基于层次分析法的水利工程施工风险识别及控制措施研究

吴洪擎

（滕州市河湖长制事务中心，山东 滕州 277599）

0 引言

对于水利工程项目而言，其施工方案的设计是基于对未来情况的预测，但是在实际实施过程中，随着施工活动的不断开展，内部以及外部的各项因素都是处于不断地变化之中，会对施工活动的正常开展造成影响。这些影响施工活动正常开展的各种内部或外部的因素，就属于施工风险的范畴[1]。施工风险影响水利工程施工活动的正常开展，会导致质量问题、安全问题以及进度问题等。

因为水利工程项目的施工活动具有一定的规律性的，而导致施工风险的因素同施工活动本身也有着密切的关系，所以施工风险的发生以及影响也是有一定的规律性的，是可以被预测的[2]。本文采用层次分析法对施工风险进行分析及识别，并提出相应的风险控制措施。

1 层次分析法概述

层析分析法是风险评估方法的一种，其本质上是一种层次权重决策方法。层次分析法主要是通过建立目标、准则、方法等层次模型，然后对于一个包含多个目标决策的难题加以分解，其首先是基于不同风险因素组成将问题加以分解，对于分解之后的问题再按照因素的隶属关系加以分解，通过划分为多个目标之后，再利用定性指标进行模糊量化计算，从而确定出层次单排序以及总排序，然后针对总目标确定相对优秀的决策[3]。

在应用层次分析法对问题进行分析和研究时，需要遵循基本的步骤，首先需要构建起递进的层次结构，在该步骤中，主要是将目标的决策划分为多个层次，主要是依据实现目标所需要的阶段进行划分，一般层次可以被划分为目标层、准则层和方案层。然后需要建立起相应的判断矩阵，建立判断矩阵的目的主要在于对同一层次内的各个元素的权重进行比较，一般以标度的形式反映两个元素相比较的重要程度，即可利用式（1）构建起相应的判断矩阵A。

式中：Kij——方案Li与Lj相比较而言的重要标度；

n——方案层元素个数；

m——准则层元素个数[4]。

在完成了判断矩阵的构建之后，即可进行层次单排序和一致性检验。在进行一致性检验时，需要引入一致性指标和随机一致性指标，将二者的比值作为确定矩阵是否通过一致性检验的标准。如果比值小于0.1，则表明判断矩阵通过一致性检验，否则需要对判断矩阵进行相应的调整。最后一步是进行层次总排序和一致性检验，在通过计算得到各个元素相对于目标层的权重之后，然后就可以对各个元素对目标影响的重要性进行总的排列，并对最终得到的结果进行一致性检验，从而保证最终结果的准确性[5]。

2 基于层次分析法的水利工程施工风险识别

2.1 工程概况

案例项目水电站位于四川省阿坝州金沙江流域，工程正常蓄水位85m，水库调节库容为1.02 亿m3，防洪库容为2.54 亿m3，总库容3.59 亿m3。该水利枢纽以发电为主，同时兼具防洪抗旱的功能。枢纽采用重力坝，坝体设计长度为98m，最大坝高58m。水电站装机容量为7800kW。水电站主要包括导流工程、大坝工程、厂房工程、尾水渠、升压站等工程。

2.2 评价指标体系的建立

结合项目的主要施工内容，同时考虑到便于进行整体分析，对该项目施工过程中的各项风险因素进行分析，建立起如表1 所示的风险指标体系。根据对已有水电站建设过程的分析发现，围堰工程、基础工程、坝体工程、发电系统、施工技术、自然环境是对水电站施工造成影响的重要因素，其中围堰工程、引水工程、基础工程、坝体工程、发电系统是水电站的主要组成部分，施工活动主要围绕这几个部分展开，而施工技术、自然环境也是影响施工活动正常开展的重要内部因素和外部因素，故选择上述指标作为准则层。同时对于准则层的每一个因素，还有相应的更为具体的风险因素，故依据指标层建立相应的方案层。

表1 水电站工程施工风险因素指标体系

2.3 水电站施工风险评价

为构建起水电站施工风险的判断矩阵，引入了1-9标度法来对单层内部以及层次间各个风险因素的重要性进行比较，通过引入1-9 标度法，能够定量地对于各个元素之间的重要性进行比较，从而便于判断矩阵的构建。在引入1-9 标度法后，为了有效地对该水电站的施工风险进行评价，首先构建起了目标层和风险类型层的判断矩阵，见表2。

