基于組合賦權云模型的綜合管廊施工風險研究

中圖分類號：TU990.3 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2025）23-0093-04

Abstract：Asanimportanturbaninfrastructureproject，utilitytunnelsinvolvemultipleprofessionalfieldsandhavecomplex andvariableconstructionenvironments，makingtheassessmentofconstructionsafetyrisksforutilitytunelsparticularlyimportant. Toensuretheobjectivityandefectivenessoftheriskassessmentprocessforutilitytunnelconstructionasmuchaspossble，this paperconstructsanindexsystem forutilitytunelconstructionriskassessmentandusesacombinedevaluationmethodof G1- entropyweight-cloudmodel.First，theG1method（sequentialrelationmethod）isusedtodeterminethesubjectiveweightsof eachindex，andtheentropyweight methodisusedtodeterminetheobjectiveweightsofeachindex，forcombinedweighting; secondly，basedonthecloudmodelacloudevaluationmodelforutilitytunnelconstructionrisksisconstructed;finalythe modelisverifiedthroughpracticalexamplesandtherisklevelsaredetermined，providingareferencefortheriskmanagementof utility tunnel construction.

Keywords：utility tunnel; G1 Method;entropy weight method;combination weighting;cloud model

隨著城市化進程的推進，加強綜合管廊建設和老舊管線改造升級，深化城市安全韌性成為新興城市發展不可或缺的一部分，但綜合管廊不同于一般工程項目，建設地點往往集中在人口密集的城市和鄉鎮，施工風險具有隱蔽性和突發性等特點↓。因此，對城市綜合管廊施工階段進行風險評估，具有非常重要的意義。

國內外諸多學者對綜合管廊的風險問題進行了研究，在評價方法上，Xue等通過卷積神經網絡模型來探究風險指標、交互強度和風險等級之間的關系，提高對綜合管廊事故風險的應對能力。Yan等建立了3D-FDM計算模型，分析了綜合管廊變形的破壞機理。Bai等提出EPE模型（能量傳遞理論-預先危險性分析-演化樹）識別得到了涵蓋常見風險因素、特定風險因素和多災種風險因素的城市綜合管廊風險因素清單，為城市綜合管廊風險識別提供相對可靠的參考。何鋒等運用區間數層次分析法和指標相關性法組合賦權，對綜合管廊盾構施工風險進行了評價。

本文構建G1（序關系法）和熵權法組合賦權的云模型風險評價方法，能直觀反映風險評價結果，為后續的風險應對提供決策依據；同時為綜合管廊和類似項目施工階段的后續風險管理提供更加科學全面的評價方法。

1安全評價方法概述

1.1安全評價指標體系建立

安全評價指標體系建立是綜合管廊施工安全風險評價的基礎。參考文獻[6采用\"4M1E法\"從人員、材料設備、技術、管理和環境5個方面構建了綜合管廊施工安全風險評價指標集，如圖1所示。

1.2基于G1-熵權法確定指標權重

1.2.1 G1法確定主觀權重

G1法（序關系法）是一種主觀賦值法。具體步驟如下。

步驟1，確定序關系。

γ_i=X_i-1/X_i，

將各評價指標按重要程度排列，如果風險指標 X_i-1 式中： γ_i 為兩評價指標間重要程度的理性賦值。重要性比風險指標 X_i 大，則用 X_i-1gt;X_i 來表示。 步驟3，計算各指標主觀權重。

