叶远春，宋谷长

（北京市市政工程设计研究总院，北京市 100082）

0 引言

近年来，我国各大城市由于道路空洞造成的路面塌陷事故频繁发生，造成大量的经济、财产损失，引起媒体和社会的广泛关注。由于城市道路与桥梁、地下管线、地铁等基础设施在空间上的密集性，道路空洞塌陷事故具有涉及面广、损失大、社会影响大等特点。因此，为进一步促进城市道路安全保障工作，尽量避免与防范城市道路空洞事件的发生，必须全面、细致地分析城市道路面临空洞的风险情况及其形成原因。对可能存在的风险进行全面系统地排查，分析风险事件可能造成的影响和后果，科学地评估城市道路面临的空洞风险，并提出针对性的风险防范与控制措施。

1 道路空洞安全的特点

当前我国城市道路空洞安全保障工作呈现以下特点：

（1）空洞事故逐年增加。

随着交通及城市化的发展，我国城市道路面临的道路空洞事故数量也随之增加。近3年来北京市发生的路面塌陷事故数量统计结果显示2007～2009年北京市发生道路塌陷事件277起，其中2007年发生54起，2008年发生94起，2009年发生129起，塌陷事件逐年递增趋势非常明显[1]。

（2）空洞的形成原因复杂多样。

存在于城市道路路基中的空洞一般可分为自然地质空洞和人工活动造成空洞。自然地质空洞主要是城市道路下存在的天然溶洞、土洞，人工造成的空洞则包括废弃的旧沟、防空洞、地下施工引起的空洞等。因此，空洞的形成原因复杂多样，城市道路面临的空洞风险则更为复杂。

（3）缺乏风险评估机制。

截至目前，在防范道路空洞事件方面，国内尚无明确的城市道路空洞风险评估机制。

2 城市道路空洞风险评估

2.1 道路空洞风险的定义

依据风险研究理论，道路空洞风险的含义包含3 方面内容[2]：（1）风险是不确定的；（2）风险必然导致不良后果；（3）风险是可以度量的。

城市道路空洞风险是指可能形成道路空洞、或致路面塌陷事故的不良事件。

2.2 评估流程

城市道路空洞风险评估是通过分析、识别风险发生的概率和可能产生的后果，确定风险级别，并决定哪些风险需要防范以及如何防范的过程。风险评估过程分为6个步骤：确定评估内容、风险识别、风险可能性分析、风险后果分析、划分风险等级、提出风险防范的措施与建议（见图1）。

2.3 评估对象

城市重要的政治、经济、商贸中心街区的道路，定期或出现下列情况之一时，作为道路空洞风险评估对象：

（1）道路进行大修、改扩建时；

（2）道路发生不明原因的沉陷、开裂、冒水时；

（3）在道路下进行管涵顶进、降水作业、隧道开挖等工程施工期间。

2.4 风险识别

作者对北京市近年发生的100余起城市道路空洞事故进行调研，统计分析出道路空洞事故的影响因素主要有三大类，含8个因素，构成了城市道路空洞事件的主要风险因子（见表1）。

表1 道路空洞突发事故风险源汇总表[3]

2.5 风险可能性分析

道路空洞风险可能性是指道路空洞事件在未来一段时间内发生的概率，道路空洞事件发生的概率越高，则风险可能性越大。根据道路空洞事件风险的特点，将道路空洞事件风险可能性分为5级，即：

A级——基本不可能发生；

B级——较不可能发生；

C级——可能发生；

D级——很可能发生；

E级——肯定发生。

道路空洞风险可能性评估采用定性和定量结合的模糊层次综合评价方法。在现有风险源调查基础上进行的风险源定性识别，根据选定因素，计算道路空洞事故风险可能性指数，预测道路空洞事故发生风险的可能性，进一步考虑风险后果后，确定评价道路的风险等级，为相应的工程及管理对策提供依据。

2.5.1评价因素的选择与分级标准

根据城市道路空洞事故的特点和规律，对专家风险因素分级的调查结果进行汇总，建立道路空洞事件风险可能性评价指标体系和赋值标准。如图2和表2所示。

图2 城市道路空洞事故风险可能性评估指标体系

2.5.2风险因素层次分析及权重的确定

城市道路空洞风险因素权重是个多目标的决策问题，适宜应用德尔菲法与层次分析法相结合对各个风险因素权重的定量化确定。德尔菲法（Delphi-Method）又称专家调查法，是一种非见面形式的专家意见收集方法和“一种高效的，通过群体交流和沟通来解决复杂问题的方法”。模糊层次分析法（Fuzzy-Analytical-Hierarchy-Process）则是从系统的观点出发考虑决策的问题，是一种简便、灵活而又实用的多准则决策方法，适用于对多个难以量化因素进行重要性、影响力、优先程度的量化分析。

首先，以城市道路空洞风险可能性评估为目标，对风险因素进行逐步细化，形成多层次的风险层次结构模型，即风险可能性评价目标树。然后，向所有专家提供各个风险因素指标，并提供相关的背景资料及专家需要的其它材料，由专家对每一层次的风险因素针对上一层次某因素进行两两比较判断，并做书面回答，得到其相对重要程度的比较标准。在对专家第一次判断意见汇总后，列成图表进行对比，并再次发给各位专家，让专家比较自己同他人的不同意见，修改自己的意见和判断。这一过程重复进行，直到各个专家不再改变自己的意见为止，确定该层次全部要素的最终重要性权重，最终确定组合权重。

