李崇智

（中铁十二局集团第三工程有限公司 山西太原 030024）

1 引言

2019年，国家提出“人民满意、保证有力、世界前列”的交通强国的总目标，桥梁工程作为综合交通的纽带，意义重大。随着我国经济建设的快速发展，预制桥梁修建速度大幅增快，资金和人员投入逐年增长，然而在预制桥梁施工过程中，由于缺乏成熟的评价管理体系，使得施工安全存在隐患。如何建立行之有效的施工安全评价体系，成为诸多相关学者研究的热点问题。Dongjin Kim[1]通过细化分析，确定了14类影响桥梁施工安全的因素，并建立桥梁安全风险评价模型。陈孝国[2]通过直觉模糊层次分析法确定边坡稳定预警评价各指标因素权重，并进行稳定性评价。徐冲等[3]通过采用模糊层次分析法对黄河岸滩深大风井进行安全度评价。马国强[4]采用层次分析法对深大异形基坑施工方案进行比选，取得较好的效果。李祖荣[5]基于层次分析和态势分析法，构建了小型水库除险加固工程质量控制AHP-SWOT分析模型，对除险加固施工后的工程质量进行评价分析。上官厚东[6]基于层次分析法基本原理，构建施工管理控制干预方案优化决策模型，取得了较好的效果。上述相关研究主要通过层次分析法研究工程中不同类型的安全性评价，但对于预制桥梁工程施工安全性评价成果相对较少，因此，本文在前人研究的基础上，拟开展基于层次分析法的预制桥梁工程施工安全评价体系研究，以期为预制桥梁工程施工安全管理与评价提供参考。

2 基于层次分析法的预制桥梁工程施工安全评价体系

2．1 预制桥梁工程施工安全评价体系建立

预制桥梁工程施工安全评价体系的建立，通过对常规桥梁施工工序影响因素进行分析，确定其主要敏感参数，通过相关方法获取各级敏感参数的权重，进行预制桥梁施工安全评价研究。本文通过对常规预制桥梁施工工序进行分析，获取影响预制桥梁工程安全评价体系的各级指标，通过对其进行细化分析，确定二级指标，最后获取与施工工序相符的安全评价模型。

2．2 层次分析法基本原理

层次分析法[7]（AHP）是指将一个复杂的多目标决策问题作为一个系统，将目标分解为多个目标或准则，进而分解为多指标（或准则、约束）的若干层次，通过定性指标模糊量化方法算出层次单排序（权数）和总排序，以作为目标（多指标）、多方案优化决策的系统方法。

2．3 层次分析法的基本步骤

（1）首先根据预制桥梁工程施工情况进行细化分析，确定5类A级评价指标。

（2）对相关A级指标进行细化分析，确定对应的B级指标。

（3）建立各级因素判断矩阵。

（4）对各级指标进行一致性检验。

（5）获取各级指标对应的综合权重。

（6）对评价指标进行分类分析，确定安全评价等级划分[8]。

2．3．1 层次结构模型建立

在应用层次分析法进行预制桥梁工程施工评价决策时，应实现其条理化和层次化递阶进行。

通常递阶层次由低到高具有三个层次，即措施层、准则层和目标层[9]。

（1）措施层：为实现相关目标而采取的相关措施。

（2）准则层：实现目标的相关准则。

（3）目标层：预制桥梁工程施工评价项目预定相关目标。

在进行预制桥梁工程施工项目安全评价时，通过明确安全评价的决策目标，将其设为最高目标层，且只有一个元素。

为满足各目标层的相关准则，建立各因素间的相互关系及其不同层次间的隶属关系。在确定隶属关系时，根据其相关关系将准则元素分在不同组中，并确定不同层次间的支配关系。

当递阶层次结构关系较为复杂且主要相关因素关系不太明显时，隶属关系应较为明显。

2．3．2 构造判断矩阵

根据递阶层次相关结构关系图可构造其判断矩阵。具体方法：在进行各元素的相关隶属特性分析时，在判断矩阵的最左上角放置准则元素，以此类推，其他判断矩阵的元素可相应放置。在进行判断矩阵分析时，通常采用德尔福法，根据其相关要求，进行多元素间重要性比较，并定量赋值，如表1所示[10]。

