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摘要：轨道交通建设过程中存在诸多不确定性因素，面临多种风险，轨道交通建设强调进行风险管理，而风险评估是轨道交通工程风险管理的主要环节，是进行决策分析的基础。本文介绍了轨道交通风险评估的基本概念、国内外研究现状以及近年来主要应用的几种风险评估方法，着重介绍了模糊层次分析法，最后对上述方法在宁波轨道交通二号线施工阶段风险评估中的应用进行了分析。
关键词：轨道交通；风险评估方法；层次分析法
Risk Assessment Method and Application of Urban Rail Transit Construction
He Shan
（Ningbo Rail Transit Group Co.，Ltd.，Ningbo 315012，China）
Abstract：There are many uncertainties in the process of rail transit construction，facing a variety of risks，rail transit construction emphasizes risk management，risk assessment is the main link of rail traffic engineering risk management，is the basis of decision analysis.This paper introduces the basic concept，rail transportation risk assessment research situation at home and abroad in recent years，the main application of several risk assessment methods，focuses on the fuzzy analytical hierarchy process，and finally the application of the method in the construction of Ningbo rail transit line two phase risk assessment were analyzed.
Keywords：Rail transit； risk assessment method； analytic hierarchy process
1 引言
随着我国城镇化建设的加速发展，城市人口的迅速增长，造成了交通拥堵、环境污染等一系列的问题，使得城市轨道交通建设迫在眉睫。以宁波为例，轨道交通规划线网全长247.5km，其中城区内规划线网长达177.4km。大规模的工程建设，尤其是在城区内建设，必然存在高风险。同时，轨道交通工程涉及深大基坑及隧道，存在工期长，技术复杂，地质条件及周边环境复杂等制约因素，因而对轨道交通工程全面系统的风险评估难度较大。本文先对风险评估的基本理论作简要介绍，再对目前国内外关于风险评估的现状和方法进行全面分析，最后以宁波轨道交通二号线的施工阶段风险评估作为实例介绍风险评估的具体应用。
2 风险评估基本理论
风险的定义：风险是工程活动产生不良后果的可能性。决定风险的两个因素为风险发生的概率和造成后果的损失程度。通常用p表示风险事件发生的概率，用c表示风险发生造成的损失程度，风险通常表示为风险发生的概率与风险发生损失程度的乘积，数学式表达为R=p×c[1]。通过该表达式可以可以发现，R值为定量分析，但每一种风险发生的概率和损失程度的关系为定性分析。风险评估要求对工程风险所构成的风险因素进行分析和评价，以得出对风险控制的最优措施。其中风险分析是对风险因素以界定、辨识和估计、风险评价是对风险分析得出的风险因素以评定、排序和决策。
3 地铁风险评估研究现状
3.1 国外研究现状
工程风险评估研究起源于20世纪中叶，主要应用于工业与民用建筑、公路桥梁领域，地下工程领域的风险评估研究起步较晚。在风险评估研究中首先取得突破的是风险分析应用研究，自20世纪70年代起，风险分析理论逐步建立，并主要集中于风险的定性研究，后期才逐步开始风险定量的研究工作。
