罗昆

（中铁十七局集团第四工程有限公司，重庆 401121）

0 引言

地铁从地下铁路发展而来，如今已经作为了城轨交通的一种新模式。目前，我国地铁的发展建设情况已达到了国际领先水平。地铁隧道的施工方法有多种，常常要根据当地的地质和环境情况以及该地铁隧道的使用功能来选择合适的方法，盾构法、明挖法、矿山法和盖挖法是现在主要的施工方法[1]。盾构法具有施工噪声小、施工速度快、施工占地少以及施工所需劳动力少等优势，在地铁隧道施工中普遍应用。

随着地铁隧道的发展，地铁盾构工程项目的数目，规模，投资数目都在日渐增长，在这些因素增长情况，其中的风险也在呈正比增加。同时，越来越多的企业参与到地铁盾构工程项目的建设中，竞争愈发激烈，地铁项目的建设成本呈现稳定透明的状态，施工企业的利润会被大大压缩。因此，对地铁盾构施工成本进行风险管理具有重要意义。

1 地铁盾构施工成本风险评价指标体系

1.1 风险识别

风险识别时，更多的资源有助于识别更全面、更准确的风险，但是往往资源都是有限制的。因此，在进行风险识别方法的选择，要进行成本和效率的平衡。

本文主要采用文献调研法和“4M1E”法进行风险识别，其中，“4M1E”法是指 Man（人）、Material（物）、Machine（机器）、Method（方法），、Environments（环境）。人、材料、机械、方法、环境是影响工程项目成本的因素，即4M1E 因素[2]。

1.2 地铁盾构施工成本风险评价体系

地铁盾构项目施工复杂，地下环境变化大，在施工过程中会受到各种不确定性因素的影响。本文首先利用文献调查法和“4M1E”法，从人员、材料、机械设备、技术、环境等方面进行风险识别，构建地铁盾构施工初始风险清单；其次，在地铁盾构施工初始风险清单基础上，充分利用问卷调查法和专家打分法对评价指标进行筛选，确定地铁盾构施工最终风险清单，如表1 所示；最后，对各风险因素进行等级划分，形成地铁盾构施工成本风险评价体系。

表1 地铁盾构施工最终风险清单

2 地铁盾构施工成本风险评价模型

2.1 层次分析法

层次分析法（简称AHP），是一种将复杂事件进行分解为多层次的定性与定量结合的方法[3]。层次分析法先将目标分为不同的因素，再根据因素的性质进行不同层次的聚合，最终得到一个结构模型。层次分析法的主要步骤分为3 个方面。

2.1.1 建立结构模型

在结构模型中，根据事件和因素的关系和性质，分为最高层、中间层和最底层[4]。层次分析法结构模型分为三层，由高到底分别为目标层、准则层、子准则层。目标层是指项目的目标，位于最高层；子准则层是各个问题的解决方案，又称为方案层；准则层位于目标层和子准则层之间，是实现目标的过渡阶段。

2.1.2 构造判断矩阵

由于地铁盾构施工成分风险因素性质各不相同，采用相对尺度的方法，将多种因素进行两两比较，构造出判断矩阵。同时，为了保证判断矩阵中数据的科学性和真实性，需邀请领域内理论知识、实践经验丰富的专家对矩阵进行打分，比较得出相对权重分数。

2.1.3 一致性检验

（1）层次单排序一致性检验。

本文采用最大特征值检验法检验判断矩阵的一致性。具体公式如下式（1）。

层次单排序计算就是求解W 的过程，由式（1）可知，λmax偏差越小，层次单排序计算偏差越小，因此引入一致性指标CI，将CI与 0 比较，CI 与0 偏差越小，一致性越好，符合要求；CI 等于 0，判断矩阵有完全的一致性。随机的一致性指标RI 可以更好地判断矩阵的一致性，RI 的具体数值根据阶数的不同取值不同，如表2所示。

表 2 RI 取值

CI 与RI 的比值，规定为一致性比例，记为CR，将CR 与0.1比较，CR 小于0.1，则一致性检验通过；否则重新构造判断矩阵，直到一致性检验通过。CI 和 CR 计算公式如式（2）、式（3）。

（2）层次总排序一致性检验。

层次总排序是建立在层次单排序一致性检验通过的基础上，通过计算下面一个层次相对于上一层次的相对权重值，最终得到最下面层次相对于最高层次的权重值。

2.2 模糊综合评价法

模糊综合评价法是借用模糊数学和模糊矩阵，将定性分析变为定量化研究结果[5]。具体步骤为以5 个方面。

2.2.1 建立因素集

根据地铁盾构施工成本风险因素评价体系构建因素集：U={u1，u2，…um}，其中，m 为影响因素的个数。

2.2.2 确定评语等级集

评语等级集对评价对象可能做出的评价结果的集合，记为V={v1，v2，…，vm}。本文将地铁盾构施工成本风险评价体系等级分为五个等级，分别为无险、轻险、中险、重险、巨险，并且对每个风险等级赋予分值范围，如表3 所示。

