呼准鄂铁路有限责任公司 内蒙古呼和浩特市 010000
摘要：随着经济快速设规模不断扩大，隧道安全问题日益严峻、安全事故发生率越显严重，给国家和施工企业造成巨大的经济损失。结合隧道施工特点，掌握隧道施工的主要影响因素，建立动态的隧道安全评价指标和体系，研究事故发生的规律，保障隧道施工安全进行是当前需要重点关注和研究解决的重要课题。怎样运用层次分析法对隧道工程进行风险评估呢?
关键词：层次分析法；隧道风险；评估应用；
一、何谓层次分析法
层次分析法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。层次分析法是将决策问题按总目标、各层子目标、评价准则直至具体的备投方案的顺序分解为不同的层次结构，然后得用求解判断矩阵特征向量的办法，求得每一层次的各元素对上一层次某元素的优先权重，最后再加权和的方法递阶归并各备择方案对总目标的最终权重，此最终权重最大者即为最优方案。这里所谓“优先权重”是一种相对的量度，它表明各备择方案在某一特点的评价准则或子目标，标下优越程度的相对量度，以及各子目标对上一层目标而言重要程度的相对量度。层次分析法比较适合于具有分层交错评价指标的目标系统，而且目标值又难于定量描述的决策问题。其用法是构造判断矩阵，求出其最大特征值。及其所对应的特征向量W，归一化后，即为某一层次指标对于上一层次某相关指标的相对重要性权值。
二、层次分析法的基本步骤
1、建立层次结构模型。在深入分析实际问题的基础上，将有关的各个因素按照不同属性自上而下地分解成若干层次，同一层的诸因素从属于上一层的因素或对上层因素有影响，同时又支配下一层的因素或受到下层因素的作用。最上层为目标层，通常只有1个因素，最下层通常为方案或对象层，中间可以有一个或几个层次，通常为准则或指标层。当准则过多时（譬如多于9个）应进一步分解出子准则层。
2、构造成对比较阵。从层次结构模型的第2层开始，对于从属于（或影响）上一层每个因素的同一层诸因素，用成对比较法和1—9比较尺度构造成对比较阵，直到最下层。
3、计算权向量并做一致性检验。对于每一个成对比较阵计算最大特征根及对应特征向量，利用一致性指标、随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。若检验通过，特征向量（归一化后）即为权向量：若不通过，需重新构造成对比较阵。
4、计算组合权向量并做组合一致性检验。计算最下层对目标的组合权向量，并根据公式做组合一致性检验，若检验通过，则可按照组合权向量表示的结果进行决策，否则需要重新考虑模型或重新构造那些一致性比率较大的成对比较阵。
美国运筹学家T.L.s a a t y于2 0世纪7 0年代提出的层次分析法（AnalyticHierarchyProcess，简称AHP方法），是对方案的多指标系统进行分析的一种层次化、结构化决策方法，它将决策者对复杂系统的决策思维过程模型化、数量化。应用这种方法，决策者通过将复杂问题分解为若干层次和若干因素，在各因素之间进行简单的比较和计算，就可以得出不同方案的权重，为最佳方案的选择提供依据。运用AHP方法，大体可分为以下三个步骤：步骤1：分析系统中各因素间的关系，对同一层次各元素关于上一层次中某一准则的重要性进行两两比较，构造两两比较的判断矩阵；步骤2：由判断矩阵计算被比较元素对于该准则的相对权重，并进行判断矩阵的一致性检验；步骤3：计算各层次对于系统的总排序权重，并进行排序。最后，得到各方案对于总目标的总排序。
三、层次分析法在隧道工程风险辨识中的应用
以某隧道工程风险为例，隧道工程风险总的来说分为安全性风险和影响环境风险，而这两大风险下又可分为隧道涌突水、突泥、岩溶洞穴及充填物对隧道的危害、隧道顶部地表水源枯竭、隧道顶部地面塌陷和房屋裂损、围岩失稳、隧道洞口边仰坡失稳（滑坡、崩塌对环境影响）、正洞、平导、斜井弃碴场对环境的影响、煤系地层有害气体及采空区危害、岩爆、高温地热（含热泉）、隧道衬砌结构破损及其他风险共"12个基本风险。我们可按照上述AHP分解示意图建立一个隧道工程风险的三层次结构图（见图）。
