基于因子分析—模糊分析法的隧道土建施工安全風險評價與控制研究

王亞男

【摘 要】隨著我國國民經濟水平的不斷提高，我國基礎設施已經不能滿足人民日益增長的物質需求，進而要求加快基礎設施建設。加之近年來，世界經濟環境惡化，為了減輕世界經濟危機帶來的影響，國家采取了擴大內需的政策，國家和地方政府也借機擴大基礎設施建設，特別把重點放在較為偏遠的山區和城市地下空間。這樣不可避免的涉及眾多隧道建設，也對隧道建設安全管理研究提出了更高的要求。但是，我國隧道土建施工安全風險管理研究還相對落后，為國家的基礎設施建設制造了不少麻煩。

【關鍵詞】模糊分析法；隧道土建；施工安全風險

1引言

隨著我國國民經濟的不斷提高，我國基礎設施己經不能滿足日益增長的物質文化需求，這樣從根本上要求加快基礎設施建設。加之近年來，世界經濟環境惡化，我國為了減輕世界經濟危機帶來的影響，采取了擴大內需的政策，讓我國大力發展基礎設施成為可能，國家和地方政府也借機大規模基礎設施建設，特別把重點放在較為偏遠的山區和城市地下空間。加之人們對基礎設施建設的發展要求，許多鐵路、公路也開始加快建設，使得山嶺隧道逐年劇增。而在20世紀30年代才有了對風險的管理研究。這樣就不可避免的涉及眾多的隧道建設，也對隧道建設安全管理研究提出了更高的要求。但是，我國隧道土建施工安全風險管理研究還相對落后，使得國家基礎設施建設產生了許多人員傷亡。隧道土建工程是隧道最為基礎的設施建設，包括隧道開挖、襯砌、注漿等等，土建施工是為了給以后的設備安裝作準備，是隧道施工中最復雜、最危險的施工過程。

隧道土建施工與其他工程建設，有自身特點：

1）隱蔽性大，隧道施工是在地表以下進行，其隱蔽性不言而喻；由于管理上的問題，有時在隧道內施工人員幾天甚至一兩個月都不出正在施工的隧道。2）復雜性，隧道施工兒乎涵蓋了所有的施工工藝，其施工工藝的復雜程度不亞于任何其他構筑物；隧道一般都會穿行各種地質層，地質狀況復雜，加之在施工前的地質勘探不可能全面勘測到位，增加了隧道施工的安全風險。3）投資大，隧道建設投資較大，一般一公里的土建建設投資都會達到2億以上；加之近年來，隧道建設的長度很長，十幾公里的隧道屢見不鮮，造成一條隧道的土建建設就達到20億以上。4）建設周期較長，一般長大隧道建設周期長，工期都在三年以上，有的甚至達到5年左右，是使得隧道的建設是整個工程建設的控制工程。

由于隧道建設有隱蔽性、復雜性的特點，故而在其施工時存在大量的施工安全風險，這些施工安全風險具有以下特點：

1）多樣性，就本節舉例的隧道施工安全案例可以看出隧道施工安全事故的發生的原因不盡相同，任何一種事故發生后都可能造成重大的安全事故。2）復雜綜合性，每一種事故發生的觸發點不盡相同，但是造成巨大的人員傷亡則是由多方原因造成的。3）偶然突發性，許多隧道事故發生都沒有較為明顯的預兆，因此施工人員一般都沒有做好相關自救的準備，就發生了各種事故，這樣就造成了重大的人員傷亡事故。4）次生災害嚴重，許多事故發生后會導致很多次生災害事故，比如塌方時救援可能再次塌方而導致更大的人員傷亡。

2隧道土建施工安全風險評價概念

為了介紹隧道土建施工安全風險評價，首先介紹一下隧道上建施工安全風險。隧道土建施工安全風險是在隧道土建施工過程中因某種原因引起的施工事故導致隧道土建施工損夫，具體表現在內部流程管理、系統和人員或是外部事件引起的事件，其中觸發點來自外部環境。隧道土建施工安全風險具有系列特點：