表3 地铁盾构施工成本风险体系评价等级

2.2.3 构造评价矩阵

评价因素集中的每一个元素对评价等级vj（j=1，2，…，m）的隶属程度为 rij，得出单因素评价集：Ri=（ri1，ri2，…，rim），构造出评价矩阵见式（4）。

2.2.4 计算因素集权重

确定个因素对应的重要性大小的值，构造权重向量：W={w1，w2，…，wn}。

2.2.5 模糊综合分析

模糊综合评价公式见式（5）。

B 为评语级中的等级模糊子集，B 中的元素表示等级模糊子集的隶属度。比较各因素隶属度的大小，最大数为被评价对象最有资格隶属的等级。

3 案例分析

3.1 工程概况

某市地铁盾构线路右线长1462.45m，左线长1465.313m，地铁盾构站区间最小平曲线半径R=450m，采用盾构法进行施工。该线路施工条件相对复杂，线路区间地表主要为台地、残丘，地形复杂；线路沿线不均匀分布淤泥及淤泥质土层，且有膨胀性土、残积土、软土及风化岩等特殊性岩土。因此，对地铁盾构线路施工成本实施风险管理具有重要实践意义。

3.2 风险评价指标体系权重计算

根据1.1 中地铁盾构施工成本风险指标体系，邀请专家对各风险因素进行打分，整理专家反馈表中有效信息，计算得出各个风险因素的权重，如表4 所示，并根据层次单排序中公式（1）、（2）、（3）计算一致性，结果显示均通过一致性检验，计算权重满足要求。

由表4 可得，人员因素当中“人员配置是否合理”权重最大；材料因素中“管片选型”权重最大；机械设备因素中“刀盘道具磨损情况”权重最大；技术因素中“施工参数”是否合理权重最大；环境因素中“政府支持”权重最大。

表4 风险因素权重

3.3 地铁盾构施工成本风险评价

首先，根据建立的21 个二级安全指标，依据风险预兆划分界定分数，利用公式（4）得出人员、材料、机械设备、技术以及环境五个因素的评价矩阵 R1、R2、R3、R4、R5；其次，根据表 4 得出各风险因素权重向量 W1、W2、W3、W4、W5；最后，根据模糊综合评价法公式（5）计算得出该项目成本风险一级模糊综合评价，结果分析如表5 所示。

表5 某市地铁盾构施工成本风险一级模糊综合评价结果分析

从表5 可以看出技术因素为重险，材料因素、机械设备因素为中险，人员因素、环境因素为轻险。

同理可得二级模糊综合评价。

根据最大隶属度原则和综合评价结果，可以得到某市地铁盾构施工成本风险评价结果为中险等级。

4 措施与建议

本文通过层次分析法和模糊综合评价法构建地铁盾构施工成本风险评价模型，并进行实际案例分析，识别出4 个地铁盾构施工成本高风险因素，分别为人员配置是否合理、刀盘刀具磨损情况、管片选型、管理人员素质，因此对着4 个风险因提出针对性的风险应对措施。

4.1 人员配置

根据施工项目的工作情况、工作目标、规模大小等合理设置工作岗位；明确岗位类别，实现专人专用；明确部门工作内容、工作职责。

4.2 管理人员素质

增设管理人员课程，健全科学管理知识体系，加强管理知识培训，打造一群专业技术高、综合素质强的建筑项目管理队伍；营造管理人员培育气氛，让更多的管理人员的素质有所提升。

4.3 管片选型

在盾构施工过程中，管片选型是十分重要的环节，如果管片选型不符合要求，就会出现隧道内部渗水、管片出现破裂、错台等一系列的问题，进而增加施工成本。因此，管片选型要从管片的拼接情况、推进油缸行程、盾尾间隙等多方面进行考虑，以免造成后续一系列问题的发生。

4.4 刀盘道具磨损情况

控制刀具比例，使其能够适应施工现场的地质情况；选择高性能的刀具，比如重型刀具；对滚刀进行改造，使得刀具的使用效果达到最佳；做好刀具的布置工作，可以提升作业效率，比如增加刀具的数量；实时监测刀具磨损情况，磨损过大时及时更换[6]。

5 结语

本文基于文献调研法、专家调查法、层次分析法以及模糊综合评价法对地铁盾构施工成本风险管理进行研究，并结合工程实例，构建模糊综合化评价模型，对某市地铁项目盾构施工成本风险进行评价，主要结论如下。

（1）基于“4M1E”理论，通过文献调研法全面地识别出地铁盾构施工成本风险，结合专家调查法和问卷数据筛选风险因素，从人员、材料、机械设备、技术以及环境5 个方面构建出评价指标体系。

（2）结合层次分析法和模糊综合评价法，构建定量的地铁盾构施工成本风险评价模型，提高了评价结果的准确性与主观性。

（3）结构实际案例，对某市地铁盾构施工成本风险进行评价，得出其风险评价结果为中险等级，并提出了相应的风险应对措施，为类似工程项目提供一定的借鉴作用。