基于文献计量的地铁工程施工风险研究综述

王 丹教授 贾 倩

（辽宁工程技术大学 工商管理学院，辽宁 葫芦岛 125105）

0 引言

随着我国城市化进程的加快，新建地铁工程项目不断增加。事故发生往往源于风险的扩大与积累，由于地铁项目具有施工难度大、不确定性因素多等特点[1]，导致安全事故频繁发生。地铁事故的发生不仅改变项目工期和增加工程成本，还对周边环境及社会和谐造成不良影响，所以国内业界和学界都非常关注地铁工程施工风险管理问题的研究。

目前地铁工程风险管理领域的研究侧重于风险识别[2]、分析[3]及评估[4]等方面，但对该领域研究的综述类的文献较少，更鲜有采用文献计量法对该领域成果进行分析的文章，这不利于探索该领域的研究特征和发展趋势。基于此，借助CiteSpace和HistCite数据可视化分析软件，以Web of Science数据库的相关文献为基础进行文献计量分析，不仅有利于相关研究者和地铁工作人员较为全面地了解领域发展规律和研究前沿，也能为领域未来研究和施工风险管理实践提供一定的参考。

1 研究方法及数据来源

1.1 研究方法

应用Pritchard学者提出的文献计量法[5]，并综合使用CiteSpace软件和HistCite软件，绘制领域发展知识图谱，从国家—机构、期刊、作者和主题等方面进行地铁工程施工风险领域的定量化和定性化分析。研究中涉及的中介中心性用来反映节点在某一网络中重要程度[6]，中介中心性大于0.1的节点为网络的关键节点。

1.2 数据来源

数据来源于Web of Science 数据库，以主题“Subway Construction Risk”或“Metro Construction Risk”或“Subway Construction Safety”或“Metro Construction Safety”为检索内容，时间限制在2002年1月至2018年12月，共筛选出175篇文献。

2 文献计量分析

2.1 文献数量分析

统计发文数量并绘制折线图，如图1，可知：领域文献数量总体呈上升趋势，年均发文量为10篇。根据图1中折线变化趋势可以将领域研究分成3个发展阶段：2002-2011年间发文数量较少，为研究的初步探索阶段；2012-2014年间发文数量逐渐增加，为研究的上升阶段，说明学者开始关注该领域；2015-2018年间发文数量大幅度增加，为稳定研究阶段，表明该领域引起学者广泛关注。

图1 领域内发文量统计Fig.1 Statistics of publications in the field

2.2 国家/地区—机构分析

通过对文献中国家/地区—机构分析，有利于研究人员掌握该领域国际力量的分布情况，为国际间合作提供一定的参考[7]。因此，绘制本领域国家/地区与机构混合网络图，以反映领域内不同国家/地区和机构对该领域研究的发文及合作情况，其中：节点大小表示国家、地区或机构的发文数量，节点连线的粗细表示它们之间的合作强度[8]，如图2。可知：研究机构间存在一定的合作关系，但是同一国家的机构之间合作关系较强，而不同国家/地区间的合作研究不足，这主要因为研究样本文献中122篇（占69.7%）的作者来自同一国家，53篇（占30.3%）的作者来自不同国家。

图2 国家/地区与机构混合网络图Fig.2 Country/region and institution hybrid network

表1给出了发文数量最多的8个国家或地区的发文数量、中介中心性和被引数量。其中，发文数量和中介中心性由CiteSpace软件得到，被引数量由HistCite软件得到。中国大陆地区的发文数量（121篇）和被引数量（224次）最多，中介中心性（0.55）的值最大，表明中国大陆地区在领域合作网络中发挥重要作用，为该领域研究做出了重大贡献；虽然美国的发文数量与中国大陆地区差距较大，但是它的中介中心性和被引数量较大，说明美国的发文质量较高。表2给出了发文数量最多的8个机构的发文数量、中介中心性和被引数量。发文数量最多的机构是中国的华中科技大学，其次是美国的马里兰大学和中国的同济大学，但领域内发文数量和被引数量不为正相关关系，比如同济大学的发文数量多于波兰科学院，而被引数量却少于波兰科学院，说明机构发文不仅重视数量更要重视质量，以提高引用率。

表1 发文数量最多的8个国家/地区Tab.1 The 8 countries or regions with the largest number of publications

表2 发文数量最多的8个机构Tab.2 The 8 institutions with the largest number of publications

2.3 期刊分析

通过分析领域内的重要期刊和期刊收录文献的特点[9]，可以为学者投稿有一定指引作用。领域内被引数量最多的8个期刊的被引次数、发文数量和中介中心性，见表3。其中，被引次数和中介中心性由CiteSpace软件得到，发文量由HistCite软件分析得到。可知：领域内文章发表在71种期刊上，其中发文数量较多的期刊有Tunnelling and Underground Space Technology；Automation in Construction；Journal of Construction Engineering and Management和Safety Science等。而Tunnelling and Underground Space Technology和Automation in Construction两个期刊的被引次数和发文数量较大，且中介中心性大于0.1，说明两个期刊是该领域的重要期刊。

表3 被引数量最多的8个期刊Tab.3 The 8 most cited journals

图3 领域内期刊共被引时区图Fig.3 Timezone of journal citation in the field

另外，采用CiteSpace软件绘制期刊共被引时区图，如图3，从中可得本研究领域随时间的大致演化过程，该网络最初包括“Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering”、“Journal of Construction Engineering and Management”和“Tunnelling and Underground Space Technology”3个期刊，之后期刊数量不断增加，主要分成3类：第一类为地学类期刊，有“Computers and Geotechnics”、“Canadian Geotechnical Journal”和“Engineering Geology”等；第二类为管理科学类期刊，有“Safety Science”和“Reliability Engineering& System Safety”等；第三类为工程技术类期刊，有“Automation In Construction”、“Computer-aided Civil and Infrastructure Engineering”和“Journal of Management in Engineering”等。

