Risk Analysis of Deep Foundation Pit Engineering Based on Equal Risk Map and Fuzzy
Comprehensive Evaluation Method
郁琪 YU Qi
（兰州交通大学土木工程学院，兰州 730070）
（College of Civil Engineering，Lanzhou Jiaotong University，Lanzhou 730070，China）
摘要：深基坑工程施工环境复杂、技术难度大、管理协调度高，不确定的风险因素繁多。本文采用专家调查法建立风险层次结构图，运用等风险图法、层次分析法和模糊综合评价法，得到各风险指标的排序、工程风险程度和水平，为整个工程提供做出事前控制建议。
Abstract: The construction environment of deep foundation pit engineering is complex, the technical difficulty is big, the management coordination degree is high, the uncertain risk factors are various. In this paper, an expert survey method was adopted to establish the risk level structure diagram, and the equal risk map method, the AHP and fuzzy comprehensive evaluation method were used to obtain the sequence of risk indicators, the degree and level of engineering risk, to provide advice for the beforehand control of the whole project.
关键词: 深基坑；等风险图；模糊综合评价法；风险分析
Key words: deep foundation pit；equal risk map；fuzzy comprehensive evaluation method；risk analysis
中图分类号：TU753 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2019）01-0072-03
0 引言
深基坑工程施工过程隐蔽性高，技术和信息复杂多样，设计、勘察、计算难度高，施工不确定性大，容易带来严重的安全隐患和威胁[1]。深基坑工程面临的各种不确定因素较多，难以进行定量评估[2]，不能进行一致性评价，因此，进行风险评估时采用模糊综合评价法，适用于深基坑这种多因素的风险性工程[3]，进行科学有效的评价。
1 等风险图法原理
在二维坐标中，以x轴表示风险发生的概率p，y轴表示风险发生时造成的损失q，风险量r是对风险的量化表示，其大小为r=∑pi·qi，将各坐标点描绘到坐标系中，并用曲线连接便得到等风险图[4]。
2 变量估计
2.1 风险因素发生的概率p的估计
拟定n个风险因素，构成风险因素集A，AT=（A1，A2，…，An），针对每个因素Ai的评语集合设为K：K=（k1，…，k5）=（0.1，0.3，0.5，0.7，0.9）[4]，对应风险因素发生的概率：K=（很小，较小，一般，较大，很大）。
采用专家评价法，依次对Ai打分，得到影响程度评价矩阵C：
■
列向量A中每个风险因素Ai权重ω=（ω1，…，ωn），可由层次总排序得出，然后可以得到Ai相对于目标层的综合权重，因此：■。
2.2 q的模糊综合评估
2.2.1 结合AHP法，采用1-9标度法比较，形成各层次的比较判断矩阵。
2.2.2 层次单排序与一致性检验。
①计算每行所有元素几何平均值：
■
②将wi归一化处理，得到■
③计算判断矩阵最大特征根：
■
④一致性检验。
1）计算一致性指标：■
2）计算相对一致性的指标：CR=CI/RI。
3）一致性判断。当n≥3时，CR的值越小越好，一般认为CR≤0.1时，判断矩阵的一致性就达到满意的程度[4]。否则重新比较，直到满足一致性要求。
2.2.3 层次总排序与一致性检验。最下层各因子相对最高层的权重Hj：■
总层次的一致性检验公式为：
■
2.2.4 建立因素论域和评语论域之间的模糊判断矩阵R，对模糊综合评价矩阵V（V=XR）进行归一化处理，可得到V'=（V1，V2，V3，V4，V5），则q为：
■
3 方法应用
3.1 指标体系构建
拟建工程为中国建行某标段工程项目，基坑长125.4m，最宽达67.2m，开挖最深16.55m。工程宏观风险采用专家调查法和模糊综合评价法评估[3]，整理后归纳成涵盖环境、勘察、设计、施工与管理5个主要指标及20个下属指标的层次结构模型，如图1所示。
3.2 工程项目风险发生的概率分析
将风险因素列向量设为A，对Ai的评价标准集合设为K，由专家评价法得出影响程度评价矩阵Cij，如式（1）所示。
由层次总排序，得到各风险因素相对于目标层的综合权重：ω=（ω1，ω2，…，ω20）=（0.0043，0.0226，0.0115，0.0038，
0.036，0.0183，0.0047，0.0091，0.1866，0.0624，0.0279，0.2321，0.0954，0.0847，0.0458，0.0292，0.0129，0.0683，0.0352，0.0092）
由以上数据可以得出风险发生的概率为：
■
3.3 考虑这些风险发生时的影响程度
3.3.1 层次单排序及一致性检验
利用1-9标度法，构造目标层（A）与中间层（B）的判断矩阵A-B，中间层（B）对措施层（C）的5个判断矩阵，例如表1。
■
3.3.2 层次总排序及一致性检验
■
其他计算结果同理。
总排序一致性检验：
■■
■
■
则，■
所以一致性满足要求。
3.3.3 针对B层风险因素的模糊判断矩阵为：
■；
■；
■；
■；
■
则 B层次的模糊子集为：
■（0.2714，0.3，0.3，0.2，0.1）
■=（0.1，0.2，0.4，0.2681，0.1）
■=（0.1，0.2，0.4，0.2255，0.2）
■=（0.1，0.195，0.4，0.3，0.2）
■=（0.2800，0.3，0.4，0.2，0.1）
即■；归一化处理得
■
则：■
=（0.1256，0.1777，0.3345，0.2509，0.1777）
将V归一化得到V'为：
V'=（0.1178，0.1666，0.3137，0.2353，0.1666）
■
则，此次深基坑工程的风险量为：
■
3.4 结果分析
计算结果对照风险等级评价一般标准[5]，该深基坑工程的风险量处于高风险水平，工程所考虑的因素若发生，工程可能受到较高程度的风险威胁。
■
4 结论
本文通过风险识别，建立风险层次结构图，采用等风险图法进行评估，再运用层次分析法和模糊综合评价法得到工程风险程度和风险水平，并结合工程实例，进行了实际运用研究，证实了该办法的实际可行性。在工程开始正式实施之前，对可能发生的风险事件进行预先识别、分析和判断，以便于能提前加强监督和防范，尽可能地做好事前规划和控制，降低风险事件发生的概率和影响。
参考文献：
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[2]张胜昔，陈为公，王会会，李萌萌.基于G-FAHP的深基坑施工风险评价[J].土木工程与管理学报，2016，33（05）：104-109.
[3]张跃，邹寿平．模糊数学方法及其应用[M].北京：煤炭工业出版社，1992．
[4]时伟，王永祥.基于等风险图和模糊综合评价法的投标报价风险分析[J].建筑管理现代化，2009，23（01）：82-85.
[5]刘腾飞，鹿中山.深基坑工程风险识别与模糊综合评价[J].工程与建设，2012，27（1）.
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