地下空間和土地的使用權獲取難度大)；結果因素為：C23(安全施工風險)、C1(項目融資難度大)、C30(收費方式選擇不合理或未進行及時調整)、C32(運營責任不明確).該分析方法考慮了風險因素的內部關聯(lián)關系，有利于針對性的風險控制，提高項目成功率及項目效益.