（1）事故后果嚴重，由于隧道土建屬于在地下施工，可能產生坍塌、地下水泉涌、爆炸、火災、透水、行車等事故，這些事故一旦發生，將引起大量的人員傷亡和財產損失；

（2）受到環境的而強烈干擾，在隧道土建施工過程中，既受到施工系統內部的干擾，又受到外部環境的干擾，大多數發生都是受到突然的施工環境劇烈改變而引起的，對環境強烈改變適應性差；

（3）事故影響惡劣，隧道土建施工一般都是在困難山區中進行，事故發生后大量的人員傷亡會導致施工的巨大損失，每次是重大傷亡事故的發生也是對單位和國家施工安全管理的一次挑戰。

隧道土建施工安全風險評價是指在隧道土建施工過程中，在風險識別、風險分析的基礎上，對可能產生的隧道土建施工安全風險因素進行定性、定量分析或是綜合評價方法。在綜合考慮風險類別、風險發生所產生后果及風險發生概率，然后確定總的風險發生大小。

3因子分析一模糊分析法的優勢

因子分析一模糊分析法，是結合因子分析和模糊分析的優勢，又在同時彌補了各自缺點。首先運用因子分析法對指標體系進行簡化處理，在處理過程中運用一定的數學計算方法，得到各個指標因素的權重，然后去掉相關指標權重很低的指標，從而得到新的指標權重體系，然后對其歸一化，得到合理的指標體系權重。運用專家評價和相關的生產經驗，對施工對剩余的指標進行賦值，然后運用模糊分析對其合理評價。

其評價方法具有定性和定量相結合的基本原則。在指標的權重的確定過程中運用因子分析法去掉對評價結果可以忽略的因素，并剔除了人的因素的影響，讓得到的權重更具客觀實際性。模糊分析時利用客觀實際和專家評判的綜合，使得結果既客觀又不盲目。

4隧道土建施工安全風險評價

4.1數據源獲取及基本處理

數據源的獲取就是通過一定數量的專家做隧道施工安全評價，其評價內容包括：指標體系、評語數據及指標數據區間。其風險越高數據越大，其評語的數據區間為[0，000]。模糊風險分析法的指標是通過降維處理后的指標體系，要求在隧道施工安全模糊分析之前要經過第三章的降維和不相關處理。在模糊評價等級中以便有五個等級{風險很低、風險低、風險一般、風險高、風險很高，而相應的評語集為[0，000]的任意一個數。

4.2指標權重的確定

模糊評價方法要求其他方式方法確定其指標權重，本文應用了因子分析對指標體系進行處理，這是目前較為優秀的指標處理方法，有三大優勢所在：

1）因子分析法是主成分分析法的推廣和發展，他繼承了注成分分析法的優點，可以較合理的去掉對結果影響十分微弱的成分，這是一種優秀的降低指標維度的方法。

2）因子分析法是通過較少的m個不可觀測的指標代替之前的多個指標，在降維的過程中對信息量損失較主成分分析法較少。

3）因子分析法使分析后的各個因子之間不相關。

運用模糊分析法對隧道土建施工安全風險評價，在運用模糊分析法的過程中，利用多層次風險控制的基本原理，這樣做的主要目的是為了增加在評價過程中的指標荷載。對權重因素的建立運用了因子分析法的荷載得分，讓因子分析和模糊安全風險評價完美結合。

結束語

面對當前大量的隧道土建施工事故和安全隱患，怎樣解決這些問題已經成為當前各級政府職能部門重要課題，也引起了社會的廣泛關注。綜上所述，我國隧道施工安全風險的評價和控制的研究還處于初級階段，還不系統不完善；加上施工過程對安全控制思想意識淡薄，導致大量的事故發生，當前急需研究隧道施工安全風險評價和控制，并要求合理運用于隧道生產實踐。

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