基于熵权法机械化施工工程临时道路修筑投资估算研究*

王道静 朱晓虎 殷 敏

（1.国网安徽省电力有限公司 合肥 230000）（2.国网安徽经济技术研究院 合肥 230000）

1 引言

输电线路工程施工是电网建设的重要内容，长期以来，架空输电线路工程建设以“人力为主、机械为辅”的常规施工方法，存在施工作业人员多、劳动强度大、作业危险性高、工程施工工期长、施工效率低、施工成本高等问题，部分施工方法未能充分考虑环境保护的要求，在新的形势下已经越来越不能适应特高压电网、智能电网大规模发展建设的需要［1］。全过程机械化施工，实现了线路工程建设向机械化方式的转变，全面降低工程建设中的人工投入和作业风险［2］。输电线路工程机械化施工包括临时道路修建、物料运输、基础开挖、混凝土施工、组塔施工、架线施工、接地装置敷设七项［3］。邵东亮（2016）分析了机械化施工成套技术的应用［4］。黄剑（2017）研究了输电线路全过程机械化施工设计优化［5］。大量线路铁塔塔位地形条件复杂，给施工物料的小运运输及施工装备进出场运输带来很多困难。因此，首先需要修筑临时施工道路，通过填平、拓展、碾平压实等手段对原有道路进行改造，修筑临时道路［6］。机械化施工的施工工艺发生的变化，必然引起相应的施工费用和相应的措施方案及成本投入的变化，与常规施工相比，机械化施工的措施费用投入显著增加，尤其是临时道路修筑费用。曾寿建（2016）对全过程机械化施工进行了经济性分析［7］。安徽省电力公司响应国家电网公司的号召，全面推进机械化施工工程，然而，现行的计价体系中仍未对临时道路修筑估算做出规定，导致项目在投资决策阶段的投资估算无法确定，而不同地质对应不同的临时道路修筑的施工方案，根据安徽省机械化施工工程临时道路修筑的原始数据，使用熵权法确定各施工方案在临时道路修筑工程中所占比重。进而根据各施工方案所需的费用估算临时道路修筑专项措施费。

2 熵权法的介绍

2.1 熵权法的原理

信息论中，信息熵是系统无序程度的度量，信息是系统有序程度的度量，两者绝对值相等，符号相反［8］。熵是信息论中最重要的基本概念，它表示从一组不确定事物中提供信息量的多少。在多指标决策问题中，某项指标的变异程度越大，信息熵越小，该指标提供的信息量越大，那么在方案评价中所取得的作用就越大，该指标的权重就越大；反之，某指标的变异程度越小，信息熵越大，该指标所提供的信息量越小，那么该指标的权重也就越小。根据各指标值的变异程度，利用信息熵计算个指标的权重［9］。

2.2 熵权法的基本思路

熵权法是根据指标变异性的大小来确定客观权重。

若考虑n个方案，m个指标的多指标决策问题的决策矩阵X=(xij)m×n。

首先，为了便于计算和优选分析，消除指标间由于量纲不同而带来比较上的困难，可利用标准化公式将决策矩阵X转变成为标准化决策矩阵R=(rij)m×n［10］。

2.3 熵权法的有关定义［11］

定义1（评价指标的熵值）：

在有n个被评价对象，m个评价指标的评估问题中，第i个评价指标的熵定义为

定义2（评价指标的熵权）：

在（m，n）评价问题中，第i个评价指标的熵权Wi定义为

由上述定义以及熵函数的性质可以得到如下熵权的性质［12］：

1）各被评价对象在指标i上的值完全相同时，熵值达到最大值1。熵权为0，这意味着该指标向决策者未提供任何有用信息，该指标可以考虑被取消。

2）当各被评价对象在指标i上的值相差较大、熵值较小、熵权较大时，说明该指标向决策者提供了有用的信息。同时还说明在该问题中，各对象在该指标上有明显差异，应重点参考。

3）指标的熵越大，其熵权越小，该指标越不重要，而且满足

2.4 熵值法确定各指标的权重具体步骤［13］

1）数据的数据化处理：

由于熵值法计算采用的是各个方案某一指标占同一指标值总和的比值，数据中有负数，就需要对数据进行非负化处理［14］。此外，为了避免求熵值时对数的无意义，需进行数据平移：

对于越大越好的指标：

对于越小越好的指标：

为了方便起见，仍记非负化处理后的数据为rij。

2）由 R=(rij)m×n计算第 i项指标下第 j个方案占该指标的比重 fij

3）求各指标的信息熵

根据信息论中信息熵的定义，第i个评价指标fi输出的熵：

4）确定各指标权重

根据信息熵的计算公式，计算出各个指标的信息熵为H1，H2，…，Hk。通过信息熵计算各指标的权重［15］：

3 用熵权法确定各施工方案的权重

3.1 临时道路修筑施工方案原始数据的整理

对安徽省内机械化施工的线路工程进行了现场数据收集，具体涉及到的工程依次为安徽宿州钱营孜电厂—埇桥220kV线路、安徽阜阳颍州-刑集220kV线路改造工程、釜山-护桥220kV线路工程等9项工程。九项机械化施工工程的总塔基数如表1。

表1 机械化施工工程总塔基数

不同施工阶段所用的机械化施工设备对路况的要求需对路面进行不同程度的修整，主要有四种情况：

1）现场有施工道路，若路宽、路基承载力满足机械通行要求，则进行路床整平；

2）若路宽、路基承载力不满足机械通行要求则按照机械通行要求及地貌对道路进行整平后铺碎石；

3）若整平后铺碎石无法满足要求则采取整平后铺钢板的施工方案；

4）若整平后铺钢板无法满足要求则采用整平后铺碎石再铺钢板的施工方案。

对机械化施工工程采取的临时道路修筑方案进行了统计，如表2所示。

表2 机械化施工工程临时道路修筑各施工方案修筑塔基数

因此，由以上两个表可以得出需要进行临时道路修筑的的塔基数占总塔基数的68%。

3.2 用熵权法求各施工方案的权重

1）建立决策矩阵 X=(xij)m×n，其中m=9，表示九项机械化施工工程；n=4，表示四种施工方案。

2）使用式（5）对数据进行标准化处理得到R=(rij)m×n；

3）使用式（6）计算第i项指标下第j个方案占该指标的比重 fij；

4）使用式（7）计算各施工方案的熵值Hi；

5）使用式（8）计算各施工方案的熵权Wi。

结果如表3，各施工方案比例图如图1。

表3 各施工方案权重表

3.3 根据确定的权重进行临时道路专项措施费用的估算

根据安徽省内的输电线路机械化施工工程的数据，测定每修筑长度100m，宽度3m的临时道路各施工方案所需的费用，如表4所示。

表4 220kV及以下输电线路机械化施工临时道路修筑定额水平测算表

根据经验，一般每基塔需要进行临时道路修筑长度为0.5km，宽度为3m，则临时道路修筑需要的专项措施费如表5所示。

表5 机械化施工一基塔临时道路修筑所需费用

最终一基塔进行临时道路修筑所需的费用估算公式为

计算结果为31056.219元。

所以在估算工程临时道路修筑估算时可以根据工程的总塔基数估计需要进行临时道路修筑的塔基数，根据得出的估算指标，求出临时道路修筑措施费的估算。

4 结语

使用熵权法确定了机械化施工临时道路各施工方案的权重，然后根据测定的定额水平，对机械化施工工程临时道路修筑专项措施费进行估算，采用熵权法充分利用客观数据所提供的信息来确定客观权重，去除主观性影响，发挥了熵权法确定权重具有客观性的优势，为投资决策阶段的工程决策提供了参考。