張文靜 周雙禧 王均山 薛奎剛

(1.天津理工大學(xué)管理學(xué)院，天津 300384；2.中國(guó)鐵建大橋工程局集團(tuán)有限公司，天津 300300；3.中鐵建華北投資發(fā)展有限公司，天津 300110)

0 引言

我國(guó)城市化進(jìn)程不斷加快，地下交通方式有效緩解了人們的出行壓力，地鐵建設(shè)項(xiàng)目數(shù)量日益增多。受管線(xiàn)交錯(cuò)、地質(zhì)復(fù)雜等眾多不確定因素的影響，地鐵施工過(guò)程具有技術(shù)復(fù)雜、施工環(huán)境差以及人機(jī)協(xié)同作業(yè)等特點(diǎn)[1]，極易導(dǎo)致施工事故，造成不良的社會(huì)影響。因此，急需建立一套客觀科學(xué)的地鐵施工安全評(píng)價(jià)體系，提升地鐵施工安全管理水平。

近年來(lái)，學(xué)者們針對(duì)地鐵施工安全開(kāi)展了深入研究。例如：夏潤(rùn)禾等[2]以人因作為關(guān)鍵影響因素，利用ABC分析法構(gòu)建地鐵車(chē)站不安全行為風(fēng)險(xiǎn)管理模型，指出早期干預(yù)對(duì)于地鐵施工工人的不安全行為最為關(guān)鍵；魏丹[3]在地鐵施工的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)中引入故障樹(shù)，并結(jié)合層次分析法對(duì)地鐵施工安全展開(kāi)評(píng)價(jià)；周盛世等[4]根據(jù)“人、機(jī)、材、制、環(huán)”5個(gè)方面篩選指標(biāo)因素，以D-S證據(jù)理論和投影尋蹤法(PPC)建立風(fēng)險(xiǎn)概率與風(fēng)險(xiǎn)后果的施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型；肖琪聃等[5]結(jié)合實(shí)際項(xiàng)目構(gòu)建了貝葉斯網(wǎng)絡(luò)模型，為預(yù)防地鐵施工風(fēng)險(xiǎn)提供了有效手段；黃震等[6]為解決指標(biāo)潛在的不確定性和模糊性，構(gòu)建了基于云理論的盾構(gòu)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)綜合評(píng)價(jià)模型。

綜上所述，目前針對(duì)地鐵施工安全的研究成果頗豐，但現(xiàn)有研究視角多集中于整個(gè)地鐵項(xiàng)目，缺乏針對(duì)單個(gè)地鐵項(xiàng)目施工安全的研究，評(píng)價(jià)視角局限且層次單一。此外，現(xiàn)有研究評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重確定往往較為單一，對(duì)指標(biāo)之間的關(guān)聯(lián)性和整體性考慮不足。而WSR是一種兼顧問(wèn)題整體性和層次性，解析要素間相互關(guān)系、交叉影響的系統(tǒng)性方法論[7]，其核心機(jī)理是從物理、事理、人理三個(gè)維度分析復(fù)雜問(wèn)題。因此，本文通過(guò)WSR 理論方法構(gòu)建地鐵施工安全管理模型，結(jié)合專(zhuān)家建議修訂和完善指標(biāo)體系，采用C-COW算子分別計(jì)算各安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重，建立較為完善的地鐵施工安全管理體系。

1 基于WSR 與C-OWA的施工安全評(píng)價(jià)方法概述

1.1 WSR理論方法

20世紀(jì)90年代，顧基發(fā)和朱志昌共同提出物理-事理-人理(WSR)方法論[8]。目前,WSR作為有效解決復(fù)雜問(wèn)題的方法論之一，已被廣泛應(yīng)用于多個(gè)領(lǐng)域[9-10]。其中，物理是指物質(zhì)本身的原理，即“是什么”；事理是指做事的道理和方法，即“怎么做”；人理是指人為的原因或道理。因此，必須綜合考慮物理、事理和人理三個(gè)要素，充分發(fā)揮人的主觀能動(dòng)性，以獲得問(wèn)題的最佳解決途徑。

