基于AHP-Fuzzy的隧道施工坍塌风险评价.pdf

4252023年5 月建设经济与管理江西建材基于AHP-Fuzzy的隧道施工塌风险评价张天昊，何颖，杨雨昕昆明理工大学公共安全与应急管理学院，云南昆明650031摘要：文中以某高速公路隧道为工程背景，以问卷形式调查并咨询专家组成员，建立影响因素判断矩阵，运用模糊综合评判层次分析法，对隧道发生塌风险进行分级评估。研究结果表明，运用2 1种因素构建隧道塌风险评估的层次结构模型，结果符合工程实际情况；工程地质条件和监控测量为造成隧道塌的主要因素；隧道K32+790K32+870段塌风险等级为IV级，为较高风险塌地段。文中的研究结果与工程实际情况基本一致，可为相关隧道工程的塌风险分级提供一定参考。关键词：隧道工程；风险分级；AHP-Fuzzy中图分类号：U455文献标识码：B文章编号：10 0 6-2 8 9 0（2 0 2 3）0 5-0 4 2 5-0 3Risk Assessment of Tunnel Cose Based on AHP-FuzzyZhang Tianhao,He Ying,Yang YuxinSchool of Public Safety and Emergency Management,Kunming University of Science and Technology,Kunming,Yunnan 650031Abstract:This paper takes a highway tunnel as the engineering background,surveys the members of the consulting expert group by means ofquestionnaires,establishes a judgment matrix of influencing factors,and uses the fuzzy comprehensive evaluation method of analytic hierarchyprocess to evaluate the collapse risk of the tunnel.The research results show that:the hierarchical structure model of tunnel collapse riskassessment is constructed by using 21 factors,and the results are in line with the actual situation of the project;the main factors affecting thetunnel collapse are engineering geological conditions and monitoring and measurement;the collapse risk of the tunnel K32+790K32+870section,The grade is grade IV,which is a high-risk collapse area.The research results of this paper are basically consistent with the actualsituation of the project,which can provide a certain reference for the collapse risk classification of related tunnel projects.Key words:Tunnel construction;Risk classification;AHP-Fuzzy0引言随着隧道施工数量的不断增加，隧道施工过程中的安全问题日益凸显，引起了人们的重视。造成隧道施工风险的因素繁多且复杂，在经统计的隧道事故中 1-2 ,塌事故约占5 6%。隧道塌是威胁隧道施工安全的主要风险事件，因此，开展隧道施工塌风险评估工作并提出相应的控制措施尤其重要。周建昆等 3 基于事故树理论，构建了用于分析隧道塌事故的模型；张晨曦等 4 为评估隧道施工中塌风险，结合多层次模糊与层次分析法（AHP）综合评判确定塌风险事件的可能性等级，结合多种事故后果进行考虑，采用当量估计法判定塌风险，对其进行严重程度分级；吕擎峰等 5 结合风险后果当量估计法与FAHP建立了可用于评估风险可能性的模型。上述研究对隧道施工过程中塌风险可能性等级的确定和评价做出了极大贡献，但评价指标的确定还需要更进一步研究选取。本文以某高速公路隧道为工程背景，收集其施工建设过程中有可能引起塌事故的主要风险因子并进行研究。