（1）建立层次结构模型。

层次结构模型分为3层：第1层是目标层，即发生道路空洞风险的可能性；第2层是准则层，主要指导致空洞事件的各种条件；第3层是指标层，如图2所示。

表2 城市道路空洞风险可能性评估指标分级与赋值标准

（2）确定各个风险因素权重。

在建立层次结构模后，根据同一层次指标间的重要性比较，分别赋予一定的分值。按德尔菲法要求进行调查，请专家采用0.1～0.9标度对指标权重进行打分，并进行加权平均得到判断矩阵R（R=（rij）m×n）满足rij=rik-rjk+0.5，其中rij表示元素Bi比Bj重要程度)。计算元素的权重值（i=1，2，…，n）[4-6]。其中 a 是人们对所感知对象的差异程度的一种度量，a≥（n-1）/2。所建立的判断矩阵见表3～表5。

地下管线渗漏的影响指标只有一个，所以 C5对B2的权重为1。

表3 判断矩阵A-B

表4 判断矩阵B1-C

表5 判断矩阵B3-C

根据B层权重和C层权重相乘得到最底层因素相对最高层的组合权重，如表6所示。

表6 城市道路空洞风险可能性评估指标权重

（3）风险可能性指数计算。

道路空洞风险可能性采用风险可能性指数来表示。风险可能性指数越大，则未来发生道路空洞事件的可能性也越大。风险可能性指数的数学计算模型如式（1）：

式（1）中：FC——道路空洞风险源的风险可能性指数；

Ri——道路空洞风险源的第i项风险因素的组合权重值；

Xi——道路空洞风险源的第i项风险因素的赋值。

按式（1）计算，城市道路空洞风险可能性指数应介于1～9之间。结合灾害活动的特点以及对道路交通的影响，将道路空洞风险可能性指数从小到大分为五级，如表7所示。

2.6 风险后果评估

道路空洞事故风险后果评估按照其严重程度、可控性和影响范围以及主观影响因素，一般可分为五级：特别重大级、重大级，较大级，一般级和影响很小级。通过采用德尔菲法，即向专家提供道路位置、道路类型、周边建筑、市政设施等资料，由专家书面给出其预计的风险后果，经过对专家意见的统计汇总后，最终确定道路空洞风险后果评估等级（见表 8）。

表7 城市道路空洞事故可能性等级划分标准

表8 道路空洞事件风险后果分级标准

2.7 风险分级

道路空洞风险分级是针对不同程度的道路空洞事件可能性，其可能对人类的生命财产构成威胁及可能造成的社会影响的定性和定量化的分析和评估，是以风险可能性分析和风险后果分析为依据进行综合评估。道路空洞风险评估的目的在于明确哪些风险需要控制、哪些风险可以接受，同时确定风险管理的优先级，为相关政府部门应对可能发生的道路空洞事故提供决策依据。

道路空洞风险评估分级参考国际风险管理理事会（IRGC）《风险管理白皮书》、澳大利亚 /新西兰风险管理标准（Risk Management，AS/NAZ4360:1999）[7]等资料，具体分级标准如表9所示。

表9 道路空洞风险分级标准

3 风险防范与控制

针对城市道路空洞的不同风险等级，建议采取不同的控制措施，以减少或避免道路空洞事故的发生。

（1）风险等级为低时应对措施。

不采取特别处理措施，按正常道路进行经常性巡查。

（2）风险等级为中时应对措施。

建议加强巡查密度，巡查的内容应特别注意观察疑似空洞上方路面的沉陷情况，如发现道路沉陷应立即上报，采取进一步检测或处理措施。

（3）风险等级为高或极高时应对措施。

建议定期进行探地雷达道路空洞检测。如雷达检测结果为存在土质疏松或空洞异常，应进行专家会商，并根据异常程度和专家意见决定是否立即采取修复措施。然后对风险原因进行详细分析，并针对突出的风险因素提出应对措施。

4 结语

在当前城市道路空洞事故频发，而国内城市尚无明确的道路空洞风险评估制度的背景下，本文以对北京市相关道路空洞事故调查结果为依据，探讨了城市道路空洞风险评估的方法，对于预防道路空洞突发事故的发生，保障道路设施的安全具有积极意义。本方法对其它城市的道路空洞风险评估具有借鉴意义，可根据各自城市特点，按上述评价系统实现道路空洞的风险评估。

[1]宋谷长,叶远春,刘庆仁.北京市城市道路塌陷成因及对策分析[J].城市道桥与防洪,2011,(8):250-252.

[2]周光辉,汪智，王富章，等.2008年北京奥运会期间铁路突发公共事件风险评估研究[J].中国铁路,2008,(2):69-73.

[3]刘庆仁，叶远章，宋谷长，等.地下设施施工造成路基空洞的技术对策研究[R].北京：北京市市政工程设计研究总院，2011,75-76.

[4]王东升,金伟良,龚顺风.运用层次分析法鉴定混凝土桥梁健康状况[J].科技通报,2005,21(1):41-44.

[5]蒋良奎.模糊一致矩阵在层次分析法中的应用[J].上海海运学院学报,1998,19(2):55-60.

[6]吕跃进.基于模糊一致矩阵的模糊层次分析法的排序[J].模糊系统与数学,2002,16(2):79-85.

[7]AS/NZS4360:2004,Australian/New Zealand Standard:Risk Management[S].