地鐵施工項(xiàng)目屬于復(fù)雜的系統(tǒng)工程，作業(yè)中的安全影響因素具有量大、繁雜、多變等特點(diǎn)，各因素之間相互影響、相互滲透。從系統(tǒng)角度來(lái)看，施工安全因素融于一種以相對(duì)關(guān)系存在而形成的復(fù)雜系統(tǒng)中，從客觀存在的環(huán)境類(lèi)安全因素到施工管理類(lèi)安全因素再到施工中最為重要的人員類(lèi)安全因素，環(huán)環(huán)相扣，相互影響，與物理、事理、人理一一對(duì)應(yīng)。基于此，本文從物理、事理、人理三個(gè)維度構(gòu)建地鐵施工安全評(píng)價(jià)體系，旨在全面分析地鐵施工安全影響因素。

1.2 C-OWA 算子基本原理

王煜在序加權(quán)平均(Ordered Weighted Averaging，OWA)算子的基礎(chǔ)上提出精簡(jiǎn)計(jì)算過(guò)程、提高賦值可靠度的C-OWA 算子。為消除決策者主觀偏好，在對(duì)數(shù)據(jù)排序后進(jìn)行數(shù)據(jù)的組合賦權(quán)，以有效實(shí)現(xiàn)權(quán)重和數(shù)據(jù)相結(jié)合，最大限度地降低極值造成的負(fù)面效應(yīng)，確定指標(biāo)的最終權(quán)重。目前，C-OWA 算子被廣泛應(yīng)用于處理專(zhuān)家認(rèn)知極值、削弱專(zhuān)家認(rèn)知極端性等研究領(lǐng)域[11]。而地鐵施工安全評(píng)價(jià)普遍存在大量指標(biāo)泛化、指標(biāo)模糊性較強(qiáng)等問(wèn)題，尤其是對(duì)于指標(biāo)體系的修正和更改主要依賴(lài)相關(guān)行業(yè)專(zhuān)家的經(jīng)驗(yàn)。采用目前主流的賦權(quán)方法均難以消除專(zhuān)家差異性認(rèn)知帶來(lái)的極值性影響。因此，本文在地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)賦值中引入C-OWA 算子，基于專(zhuān)家的決策與判斷結(jié)果，公平、科學(xué)、有效地開(kāi)展數(shù)據(jù)賦權(quán)。

2 基于WSR 的地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建

地鐵施工的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境、技術(shù)要求、人員協(xié)調(diào)十分復(fù)雜，各因素間相互聯(lián)系、交叉作用。通過(guò)對(duì)天津地鐵6號(hào)線(xiàn)施工的設(shè)計(jì)方案、施工組織設(shè)計(jì)和類(lèi)似工程施工安全因素進(jìn)行收集和分析，利用 WSR 系統(tǒng)方法論，從物理、事理、人理三個(gè)維度分析地鐵施工安全影響因素，明確關(guān)鍵影響因素，構(gòu)建地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1所示。具體分析如下。

圖1 基于WSR的地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系

2.1 物理(W)維度

物理是指客觀存在于地鐵施工過(guò)程中的物質(zhì)或規(guī)律。主要包括施工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境因素及施工所使用的機(jī)械材料等，如施工作業(yè)環(huán)境、設(shè)備性能、自然災(zāi)害、材料質(zhì)量、沿線(xiàn)地質(zhì)條件、下穿管線(xiàn)分布、周邊構(gòu)筑物影響等。

2.2 事理(S)維度

事理是指根據(jù)“物理”的基礎(chǔ)，采取科學(xué)有效的措施確保施工趨于最優(yōu)安全狀態(tài)，從而保障項(xiàng)目順利實(shí)施。主要包括施工管理制度和施工涉及的工藝技術(shù)等方面，如安全生產(chǎn)制度、工期延誤、安全監(jiān)控、事故預(yù)警、腳手架搭設(shè)情況、設(shè)備養(yǎng)護(hù)、洞內(nèi)運(yùn)輸情況、材料堆放及防水等。