美国麻省理工大学的Einstein 教授提出了隧道与地下工程风险分析应考虑的重点问题；B.Nilsen对海底隧道的复杂地质风险进行了研究，提出了风险框架图；国际隧道协会Heinz•D对海底隧道及穿山隧道风险评估进行了研究[2]。
在风险评估应用研究领域，Sturk、Olsson、Johansson三位学者提出了风险评估及决策的方法，有故障树法、专家调查法，并应用于公路隧道风险评估；Sturk还提出了以风险概率和统计分析为依据的决策与风险分析系统，应用于斯德哥尔摩环形公路隧道工程；Clark采用风险指数评估法对西雅图地下线网工程的地质、合同、设计及施工风险进行了风险评估；Soren Degn Eskesen等学者对风险评估模式进行了深入的研究探讨。Inge Trijssenaar，Gabriel Alexander Khoury，Menso Molag合作编制了《欧洲隧道安全指南》（2007），通过对欧洲隧道工程调查，提出了风险控制及风险事故处理。这些风险管理规范标准对我国风险管理研究开展有重要的参考作用。
3.2 国内研究现状
我国风险评估研究开始于20世纪70年代，但发展缓慢，直至90年代才开始迅速发展。同济大学的丁士昭教授最早在地下工程领域开始风险评估研究，对上海地铁一号线的风险管理及保险模式进行了深入研究，丁士昭与上海启明软件合作研究的PMIS-SM系统，是采用生命周期法开发的辅助大型地下工程建设工具。香港的L.Mcfeat-Smith提出了复杂地质隧道工程的风险评估模式，根据发生频率对风险进行分级[3]。
同济大学的李永盛于2002年完成了上海沪崇隧道风险评估，总计完成17项专项研究，涉及规划、施工、环境保护、运营等，首次在大型地下工程项目中进行系统的风险评估研究。黄慷，杨林德等于2004年运用可靠度理论对盾构隧道管片耐久性风险进行了研究[4]。陶履彬于2004年对长江口跨江桥隧方案的技术可行性进行了风险分析研究。陈龙于2004年提出了风险值与风险指标两个评价标准，对德尔菲进行了改进，并对软土地区的隧道施工风险事故概率及损失进行了深入分析。
国家部委发布的《关于进一步加强地铁安全管理工作的意见》、《地铁与地下工程建设技术风险控制导则》、《铁路隧道风险评估暂行规定》、《地铁及地下工程建设风险管理指南》，《城市轨道交通地下工程建设风险规范管理》，对我国地下工程建设风险管理工作有规范和指导作用[5]。
4 地铁工程风险评估方法
目前风险评估研究主要集中于对不确定性理论、概率、统计、决策等理论的运用，以对风险进行定量、定性、定量定性相结合的分析。
4.1 定性的风险评估方法
定性风险评估主要应用于信息缺乏的条件下，即项目建议书、可行性研究阶段，使用定性分析的方法对工期、费用、环境风险做出判断并提供决策参考，是常用的风险评估方法。地下工程常用的定性分析方法有：专家调查法（含德尔菲法Delphi）、后果分析法（FMEA）等。
4.2 定量的风险评估方法
在工程资料相对丰富的条件下，即勘察、设计、施工和运营阶段，可以采用定量的风险评估方法。通过定量分析，能够量化风险，利于风险的对比分析，更加科学、客观、严谨。地下工程常用的定量分析方法有：层次分析法（AHP）、蒙特卡罗法（随机模拟法）、神经网络法、风险图法等。
4.3 综合风险评估方法
综合风险评估方法主要应用于大型工程项目施工阶段，通过使用两种以上的风险评估方法，以达到客观评定工程风险的目标。常用的分析方法有：故障树法（FTA）、事件树法（ETA）、风险评价矩阵法，以及改进后的方法，如：专家信心指数法、模糊事故树分析法等。
4.4 模糊层次分析法（FAHP）
层次分析法（AHP，The analytic hierarchyprocess）是美国匹兹堡大学Saaty教授于20世纪70年代提出的定性定量相结合的分析方法。该方法的特点为将定性的因素定量，并在定量过程中减少干扰因素的影响，使评价结果更接近实际情况[6]。
但层次分析法中，对于最底层因素层中各因素的风险发生概率以及风险损失难以一个精确的值。由此，专家调查法在评估层次分析模型中最底层各因素的发生概率和损失上得到了较好的应用。对于不确定性的问题通常可用模糊数或一组区间来进行表示，因而针对存在大量不确定因素的工程项目来说，模糊层次分析运算是一种较好的分析的工具。