2.4 作者分析

分析研究领域的学者并找到核心学者，不仅对该领域不断发展具有重要的推动作用[10]，也对初学者阅读文献给予指导作用。据统计，175篇文献的发表作者数量为456名，其中Zhang LM、Wu XG、Ding LY和Skibniewski MJ发文数量最多，他们的发文总量达到所有文献的47.4%，有82名作者的发文数量在2篇以上。虽然部分作者之间形成了一定的合作关系，但是从整体上看该领域的作者间知识交流和合作研究不足。因此，借助作者间的“隐形”合作关系来判断其在该领域的影响力。

对175篇文献的引用文献作者进行分析，采用CiteSpace软件绘制作者共被引网络图，如图4，其中节点大小表示作者的被引次数，节点间连线表示作者间的共被引关系[8]，即“隐形”合作关系。文献被引次数最多的8名作者的被引次数、发文数量和中介中心性，见表4。Ding LY和Zhang LM的发文数量和被引次数最多，中介中心性较大，表明二位学者在该领域具有较大的影响力。虽然Peck RB和Eskesen SD关于地铁工程施工风险研究的发文数量为零，但是两者的被引次数较多且中介中心性大于0.1，说明Peck RB[11]在第七届国际土力学与基础工程会议上发表的深基坑开挖与隧道施工研究文献和Eskesen SD[12]在《隧道和地下空间技术》上发表的隧道工程风险管理指南成果推动了该领域的不断发展。

图4 领域内作者共被引网络Fig.4 Author co-cited network in the field

表4 领域内被引次数最多的8名作者Tab.4 The 8 most cited authors in the field

3 发展脉络分析

3.1 研究主题分析

关键词作为文献的重要组成部分，其共现分析在一定程度上可以反映某领域的研究主题[13]。借助CiteSpace绘制关键词共现网络，如图5，图中节点大小代表关键词出现的次数，节点之间的连线表示两者共同出现的次数。通过对图5及文献标题的解读、文章内容的概览，分析地铁工程施工风险领域的研究主题。

在理论层面上，应用关联向量机理论、复杂网络理论、模糊理论、D-S证据理论和扎根理论等理论。

在方法层面上，使用的工具有贝叶斯网络、仿真法、数值分析法、蒙特卡洛模拟法、结构方程模型和问卷调查法等。

在内容层面上，领域研究主要包括风险识别、风险分析、风险评价、风险控制和风险预警等方面；部分学者主要从整体上研究地铁施工存在的各种风险，部分学者主要分析施工涉及的部分风险，比如开挖变形风险、地表沉降风险、盾构施工风险、临近建筑物及周边环境引起的风险等。同时，围绕研究内容，学者主要从管理和技术两个角度进一步研究，其中：从管理的角度出发，借助问卷调查、分析事故报告及查阅文献等手段识别地铁工程施工存在的风险，基于多学科的理论和方法构建数学模型来管理施工风险，并提出相应的措施以预防和降低风险；从技术的角度出发，借助新兴技术，如BIM和物联网技术，通过相应系统、程序和具体施工方案的实施，实现对施工风险的主动检查和控制，从而减少地铁事故发生。

图5 领域内关键词共现网络Fig.5 Keywords co-occurrence network in the field

可见，该领域的研究不断深入，涉及的理论和方法不断创新，网络中各节点互相联系，研究主题间具有一定的传承性。

3.2 发展趋势分析

关键词共现时区图表示文献关键词随时间的变化过程，借助时区和连线可以直观看出某领域发展过程中研究主题的演变[14]。2002-2011年各年发文数量低于5篇，对主题演变分析的作用不大，所以以2012-2018年文献为研究对象绘制关键词共现时区图，如图6。根据图6和文献内容，可以将领域研究分成2个阶段：2012-2014年为领域的初步研究阶段，借助一些方法、技术分析和评估地铁施工的部分风险（如地表沉降、施工变形和临近建筑物破坏风险等），建立风险系统实现施工风险的控制和预警；2015-2018年为领域的深入研究阶段，采用贝叶斯网络、云模型、D-S证据理论、复杂网络理论、BIM和物联网技术等多种工具研究地铁施工风险，对相关施工数据进行定性和定量分析，使得分析结果较为客观准确、符合工程实际，提出的风险识别系统、风险预警系统和综合风险评估程序等可以有效地控制施工风险，保证地铁工程建设的顺利完工。

图6 关键词共现时区图Fig.6 Timezone of keywords co-occurrence

可见，地铁工程施工风险领域的研究采用了多学科、多领域的方法，取得了许多成果，但是尚未达到成熟阶段，存在很大的发展空间，新的风险分析方法、风险管理系统优化、BIM和物联网技术等新兴技术的应用将成为领域未来研究方向。

4 结论

为了系统了解地铁工程施工风险领域的研究现状和发展趋势，采用文献计量对从Web of Science上收集的175篇文献进行定性和定量分析，得到如下的结论：

（1）领域发文数量整体呈上升趋势，表明该领域受到了学者的广泛关注，而且中国和美国为领域研究做出了较大贡献，但该领域的不同国家间合作交流不足。

（2）Tunnelling and Underground Space Technology和Automation in Con-struction是领域重要期刊，Ding LY和Zhang LM在该领域具有较大的影响力。

（3）领域研究内容不断深入，采用的理论和方法不断创新，研究主题呈现出一定的传承性。

（4）新的风险分析方法、风险管理系统优化、BIM和物联网技术等新兴技术的应用将成为领域未来研究方向。