利用预先危险性分析法筛选各风险因子，结合模糊层次分析法构建隧道塌风险等级体系，并且应用于该高速公路隧道的塌风险评估当中，以期为今后类似工程风险评估提供新的思路和参作者简介：张天昊（19 9 8-），男，山东济宁人，硕士，主要研究方向为桥梁与隧道。基金项目：云南省交通厅山区高速公路临时工程用地生态恢复及稳定性控制关键技术研究（项目编号：云交科教【2 0 2 2】4 号）。考依据。1工程概况该特长隧道为双线分离式隧道，最大埋深约2 5 5 m。隧道穿越地层地质构造复杂，施工难度较高，存在多种不良地质。为保障施工安全，本文对该隧道不良地质段进行塌风险等级研究，评估发生塌风险的可能性。2隧道施工塌风险分级评价运用预先危险性分析法筛选出危险性最高的风险因素，结合AHP-Fuzzy构建模糊判断矩阵，计算求得每个风险因素对总体的权重值，根据最终结果做出相对应的风险评价。2.1根据隧道施工塌风险评估指标辨识现有文献、工程实例以及专家组意见，对影响隧道塌的风险因子进行分级，共分为6 个一级指标，仅靠这6 个一级指标难以将风险进行定量表达，需对其进行更详细的划分。因此，借助查阅相关资料 6 对6 个一级指标进行下一级划分，共得到2 1个二级指标（指标层因子）。经过专家意见调查和分析发现，这些指标能够充分反映隧道塌风险发生概率的影响因子，具有全面性、客观性和代表性。（1）自然气候条件。年均降雨量充沛，地表水补给充足，易造成透水事故；隧道内温度过高，易造成施工人员中暑及设备事故，应采取相应的处理措施。（2）水文地质条件。地下水的存在会造成岩溶，当地层过于富水，岩溶发育会引发突水突泥事故，影响施工安全。（3）工程地质条件。围岩等级越高，围岩越破碎，其自稳能4262023年5 月江西建材建设经济与管理力也就越差，开挖爆破时扰动较大，极易在薄弱部位造成塌事故；断层破碎带地应力集中，严重影响隧道施工的安全。（4）设计因素。隧道设计通常采用工程类比法，但该方法主观影响极强，对设计人员的经验有很强的依赖。隧道断面越大，发生塌的风险越高。在隧道施工过程中，对不稳定的围岩没有采用合理的支护设计方案 7 。（5）施工因素。施工前，作业人员相关安全教育工作不到位，易造成事故的发生；施工过程中，开挖跨度过大或施工中存在不符合施工技术规范的操作等，也是造成塌的重要因素。爆破产生的冲击增加了支护的荷载，可能会造成隧道塌事故；支护强度不够及时也是造成塌的原因。（6）监控测量。在众多隧道项目的实际施工过程中，未做好监控测量工作，也会增加发生塌事故的概率。根据上述对隧道塌风险影响因子的划分，建立隧道施工塌风险因子分解图，如图1所示。隧道宽度隧道埋深围岩等级支护设计开挖方式蝶被支护作业人员素质隧道变形监测超前探孔出水量超前地质预报设计因素施工因素监控测量隧道施工塌方风险自然气候条件水文地质条件工程地质条件年均降雨量平均温度平均湿度地表水补给地层富水性岩溶发育度断层破碎带围岩级别偏压角度节理裂隙发育图1隧道施工塌风险因子分解图2.2基于PHA的隧道施风险指标筛选PHA是指在某一生产活动进行前，对其系统中所存在的各类风险因子、风险发生条件、事故造成后果进行分析，并根据风险等级排序制定事故预防措施 8 。通过AHP模型来确定评估因子集，将风险程度分为5 个等级L=（I、I V、V）,确定塌风险的主要影响因子。根据风险等级，筛选最严重的影响因子进行分析。2.3各层次影响因新矩阵与权重向量此次研究采用问卷的形式，对2 0 位专家组成员进行了调查采访。综合专家组意见对6 个一级指标以及2 1个二级指标进行了评价，将结果整理后建立了风险因素判断矩阵，利用MATLAB计算得到各个判断矩阵的最大特征根、权重向量和随机一致性比率，计算结果见表1。表1各层次影响因子权重向量权向量权向量值入mxAHPCR0.06264:0.03585:0.24659:0.07217:W(AO)6.454440.073290.14864:0.43411W(A1)0.12196:0.55842:0.319623.01830.01577W(A2)0.10065:0.22554:0.673813.08580.07394W(A3)0.09075:0.29211:0.10008:0.517064.17120.06339W(A4)0.24028:0.14408:0.08467:0.530974.24030.08899W(A5)0.09900:0.06816:0.46468:0.368164.17010.06302W(A6)0.10473:0.25828:0.636993.03850.033202.4准则层与指标层因子隶属度矩阵该隧道不良地质段岩石类型以IV、V 级变质石英砂岩为主。从工程现场情况以及试验数据可以得到上述岩体各二级指标实测值，分别计算各因子的隶属度值，并按照评价因子集的顺序排列各因子的隶属度值，得出隧道不良地质段指标层因子隶属度矩阵RK=R1,R2,R3,R4,R5,R6)。