模糊层次分析法的应用步骤如下：
作为单因素评价集，构成二级模糊综合评价的单因素评判矩阵，同样由对应的权重向量与单因素评价矩阵经由矩阵运算得到二级模糊综合评价结果。用同样的方法逐级往上计算，直到得出总目标的风险发生概率评价和风险损失评价。
5 FAHP法在宁波地铁二号线中的应用
5.1 轨道交通二号线工程概况
宁波轨道交通二号线为宁波栎社机场至宁波镇海的西南方向至东北方向的骨干线路，经鄞州、海曙、江北、镇海区，其中石碶站、轻纺城站、客运中心站、宁波火车站站、鼓楼站、汽车市场站等周边建筑物、管线密集、车流繁忙，施工风险较大。
基于WBS-RBS方法建立工作风险耦合矩阵，结合FAHP法对二号线全线的风险因素、风险事件及损失程度进行了评估，对各工点、各区段存在的风险等级进行了评价，提出了相应的风险处置和防范措施。
5.2 轨道交通二号线施工阶段风险因素的确定
通过对二号线工程资料的分析研究，以及对现场情况的调查了解，确定施工期各车站、区间的主要风险因素有以下几点：
1）地质条件：软弱土层、砂层、地下潜水、承压水。
2）附近河流、湖泊。
3）周边建筑物、构筑物、管线、道路。
4）施工环节风险：如基坑围护结构渗水、坑底隆起、盾构进出洞。
对轨道交通二号线风险评估从工程结构安全与工程环境安全两方面进行风险评估，首先进行风险辨识、并建立WBS-RBS风险耦合矩阵，采用模糊层次分析法确定各层次指标权重分值，最后得出工点评估结果。
5.3 施工阶段风险评估结果
宁波轨道交通二号线总计为18个车站及22个区间，风险评估结果如下表：
（1）通过上述综合评判结果，丽园南路站、云霞路站及正大路站二期三个车站的风险等级标准为二级，风险接受准则为不愿接收，此类风险较大，需采取风险处理措施降低风险等级并加强防范、监控措施，且满足降低风险的成本不高于风险发生后的损失。
建议在施工过程中加强基坑围护结构变形的控制，并在坑底加固外，对关键位置（基坑阴角、阳角、标准段中部）基坑底部以上软弱土层高度再进行局部土体加固。基坑内第一道支撑采用混凝土支撑形式。
（2）除丽园南路站、云霞路站及正大路站二期以外的车站及所有区间的风险等级标准均为三级，风险接受准则为可接收，不需采用风险处理措施，但注意监测。
建议加强对施工过程中风险的监测监控，并对发生概率较高的风险采取预防应急措施。
6 结论
（1）本文对地铁风险评估的研究现状进行了调查，对目前风险评估的几种方法进行了分析，重点对层次分析法进行了介绍。
（2）通过模糊层次分析法对宁波轨道交通二号线工程进行了施工阶段的风险评估，并得出了车站与区间的风险分值，根据风险分值等级提出了车站和区间的风险控制建议。
参考文献：
［1］中华人民共和国住房和城乡建设部，中华人民共和国国家质量检验检疫总局．城市轨道交通地下工程建设风险规范管理[S].北京：中国建筑工业出版社，2011.
［2］C•B•Chapman，Risk Analysis for Large Projects：Models，Methods，and Cases，John，Wiley&Sons Inc 1 987，02.
［3］毛儒.隧道工程风险评估[J].隧道建设.2003，2：4- 6.
［4］王岩，黄宏伟.地铁区间隧道安全评估的层次一模糊综合评判法[J]，地下空间，2004，24（3）：301- 305.
［5］中华人民共和国建设部．建质[2007]254．地铁与地下工程建设风险管理指南．北京：中国建筑工业出版社，2007.
［6］王莲芬，许树柏．层次分析法引论[M]．北京：中国人民大学出版社，2012.
［7］Horcik，R.Solution of a system of linear equations with fuzzy numbers[J].Fuzzy Sets andSystems.2008，159：1788-1810.
[8]何新贵.模糊知识处理的理论与技术（第一版）[M].北京：国防工业出版社，1994.
作者简介：
张喜（1985）男，工程师，主要从事轨道交通工程施工技术，
论文作者:张喜1,何浪泓2,何山3,方懿2,孙浩2
论文发表刊物:《基层建设》2017年第32期
论文发表时间:2018/1/24
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