表1 相对比较标度

在构建判定矩阵时，假设其矩阵为 A＝（aij）n×n，具有如下特性：

其中：aij＞0；aji＝1／aij；aii＝1。

由式（1）可知：判断矩阵具有对称性，主对角元素aii＝1，且在特殊情况下，判断矩阵具有传递性，即aik＝aij×ajk，如判断矩阵所有元素均成立，则矩阵满足一致性矩阵要求。

2．3．3 层次分析法检验

通过层次分析法判断矩阵，进行层次排序。

层次排序：为确定权向量的一种方法，通过判断矩阵确定各因素对其准则的权向量。在计算权向量时，可根据特征根法、根法进行计算[11]。目前，通常采用和法进行计算，一致性矩阵通过各列归一化处理得出：

式中：Wi为权重；aij为准则元素；aik为传递矩阵元素。

判断矩阵正确与否，要满足一定的逻辑规律，即若甲比乙重要，乙比丙重要，即甲比丙重要；若出现丙比甲重要，则次判断矩阵违反一致性准则，在逻辑上不合理。

在分析判断矩阵一致性检验时，需通过几个指标进行确定：

（1）判断矩阵一致性指标CI

式中：λmax为最大特征根的平均值；n为样本矩阵阶数。

通过计算一致性指标CI，可知一致性指标值CI越大，表明判断矩阵偏离性越大；CI值越小，表明判断矩阵一致性越大。

（2）平均随机一致性指标RI

平均随机一致性指标是通过多次重复性随机判断矩阵特征根计算得出的算术平均值。本文引用龚木森等人的1 000次计算数据，如表2所示[12]。

表2 RI计算结果

（3）一致性比例CR计算

通过将CI和RI联合求解，获取CR计算值。

当CR＜0．1时，对应矩阵一致性可接受；当CR＞0．1，其一致性较差，需对相应矩阵进行修正处理。

3 预制桥梁工程施工安全评价

（1）指标体系的建立

预制桥梁工程施工安全一般由人员水平、机械情况、施工工法和安全配套设施等决定。因此，本文综合分析预制桥梁工程施工工序，并采用多位专家的相关建议，确定了5类一级指标，分别为人员管理水平、机械设备、作业环境、安全技术管理和应急管理。在此基础上，根据现场实际情况，细化各类一级指标，分别建立16类二级指标，并获取对应评分情况[7]，如图1所示。根据指标相互关系，进行一致性分析[8]。

图1 预制桥梁工程施工安全评价模型

（2）指标权重的确定

邀请预制桥梁工程项目法人、施工方、监理方和各个工序的主要项目负责人共计50人对预制桥梁工程施工安全各评价指标进行打分（根据非常满意、满意、不满意进行打分，分值确定为1～9分，得到各级指标权重）。具体情况为：一级指标[人员管理水平机械设备作业环境安全技术管理应急救援]＝[0.05 0.09 0.09 0.47 0.29]；二级指标 [安全施工教育安全施工培训工人施工实操施工人员素质]＝[0.07 0.11 0.44 0.38]；[工程机械 安全防护设备调配与运输]＝[0.65 0.12 0.23]；[地质岩性不良 雷雨天气]＝[0.67 0.33]；[桩基安全施工 墩台安全施工主梁安全施工桥面安全施工]＝[0.15 0.25 0.50 0.10]；[施工安全应急措施 施工安全应急预案 施工安全应急物品]＝[0.56 0.14 0.30]。

通过对预制桥梁工程施工安全评价指标进行计算，在满足一致性检验前提下，计算各级指标对应权值，其判定矩阵：

通过对各一级指标和二级指标的权值进行计算，确定其综合权值，如表3所示。

表3 预制桥梁工程施工安全评价指标权值分配

由表3可知，指标CI和RI均小于0.10，满足一致性检验要求。

在满足一致性条件下，预制桥梁工程施工安全评定可根据式（5）确定，如表4所示。

表4 预制桥梁工程施工安全评定等级划分

式中：Y为预制桥梁工程施工安全计算总分；Bij为评定指标权值；Wij为二级指标施工安全计算分值，取值按[0，100]进行打分。

4 结论

为定量分析桥梁施工阶段安全风险，基于常规预制桥梁施工工序及层次分析法原理，建立桥梁工程施工安全评价体系，细化影响预制桥梁工程安全的5类一级指标和16类二级指标，并通过计算确定相关权重，其相关研究成果可为此类桥梁工程安全施工提供指导。