准则层因子隶属度矩阵VK可由式VK=WKRK（K=1,2，3，4，5，6）得出，计算结果见表2。表2隧道塌准则层因子隶属度矩阵准则层因素风险等级K32+790K32+87010.030280.06460自然气候条件0.19081IV0.58317V0.3104710.047120.07196水文地质条件0.18823IV0.36447V0.378230.013230.13243工程地质条件I0.21871IV0.59651V0.09112I0.034440.06536设计因素0.31657IV0.45354V0.3364510.151580.26667施工因素0.31699IV0.21309V0.1498710.062230.12789监控测量0.15046IV0.62348V0.203142.5模糊综合评判通过式F=W（A O）【V 1;V 2;V 3;V 4;V 5;V 6】进行模糊运算，得到塌风险可能性等级模糊综合评价集：F=W(A0)VV4V5:V6J=0.058880.139160.207910.531750.190221因0.5 317 5 0.2 0 7 9 1 0.19 0 2 2 0.139 16 0.0 5 8 8 8，根据最大隶属度原则判断，隧道不良地质段塌风险为IV级，即很大概率会发生塌。根据隧道施工安全等级，采取了相应的防护措施，保证施工中的安全性。（下转第4 31页）431上接第4 2 8 页）上接第4 2 6 页）2023年5 月江西建材建设经济与管理引人第三方专业咨询机构，由其审查图纸技术性，防止超标设计，优化设计图纸。并且，第三方专业咨询机构参与施工期间的检查以及验收。将设计文件质量、建设质量、项目进度等作为履约衡量的标准，开展考评。针对考核不满足要求的情况，按合同约定执行违约处罚。违约情形严重者，可纳入黑名单，在一定期限内，此单位不得和业主单位再度合作。6结语综上所述，本文对现阶段的模拟清单招标过程中的EPC项目展开了分析，探讨了具体执行中的问题，如单价认定存在差异、不平衡报价普遍化等，同时根据项目实施现场客观状况，提出了健全不平衡报价制度和借助费率招标等方式，对现阶段EPC项目实施全过程造价管理及控制。3结语（1）本文根据隧道塌特点采用层次分析法，构建了隧道塌风险可能性的分级体系，进一步确定指标的选取。（2）得到了各影响因子的权重。由0.4 34 11 0.2 4 6 5 9 0.148640.072170.062640.03585可知，工程地质条件和监控测量对塌事故的发生起着主要影响作用，其中，围岩等级和断层破碎带的影响最大。（3）研究结果表明，风险等级为IV级，即发生塌的可能性较大。评估结果与实际情况基本一致，可用于该隧道的塌风险可能性分级研究，为施工提供科学合理的依据，也为今后类似的工程提供一定参考。参考文献【1】孙景来.山岭隧道钻爆法施工风险及围岩稳定性评价研究5.5扬尘控制规划运输车辆的运输路线，加强车辆本身卫生管理，在实现运输安全的同时，减少运输扬尘；施工现场内，对运输车辆多次行驶的路线，要及时洒水湿润，确保施工场地内无扬尘；车辆在运输时，要对运输物料进行密封，防止扬尘；施工场地内的建筑材料以及未动工的区域，要及时对其进行覆盖；施工活动中，要及时对扬尘进行监测，采取必要措施进行控制，确保作业面粉尘浓度达标，减少对周边环境的不利影响。6结语“双碳”背景下，高速公路施工环境的管理仍需以健全完善的管理体系为抓手，从源头培养从业人员的环境理念、专业的环境管理人才，提升管理水平，优化转变粗放型的环境管理方式。完善的高速公路施工环境管理能够带来长远的社会效益、环境效益以及经济效益，是助力“双碳”目标实现的重要举措之一。参考文献【1柯洪，王美华，邹仲涛，等.EPC总承包商利润最大化途径研究J】.建筑经济，2 0 17（5）：7 8-8 2.2 引张涛.模拟工程量清单控制价编制应用研究【J】.工程经济，2016(10):5-7.3朱佳慧.EPC工程总承包项目计价模式决策研究D.重庆：重庆大学，2 0 2 1.4食俞有龙，谢放.EPC模式下模拟工程量清单招标的策划组织探索J，建设监理，2 0 2 1（5）：30-33.【5 毛慧敏.工程总承包项目采用模拟工程量清单招标关键技术研究D.天津：天津理工大学，2 0 2 1.【6 】王飞，基于模拟工程量清单计价的建设项目造价控制研究【D.天津：天津理工大学，2 0 2 0.D】.北京：北京交通大学，2 0 19.2 子孙振海，韦建昌，韩玉，等.隧道施工事故统计分析J.西部交通科技，2 0 2 0（7）：9 1-9 3.3周建昆，吴坚.岩石公路隧道塌方风险事故树分析J.地下空间与工程学报，2 0 0 8，4（6）：9 9 1-9 9 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