表2 总风险层对于风险类型A-S判断矩阵

对于表2 矩阵，经过计算其最大特征根λmax=6.26，其一致性指标CI=-0.12，经过查表得到其随机一致性指标RI=1.32，则该判断矩阵的检验系数-0.02，由于CR=-0.02 ＜0.1，因此表明上述矩阵具有良好的一致性。

同理，再针对准则层和方案层构建判断矩阵，见表3～表5。

表3 准则层对于方案层S1-C判断矩阵

对于表3 的矩阵，经过计算其最大特征根λmax=2.99，其一致性指标CI=-0.005，经过查表得到其随机一致性指标RI=0.58，则该判断矩阵的检验系数CR=-0.008，由于CR=-0.008 ＜0.1，这表明表3矩阵具有良好的一致性。

按照上述方法可计算得到表4 的判断矩阵的检验系数CR=0，表明该矩阵也具有良好的一致性；

表4 准则层对于方案层S2-C判断矩阵

按照上述方法计算得到表5 的判断矩阵的检验系数CR＜0.1，表明该矩阵均具有良好的一致性。

表5 准则层对于方案层S3-C判断矩阵

2.4 结果分析

根据前述判断矩阵的构建，不难得到层次内部以及层次之间各个指标的权重，从而表明了不同指标风险的相对高低，其中准则层的权重计算结果见表6，方案层的权重计算结果见表7。

表6 准则层风险因素权重

表7 方案层风险因素权重

通过上述计算不难发现，对于准则层，该项目最为重要的风险因素是基础工程、坝体工程和施工技术。而对于具体的风险因素，最为重要的因素是两段坝的浇筑，其次是基础工程中的止水阻渗、坝基以及护坡。为了有效地保证施工质量，应根据上述分析结果对这些风险因素加以控制。

3 水利工程施工风险控制措施

3.1 大坝施工控制措施

通过上述分析可知，大坝的施工质量对于整个水电站的施工质量有着至关重要的影响，也是较易产生质量风险、安全风险的施工环节，因此大坝的施工质量不容忽视。对于该项目而言，大坝采用大体积混凝土坝体，在施工前，必须要注重对施工方案的合理设计；在进行混凝土浇筑时，必须要预先将钢筋绑扎到位、模板安装到位、预埋件设置到位，并且对于仓位进行全方位地清理，保证仓面的清洁；在浇筑过程中，必须要注重对于大体积混凝土温度的控制，合理地采用铺设冷水管、预冷混凝土等措施降低大体积混凝土的温度，避免温度应力的产生对大坝混凝土的质量造成影响；对于混凝土浇筑的分层也须严格按照施工方案进行，同时在实际施工过程中根据施工现场的具体情况进行相应的调整，确保大坝混凝土浇筑密实、振捣到位。这些措施能有效地控制因大坝施工因素导致的施工风险。

3.2 基础工程施工控制措施

在该项目中，基础工程除了传统意义上的大坝基础之外，还包含了止水阻渗工程、上护坡工程和下护坡工程，也就是说基础工程施工控制的面更广，施工难度更大。因此在施工过程中，必须注重质量的控制，避免因基础工程质量问题使得整个水库工程的施工风险增加。由于该项目的蓄水位和坝高都相对较高，所以在进行基础工程施工过程中，必须要保证上护坡工程和下护坡工程的质量。该项目上护坡和下护坡均采用混凝土护坡，在进行护坡施工时，首先必须要注意保证坝坡的平整，严格按照设计的坡比做好削坡、回填、碾压等施工步骤，同时还需要确保坡面的密实度，并根据坝体平顺的要求，可以采用临水面削坡、背水面加覆土方的方式进行施工。其次，在对混凝土护坡进行浇筑过程中，必须严格防止混凝土出现离析、泌水等问题，尽量地将运距和运输时间缩短，在浇筑过程中必须保证周角的盈实。同时，在进行坝基施工时，必须保证基岩的完整，避免因基础的挖掘对基岩造成破坏。

4 结束语

本文主要利用层次分析法对于水利工程的施工风险进行了分析，结合水电工程实例建立起相应的评价指标体系，对其施工风险进行评价，并依据评价的结果，对施工风险加以识别。

本文针对大坝施工和基础工程施工等两个主要影响因素提出了相应的控制措施：（1）大坝施工前作好施工方案的合理设计，施工过程做好各环节的施工质量控制，确保大坝混凝土浇筑密实、振捣到位，从而有效地控制施工风险；（2）由于该项目的蓄水位和坝高都相对较高，基础工程施工过程须保证上护坡和下护坡工程的质量，另外，还要保证基岩的完整。

总之，对以上主要施工风险因素进行控制，可有效地保障施工人员的安全以及水利工程建设活动的正常开展。