2.3 人理(R)維度

人理指地鐵施工過(guò)程中涉及的各種人際關(guān)系及變化的過(guò)程，強(qiáng)調(diào)通過(guò)“人”的協(xié)調(diào)管理保證地鐵施工組織有序運(yùn)行。主要包括人員因素及施工中的組織協(xié)調(diào)等方面，如人員安全意識(shí)、管理層管理水平、施工人員技術(shù)水平、施工人員操作規(guī)范、組織安全及文化等。

3 基于C-OWA的地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系模型

3.1 基于C-OWA算子賦權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)具有模糊不確定性，而目前常用的賦權(quán)方法多基于專(zhuān)家差異性認(rèn)知，難以消除極值問(wèn)題。為避免在權(quán)重賦值過(guò)程中受主觀性影響導(dǎo)致結(jié)果失真，本文采用C-OWA 算子削弱主觀性影響的負(fù)面效應(yīng)。具體計(jì)算步驟如下。

3.1.1 建立初始評(píng)價(jià)矩陣

首先，通過(guò)問(wèn)卷形式邀請(qǐng)n名專(zhuān)家和地鐵相關(guān)人員對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)打分，分值區(qū)間為0～10分，得到初始評(píng)價(jià)矩陣A(a1,a2,…,an)；其次，按照從大到小的順序?qū)Τ跏荚u(píng)價(jià)數(shù)據(jù)排序，得到新評(píng)價(jià)矩陣B(b0,b1,…,bn-1)。其中，b0>b1>b2>…>bn-1。

3.1.2 確定加權(quán)向量

(1)

式中，j=0,1,2,…,n-1；n為專(zhuān)家個(gè)數(shù)。

3.1.3 計(jì)算絕對(duì)權(quán)重

(2)

式中，i=0,1,2,…,m；m為評(píng)價(jià)指標(biāo)數(shù)量。

3.1.4 計(jì)算相對(duì)權(quán)重

計(jì)算評(píng)價(jià)矩陣A的相對(duì)權(quán)重wi，公式如下

(3)

3.2 建立模糊綜合評(píng)價(jià)模型

模糊綜合評(píng)價(jià)法是通過(guò)定量和定性相結(jié)合分析模糊現(xiàn)象的主觀描述方法[12]。具體計(jì)算步驟如下。

3.2.1 確定評(píng)價(jià)等級(jí)

該模型分為5個(gè)評(píng)判標(biāo)準(zhǔn)，即Z1，Z2，Z3，Z4，Z5分別代表優(yōu)秀、良好、一般、較差、差。

3.2.2 確定模糊判斷矩陣

(4)

式中，x表示單維指標(biāo)的個(gè)數(shù)；y表示Z中元素的個(gè)數(shù)。

3.2.3 模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果

(5)

4 實(shí)例分析

4.1 項(xiàng)目概況

天津地鐵6號(hào)線(xiàn)二期工程項(xiàng)目正線(xiàn)全長(zhǎng)14.17km，建設(shè)范圍從梅林路站到咸水沽西站，正線(xiàn)共9站9區(qū)間，另有出入段線(xiàn)、主變電站及電纜隧道。車(chē)站總建筑面積18.08萬(wàn)m2，正線(xiàn)隧道區(qū)間總長(zhǎng)度11km，土方開(kāi)挖174.22萬(wàn)m3，盾構(gòu)掘進(jìn)(單線(xiàn))2.5萬(wàn)延長(zhǎng)米。項(xiàng)目施工范圍包含車(chē)站及區(qū)間土建工程、二次砌筑及設(shè)備區(qū)裝修工程、人防工程、主變電站及電纜隧道土建工程。

4.2 確定評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

同理，計(jì)算指標(biāo)A32～A35的絕對(duì)權(quán)重，得到ω32=7.125、ω33=7.343 8、ω34=9.375、ω35=7。將絕對(duì)權(quán)重歸一化，得到二級(jí)指標(biāo)權(quán)重ω3=(0.221 0，0.180 0，0.185 5，0.236 8，0.176 8)。地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重見(jiàn)表1。