步驟2，判斷重要程度比。

序關系確定后，對評價指標的重要程度賦值

依據賦值情況，計算指標主觀權重

式中： w_m 為排序后最不重要指標即第 ?_m 個指標的主觀權重， w_i 為第 i 個指標的主觀權重。

1.2.2 熵權法確定客觀權重

熵權法[8]是根據各指標間的差異程度，利用信息熵計算各指標權重系數的方法。具體步驟如下。

步驟1，邀請 n 名專家對 m 個綜合管廊施工風險因素進行評分，得到評價矩陣 E_ij 。

步驟2，矩陣數值規范化處理，正向指標根據式（3）標準化，負向指標根據式（4）標準化

r_ij=（e_ij-e_*min）/（e_*max-e_*min），

r_ij=（e_max-e_ij）/（e_max-e_min）

式中： r_ij 為規范化處理后的評價值， e_maxe_min 分別為評價矩陣中的最大值和最小值。

步驟3，計算特征權重 P_ij 和第 i 項指標的熵值 E_i

步驟4，計算第 i 項指標的差異系數 amp; g_i=1-E_i 。

步驟5，計算第 i 項指標的客觀權重 v_i

1.2.3組合賦權確定綜合權重

采用線性加權法計算綜合權重，該方法能夠確保主客觀權重的差異程度與不同的分配系數相協調，公式如下

ε_i=μw_i+（ 1-μ）v_i，

式中： ?_：εi?wi 和 v_i 分別為組合權重、主觀權重和客觀權重。

1.3 云模型確定風險等級

云模型能夠實現定性描述與定量數值之間的相互轉化，具體步驟如下。

1.3.1 確定評價標準云

根據評價等級將指標評價論域劃分為 Z 個區間，其中第 Δ_a 個區間為 [Z_a^min，Z_a^max] ，則該區間對應的正態云特征值可表示為

式中： Z_a^max?Z_a^min 分別為評語集的最大、最小邊界， s 為常數，可根據工程實際情況進行調節， Ex_a，En_a，He_a 分別為劃定的第 Ψ_a 個區間的標準云特征值即期望、熵和超熵。

參考綜合管廊相關規范，將綜合管廊施工安全風險等級劃分為5級。見表1。

表1風險等級劃分

利用式（9）根據建立的綜合管廊風險等級評定區間計算標準云模型數字化特征。運用Matlab軟件生成綜合管廊施工風險等級標準云圖，如圖2所示。正態云分別對應I、Ⅱ、II、V、V級風險。

圖2綜合管廊風險等級標準云圖

1.3.2 計算指標云參數

由專家確定風險指標的打分結果 x_ij ，通過逆向云發生器求得各指標的云數字特征

式中： Ex_i、S²、En_i、He_i 為第 i 個風險指標的期望、方差、熵和超熵。

1.3.3 計算綜合云參數

利用綜合云算法，綜合考慮各指標之間的關聯性，結合各指標的指標云參數和組合權重，匯總計算得到綜合云參數 （Ex，En，He） （20號

2綜合管廊評價云模型的實證應用

2.1 評價對象

選取某市國家綜合管廊試點項目TH管廊項目為例，該項目共包括綜合管廊11條，跨越該市2個中心城區，總長約為 19.4km 。其中盾構管廊斷面形狀為圓形（外徑 Φ6.0m）8.6km_? 盾構段沿線共設置15個綜合井，項目需要多次穿越上軟下硬地層或全斷面硬巖。

2.2 風險等級確定

首先，邀請相關領域專家完成該項目盾構段施工風險評價指標間的重要性排序和打分，根據式（1）—式（8）計算風險指標的綜合權重值，見表2。

表2評價指標權重值

再運用建立的云模型計算指標評價云數字特征，由式（10）一式（11）計算得到人員、材料設備、環境、管理、技術的云數字特征，見表3。

表3一級指標模擬云數字特征

繪制各一級指標的評價云圖，如圖3所示。

進一步計算可得該綜合管廊施工項目的綜合云模型數字特征為（0.61，0.019，0.006）。在Matlab軟件中將綜合評價云圖與綜合管廊風險等級標準云圖進行疊加對比，如圖4所示。

2.3 分析與建議

由圖3可知，在一級指標中，人員風險和管理風險為較高風險。針對人員風險，應當強化安全教育培訓，建立更完善的安全監督機制，如嚴格防護裝備的配備標準，建立個人防護裝備定期檢查和維護制度。針對管理風險，要嚴格執行施工規范，加強過程監督；建立獎懲機制，激勵合規施工；明確專項施工方案要求，督促編制并加強專家論證。

材料設備風險、環境風險、技術風險為中等風險。針對材料設備風險：可以考慮建立完善的設備管理制度、定期對設備性能評估和狀態檢測，引入現代科技手段輔助管理以及做好定期保養與及時維修工作。針對環境風險，應進行詳盡的地質勘察，根據地質條件設計合理的支護結構和降水排水方案；同時在施工過程中，持續監測地下水位和地基變形，及時調整施工參數，如開挖深度、速度等，并加強基坑底部的封堵與加固。針對技術風險，應精確設計與論證、施工技術優化和監控與預警系統提升管廊結構的安全性；提升勘測能力、嚴格勘測程序和勘測數據復核驗證；科學制定開挖方案、采用先進開挖技術、加強基坑支護和應急準備與響應。

由圖4可知，該項目綜合風險評定為較高風險。在項目施工建設過程中需有效降低風險，確保綜合管廊施工質量和安全，推動工程順利進行。

3 結束語

本文運用G1（序關系法）-熵權法組合確定風險因素綜合權重，使評價的結果更加科學準確；同時，利用云模型數字特征和Matlab軟件生成云圖，使得評價結果更加直觀、便捷和易于理解。研究結果表明，該評價方法有助于應對綜合管廊施工風險因素的多維度、模糊性及隨機性的特征，提高綜合管廊風險評價的全面性和準確性。

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