基于AHP,法的地铁施工风险影响因素分析

何芳

（福州职业技术学院，福建 福州 350108）

随着我国城市化进程不断加快，随之各城市的交通拥堵问题严重困扰了市民的出行。为了解决城市交通拥堵问题，合理利用城市地下空间资源变得尤为重要，随之越来越多的城市开始开展轨道交通来缓解城市的交通拥堵问题。因此地铁正在大规模的建设，地铁在建设过程中会受到设计、环境、地质等诸多因素的影响，具有规模大、客观条件复杂、影响大等特点[1]。地铁线路不断发展，地下空间资源的不断利用，地铁施工环境日益复杂，这给地铁施工带了新的挑战。因此，科学合理分析地铁施工各影响因素对地铁施工安全的影响是目前地铁项目亟待解决的重要问题。

在对地铁施工风险影响因素进行评估之前，首先应先确定具体的评价指标。并且地铁施工影响因素是错综复杂的，任何要素都是有可能成为评价指标。因此建立一个点面结合、科学合理、系统性的评价指标系统是极其重要的。为了能最大限度地客观映射出地铁施工风险因素的影响，应遵循下列基本原则[2]：

（1）科学性和客观性原则。评价指标必须能够对评价对象系统分析，评价方法能够真实反映主客观因素以及体现评价对象的性能。因此应该建立在科学及客观基础之上，这样得到的评价结果才具有可信度。

（2）可测性和可比性原则。所选取的指标应该具有可测性，使得数据比较容易直接或者间接的获取，同一评价对象位于同一个层次的指标必须具有可比性，以便能够分出优劣。

（3）简明性和综合性原则。各个指标的选取应该简单明了，便于计算或者验证。影响高速公路的因素有很多方面，对于指标可从一个方面或者几个方面来综合考虑评价指标。

采用层次分析法，选择“目标-指标层次结构”建立地铁施工风险评价指标体系。整个系统由3 个层次组成，地铁施工风险目标为第1 层次。在查阅相关文献并结合地铁施工的特点后，将地铁施工风险评价从人员因素、技术因素、环境因素以及安全管理因素四个方面来进行评价，这四个要素指标就构成第2层次的准则层评价体系。准则层又各自具有自己的影响因素，构成评价体系的第3 层次。见图1。

图1 地铁施工风险因素评价指标体系

2.1 构造判断矩阵

采用1-9 标度法对指标体系中各层的风险影响因素进行两两比较，并对影响因素程度进行赋值，从而构建判断矩阵A=[aij]n×n,判断矩阵具有下述性质：aij>0；
aij=；
aij=1（i，j=1，2…n），标度及其含义见表1。

表1 1-9 标度及含义

2.2 计算最大特征值和特征向量

2.3 判断矩阵的一致性检验

由于对事物的认识带有主观性并且各因素之间关系复杂，所给出的判断矩阵的各个因素与实际代表的意义不可能保持一致，因此需进行一致性检验，检验的步骤如下：

（1）一致性指标CI 计算公式如式（1）所示。

（2）一致性比率CR 计算公式如式（2）所示。

RI 称为随机一致性指标，RI 的取值按照表2确定。

表2 平均随机一致性指标RI 取值

2.4 指标权重的计算

对于准则层和指标层列出的判断矩阵计算出权重及一致性检验计算，结果见表3～7。

表3 地铁施工风险（A）各指标权重分配

表4 人员因素（B1）各指标权重分配

表5 技术因素（B2）各指标权重分配

表6 环境因素（B3）各指标权重分配

表7 安全管理因素（B4）各指标权重分配

3.1 评价模型的建立

影响地铁施工风险因素诸多，为避免单级评判的缺点且又不至于过于复杂，将各个影响因素分为两层进行2 次级模糊综合评判。为了方便，将图1中的目标层记作为U，将地铁施工风险中人员因素、技术因素、环境因素、安全管理因素这四个子集分别记作为,评判向量为U1，U2，U3，U4，评判向量为U1={U11U12U13}；
U2={U21U22U23U24}；
U3={U31U32U33U34}；
U4={U41U42U43U44}Uij表 示 第i个子集的第j 个风险因素。风险等级的评语集用V={特大V1重大V2较大V3一般V4}4 个评价等级，一级指标任一个因素评价如式（3）所示。

3.2 模型评判

3.2.1 一级综合评判

根据专家评分对Ui的单个因素进行评判，依此可以得出ni×4 阶评判矩阵Ri如式（4）所示。

从而得到相应的评判向量Bi=Wi×Ri。

3.2.2 二级综合评判

将一级综合评估的结果U1，U2，U3，U4作为元素，构建目标层的评价矩阵,并进行第二级综合评价。i=1，2，3，4，计算公式如式（5）所示。

3.3 算例

3.3.1 福州地铁1 号线工程概况

福州地铁1 号线是福建省内第一条开通的轨道线路，也使得福州成为第28 座开通轨道交通的城市，截至目前，福州地铁共已开通3 条路线，分别是福州地铁1、2、5 号线，运营线路里程达80.8 km，共设置62 座车站。

福州地铁1 号线线路起于象峰站，途经新店、鼓台核心区、仓山、三江口等组团，止于三江口站，大致呈南北走向。福州地铁1 号线的线路皆为地下线路，线路全长里程约29.514 km，共设置25 座车站，全为地下车站，车站间平均间距是1.211 km，最小站间距是0.819 km，最大站间距是1.844 km。

3.3.2 评价矩阵的建立

经查阅相关文献以及结合福州地铁1 号线的实际工程情况，通过专家（10 人）打分法，对地铁施工风险因素进行打分。各项评价因子设有4 个级别，按照地铁施工风险的高低，对其进行赋值评分，地铁施工风险越高，分数也就越高。然后根据专家对地铁施工风险指标的评价结果，采用算术平均法来分析数据。计算公式如式（6）所式。

式中：Vj—j 评语集的算术平均值的得分值；
mj—对j 评语集的评分的专家数；
xij—第i 个专家对j 评语集的评分值得到第一级评判矩阵R1、R2、R3、R4，如式（7）所示。

3.3.3 一级评价

对每个地铁施工风险评价指标ui进行单一因素评价，利用一级评价模型U1=W1×R1、U2=W2×R2、U3=W3×R3、U4=W4×R4进行计算，得到单因素结果如式（8）所示。

3.3.4 模糊综合评价

由一级评价结果构建成二级评价矩阵R，如式（9）所示。

采用AHP 层次分析法研究四个主要地铁施工风险因素包括人员因素、技术因素、环境因素、安全管理因素，并将这个4 个主要风险因素细分成了15 个二级指标，通过调研与专家问卷访谈的方式对每个指标进行分析，通过层次分析法和模糊数学原理建立评价指标体系，从而确定了不同指标的地铁施工风险的权重，根据AHP 法得出的各指标的权重，员工安全意识和知识、工程地质勘测不明，工程地质水文、安全应急预案编制与演练在地铁施工风险权重指标占比大，因此在地铁施工过程中要应给予重视。

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