表1 地鐵施工安全評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

4.3 計(jì)算模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣

通過(guò)相關(guān)專(zhuān)家調(diào)研結(jié)果，計(jì)算得到模糊綜合評(píng)價(jià)矩陣如下

計(jì)算一級(jí)、二級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)結(jié)果，公式如下

0.111 1，0.092 7，0.092 7)=(0.129 7，0.248 3，0.223 0，0.163 5，0.235 7)

歸一化處理后得到

按照隸屬度最大原則，得到

同理，得到其他指標(biāo)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果，如下

4.4 評(píng)價(jià)結(jié)果分析

根據(jù)隸屬度最大原則可知，天津地鐵6號(hào)線(xiàn)二期項(xiàng)目施工安全整體評(píng)價(jià)為優(yōu)秀。其中，物理和事理兩個(gè)維度評(píng)價(jià)均為優(yōu)秀，人理維度評(píng)價(jià)為良好。根據(jù)C-OWA算子求得的權(quán)重結(jié)果可知，物理維度是影響地鐵施工安全的主要因素指標(biāo)，其中，材料質(zhì)量、事故預(yù)警、施工人員操作規(guī)范三個(gè)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重較大，在施工階段應(yīng)密切關(guān)注。人理維度評(píng)價(jià)相對(duì)較低，因此，在實(shí)際施工管理過(guò)程中應(yīng)注重改進(jìn)人理維度。首先，提高施工作業(yè)人員、管理人員安全意識(shí)，定期召開(kāi)安全學(xué)習(xí)會(huì)議，開(kāi)展事故案例分析及相關(guān)安全培訓(xùn)；定期考核和檢查管理層監(jiān)管工作，并實(shí)施相應(yīng)的獎(jiǎng)懲措施；加強(qiáng)5G、大數(shù)據(jù)等智能監(jiān)控技術(shù)在地鐵施工安全管理方面的應(yīng)用，尤其需要加強(qiáng)對(duì)井下工作人員的監(jiān)控，切實(shí)保障施工安全。此外，應(yīng)密切關(guān)注施工人員生理和心理狀態(tài)，及時(shí)進(jìn)行相關(guān)人員的身體檢查和心理疏導(dǎo)；予以施工人員適度的薪酬激勵(lì)和充分的組織關(guān)懷，構(gòu)建獨(dú)具特色的企業(yè)文化，營(yíng)造安全、和諧的施工氛圍。

5 結(jié)語(yǔ)

為實(shí)現(xiàn)地鐵施工階段安全評(píng)估和管理，以天津地鐵6號(hào)線(xiàn)二期工程為例，建立地鐵施工階段安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并依據(jù)評(píng)價(jià)結(jié)果提出應(yīng)對(duì)措施。主要結(jié)論如下：

(1)結(jié)合WSR三維理論和施工現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際，識(shí)別出地鐵施工階段安全影響因素，構(gòu)建了多層次、相互聯(lián)系的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，豐富了該指標(biāo)體系的理論內(nèi)容和實(shí)踐意義。

(2)基于C-OWA 算子實(shí)現(xiàn)評(píng)價(jià)指標(biāo)組合賦權(quán)，極大地削弱了極值對(duì)結(jié)果產(chǎn)生的不利影響，進(jìn)一步降低了指標(biāo)的模糊性和不確定性，有效提升了指標(biāo)賦權(quán)的科學(xué)性。

(3)通過(guò)模糊綜合評(píng)價(jià)法對(duì)天津地鐵施工階段安全狀況進(jìn)行評(píng)估，研究結(jié)果顯示，該項(xiàng)目整體安全性達(dá)到優(yōu)秀水平，并指出主要安全影響指標(biāo)，為地鐵施工階段安全防控提供了新的思路。但是，本文缺乏針對(duì)性的改進(jìn)建議，在后續(xù)研究中應(yīng)深入專(zhuān)項(xiàng)措施研究，力求為地鐵施工階段安全提供更加完整、科學(xué)的管理保障。