基于ANP的水电工程地下洞室施工安全风险分析

2021-05-14李勃

工程建设与设计 2021年7期

李勃

（湖北省电力勘测设计院有限公司，武汉430000）

1 引言

我国水电工程多处于西南地区，地质环境复杂，存在大量地下洞室施工情况[1]。地下洞室具有施工跨度大、作业空间狭小、风险因素多、技术复杂等特点，给地下洞室施工带来巨大隐患，严重威胁施工作业人员安全[2]。因此，研究水电工程地下洞室施工作业，合理评估地下洞室安全风险，对加强地下洞室施工安全风险管理具有重要意义。

地下洞室施工安全问题一直是国内外学者关注的重点。张社荣等[3]基于利贝叶斯理论并综合考虑评价指标的动态性以降低地下洞室安全风险。Choi H.H.等[4]通过评估和管理地下洞室所涉及的风险提出了评价地下洞室项目的施工风险程序方法。基于此，李景龙等[5]介绍风险分析的基本概念、步骤、方法和意义，结合地下洞室施工安全风险不确定的特性对地下洞室施工安全进行风险评价研究。

以上研究为地下洞室施工安全风险评估提供了重要参考。然而，水电工程地下洞室施工安全因素具有很强的模糊性，各因素之间还具有较大关联性，从整体和局部解析各因素间的内在联系至关重要。鉴于此，本文拟针对水电工程地下洞室安全风险因素特征，综合考虑各因素间的联系，构建基于ANP 理论的风险评估模型，以期为水电工程地下洞室施工安全风险管理提供依据。

2 地下洞室施工安全风险评价指标体系

2.1 水电工程地下洞室施工风险因素识别

地下洞室施工项目多为大型水电站等，地下施工跨度大，整个地下洞室工程施工技术复杂、技术要求高，在多种因素的综合作用下地下洞室安全风险极高[6]。地下洞室施工作业风险受环境、技术影响的同时，人的风险同样是不可忽视的重要部分[7]。人的不安全行为主要分为管理风险和操作风险2 大类。地下洞室施工进场的机械设备、施工材料种类众多，不合理的使用同样会对施工安全产生重大影响。最终按照风险来源将风险分为4 大类，并从这4 类风险中分别建立了二级风险指标。

1）管理风险。因管理人员或管理水平问题对项目造成危害的风险，如规章制度执行力度不够、安全教育不到位、安全检查落实力度不足、管理人员自身能力不足带来的风险。

2）设备及材料风险。因施工设备、材料问题对项目造成危害的风险，如施工机械自身损坏、检修不到位、使用劣质材料、偷工减料等。

3）操作风险。因施工作业人员操作问题对项目造成危害的风险，如违规操作、消极怠工。

4）环境风险。因施工环境及周边环境对项目造成危害的风险，如通风照明条件差、洞内围岩支护不到位、周边建筑影响。

2.2 水电工程地下洞室施工风险评价指标体系构建

按照以上对地下洞室风险因素的识别结合实地考察结果及相关工程资料，采用ANP 建立两级评价指标体系，构建出地下洞室施工项目一、二级风险评价指标体系。其中，一级指标：管理风险、设备及材料风险、操作风险及环境风险4 个，二级指标有规章制度执行力度不够、安全教育不到位、安全检查落实力度不足、管理人员自身能力不足、施工设备质量问题、使用劣质材料、偷工减料、违规操作、消极怠工、通风照明条件差、洞内围岩支护不到位、周边建筑影响12 个，建立的地下洞室施工安全风险评价指标体系如图1 所示。

图1 水电工程地下洞室施工安全风险评价指标体系

3 水电工程地下洞室施工安全风险评估

ANP 模型中分为控制层和网络层Ti（i=1，2，3，…，N），其中网络层的元素集Ti又由元素Ti1，Ti2，Ti3，…，Tin组成。以九分度法为基础，通过专家打分法对各元素评分，构造两两判断矩阵获得局部权重向量，在通过一致性检验后，重新构建如下矩阵Wij：

矩阵Wij的j=1，2，…，N；i=1，2，…，N，构造控制元素的超矩阵W：

4 案例分析

4.1 工程概况

以某大型水电工程施工地下洞室开挖为例，某地段为软质岩，呈碎石状镶嵌结构，施工难度极大，进场机械设备多，难以进行严格把控，周边已完成工程较多，对地下洞室施工影响大。因此，采用本文提出的基于ANP 的地下洞室施工安全风险评估模型对其进行风险评价十分重要。

4.2 风险因素评估

根据已建立的水电工程地下洞室施工安全风险评价指标体系及该水电工程项目自身项目特点，采用专家打分法确定各元素间及各元素内部间关系，构建网络层次分析模型如表1所示。

由表1 水电工程地下洞室施工安全风险评价可知，在管理风险、设备及材料风险、操作风险、环境风险等因素中，操作风险的发生与危害程度最大，其次是环境风险。违规操作是该工程中主要的风险来源，其次便是周边建筑影响、消极怠工、规章制度的执行力度等。因此，在该工程管理过程中，应针对风险发生重要程度，有针对性地对工程中的风险因素进行管理。