层次结构图建立后，采用德尔菲专家咨询法，对智暴专家组各位有关隧道专业专家熟知背景材料的基础上，用层次分析法（AHP）作出安全性风险B1和影响环境风险B2相对于基本风险C1--C12的层次单排序的判断矩阵表（具体表略）。由专家咨询表经统计汇总后，求解各判断矩阵的最大特征根，并作了判断矩阵的一致性检验。在满足一致性检验基础上，获得了二个判断矩阵）B1-C、B2-C的相对重要性排序权值W1和W2和12个基本风险的相对重要程度排序，计算结果如图所示。
图隧道工程施工基本风险系统图
四、评估风险和控制风险
1.评估风险，对于岩石隧道工程施工中的风险通常使用概率法进行试验、资料统计与专家评估，评估工程中不同风险现象出现概率。概率评估相适应的统计与风险分析法主要包含定量的模糊性综合判定法、影响作用图标法、德尔菲判定法、概率树解析法。风险分析中的结果描述是其重要的构成部分，其实发生破损后采取补救策略基本性依据。该风险分析阶段中通常使用“事故树分析”与“如果、怎样”的风险分析方法。使用结果描述通常使用使用统一形式进行，例如“费用”可以直接明确的为决策者提供决策依据，其中费用可以描述环境破坏、社会效益、人员伤亡、工期延误等，但描述中存在一定的困难，在实际的风险分析中未必相适应和合理。评估风险时，对工程较为中要的指标进行分析最为重要，例如对工程施工费用、工期、质量等方面的风险因素进行分析，评估其发生概率和发生后将会导致的损失，有利于有效降低工程风险对工程造成的风险。根据工程中风险因素发生的概率进行随机组合，通过不同风险组合，分析不同情况下风险发生概率与造成损失状况，综合研究对象发生概率的分布情况，可以使用蒙特卡洛方法通过计算机对工程风险做仿真模拟分析。
2.控制风险。有效控制隧道工程中风险的方法主要方式是风险自留和风险转移。风险转移是通过购买保险和分包的形式将隧道工程施工中的风险通过第三方规避风险的方法。购买保险，是通过第三方保险赔付的方式消弱工程风险造成工程损失对工程方的最终影响，也即是工程风险发生后，工程方通过保险赔偿补偿工程风险造成的工程损失，从而使工程方受到的最终损失变小。风险自留，指的是利用相应的风范防范措施对工程中存在风险方面做相应的预防和保护，降低风险发生的概率。该种风险控制方法，主要是针对工程风险问题不太严重，对工程整体质量和稳定性不产生严重影响的情况下，通常使用该种风险控制方法前要进行合理、科学的论证。在风险控制论证中，要判定出工程风险自留控制具有科学性、经济性和可行性，必须在三者皆备的情况下才能进行风险自留式的风险控制策略。隧道工程施工中的地面下沉、墙面开裂等都可以采用该种风险控制方法来处理，从而帮助工程施工实现质量和经济价值的统一。
运用层次分析法对隧道工程进行风险评估能提高设计、施工技术，对风险的防范有积极的意义。施工管理人员风险意识淡薄、设计经验不足与起重吊装设备等成为高居榜首的风险因素。所以，一定要从思想意识上重视风险评估，积累经验，做好各方面风险预防与控制的措施，才能有效降低风险带来的损失。
参考文献
[1]杨育君.风险分析的方法在岩石隧道工程中的应用.中小企业管理与科技，2013.
[2]万小龙，王宏伟.岩石隧道工程风险浅析.岩石力学与工程学报，2015.
[3]李汉明，吴剑.风险分析方法在救捞工程中的应用探讨.2012.
论文作者:吕波
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2017年第24期
论文发表时间:2018/1/24
标签：风险论文; 隧道论文; 层次论文; 工程论文; 因素论文; 向量论文; 分析法论文; 《建筑学研究前沿》2017年第24期论文;