风险识别是风险评估、分析的前提和基础,全面、客观、准确的风险识别,有利于提高评估和分析结果的准确性.参考《城市综合管廊工程技术规范》(GB50838—2015)和相关文献,结合地下综合管廊工程特点,从全寿命周期角度入手,归纳整理风险因素,确定4个一级指标和32个二级指标,最终得出风险指标体系^[2-8],如表1所示.

表1 地下综合管廊全寿命周期风险指标体系及调查问卷原始数据汇总表
Tab.1 Life-cycle risk indicator system of underground comprehensive utility tunnel and original data summary of questionnaires

本文主要研究地下综合管廊建设过程中的风险因素及其重要程度,计算相关权重,实现风险分析.为保证研究结果的有效性,采用问卷调查法对相关人员进行调研,获取可靠资料.问卷包括四个部分:导言、被调查者基本信息、风险因素重要性打分、开放性问题.其中,第三部分为问卷的核心部分,分值设计和打分标准为:非常不重要计1分,比较不重要计2分,一般重要计3分,比较重要计4分,非常重要计5分,且该部分对风险因素进行了解释说明,保证被调查者对风险因素的理解和认知保持一致; 开放性问题主要针对问卷存在的不足提出意见或建议.

采用现场发放方式,共计发放问卷120份,回收107份,删除有明显规律和严重缺项的问卷9份,得有效问卷98份,有效回收率81.67%.从被调查者基本资料来看(如表2),被调查者受教育程度相对较高,对地下综合管廊风险因素理解无障碍,数据来源相对合理.

在问卷数据使用前,为保证其有效性,需进行可靠性检验.Cronbach's Alpha系数,即α系数是目前最常见的检验数据可靠性的方法,本文沿用此方法.α系数的取值范围为0～1,取值越大,则问卷数据内部一致性越大,可靠性越高.一般认为,当0.7<α<0.9时,问卷数据高度可信.采用SPSS 20.0计算α系数,经计算,地下综合管廊全寿命周期4个阶段的α系数分别为0.795、0.801、0.833、0.786,均大于0.75,故可靠性较高,可用于下一步的风险评估与分析.对问卷原始数据进行汇总,汇总结果如表1所示.

地下综合管廊全寿命周期风险的层次结构体系可划分为A、B、C三个层次,其中,A为目标层,代表地下综合管廊全寿命周期风险; B为一级指标层,即为地下综合管廊全寿命周期4个阶段的风险; C为二级指标层,共包含32个风险因素; 层次结构体系图如表1所示.

由表1可得地下综合管廊全寿命周期风险指标的评价得分均值情况,用于构建优先判断矩阵M=(m_ij)_n×n.优先判断矩阵的确定采用三标度法,即0代表A比B差,0.5代表A与B相等,1代表A比B优.构建模糊一致性判断矩阵L=(l_ij)n*n,求行和l_i=∑ⁿ_j=1m_ij,利用转换公式l_ij=(l_i-l_j)/2n+0.5,将优先判断矩阵转换为模糊一致性判断矩阵.构建互反型判断矩阵E=(e_ij)_n*n,利用转换公式e_ij=l_ij/l_ji,即可将模糊一致性判断矩阵转换成互反型矩阵.

表2 被调查者资料统计
Tab.2 Statistics of questionnaires

采用行和归一化法,即可得出精度较低的排序向量权重,在此基础上,采用乘幂法计算精度较高的排序向量权重.利用叠代法求解方程E_n*nV=λ_maxV_n*1,其中E_n*n为互反型判断矩阵,λ_max为矩阵E的最大特征值,V_n*1为λ_max对应的特征向量; 取精度较低的排序向量权重W⁽⁰⁾为叠代初值V₀,将其与数值分析中的无穷范数运算相结合,进一步求出精度较高的排序向量权重W^(K),计算步骤具体如下:

(1)确定绝对误差ε=1/1 000,最大叠代次数N=10;

(2)确定特征向量的叠代初值V₀=(v₀₁,v₀₂,…,v_0n),则V₀的无穷范数‖V₀‖^∞=max{ v₀₁,v₀₂,…,v_0n };

(3)采用叠代公式{y_k=υ_k/‖υ_k‖^∞

y_k+1=Ey_k,求出特征向量v_k+1,进而求出其无穷范数‖V_k+1‖^∞;

(4)若‖V_k+1‖^∞-‖V_k‖^∞<ε,则‖V_k+1‖^∞为最大特征值λ_max,将V_k+1归一化处理,叠代结束,向量W^(K)= V_k+1即为排序向量权重; 否则,V_K=(V_K+1,1/‖V_K+1‖^∞, V_K+1,2/‖V_K+1‖^∞,…, V_K+1,N/‖V_K+1‖^∞)作为新初值,进行再次叠代.

经过四次叠代,将精度较低的排序向量转化为精度较高的排序向量:

W₀⁽⁴⁾=(0.267,0.084,0.495,0.154)^T,λ_max=‖V₄‖^∞=4.015;

W₁⁽⁴⁾=(0.276,0.128,0.595)^T, λ_max=‖V₄‖^∞=3.005;

W₂⁽⁴⁾=(0.302,0.086,0.150,0.204,0.113,0.065,0.048,0.033)^T,λ_max=‖V₄‖^∞=8.067;

W₃⁽⁴⁾=(0.167,0.031,0.027,0.068,0.036,0.128,0.078,0.031,0.060,0.106,0.020,0.060,0.014,0.017,0.041,0.046,0.068)^T,λ_max=‖V₄‖^∞=17.207;

W₄⁽⁴⁾=(0.084,0.495,0.154,0.267)^T,λ_max=‖V₄‖^∞=4.015.

由以上计算结果可知精度较高的排序向量权重值,从而可得地下综合管廊全寿命周期风险因素重要程度总排序,见表3.由表3可知,策划阶段和施工阶段风险因素在地下综合管廊全寿命周期风险中占据重要地位,二者权重之和占一级指标总权重的76.2%.在策划阶段风险中,C₃(缺乏相关政策、法规支持)为最突出风险因素,在二级指标排序和总排序中均排在第1位,则政策和法规支持在地下综合管廊建设中起至关重要的作用,国家及相关部门应出台相应政策,大力支持地下综合管廊建设.在施工阶段风险中,C₁₂(施工条件差)为最突出风险因素,在总排序中排在第2位,C₁₇(施工方案不合理或未得到有效执行)、C₂₁(设备进场检验、施工操作及保养不到位)也较为重要,在总排序中排第5和第6位.由此,在地下综合管廊施工过程中,必须确定科学、合理、有效、可实施性强的施工方案且严格执行,设备进场时须遵照检验标准进行检验,并规范施工操作及设备保养.

表3 地下综合管廊全寿命周期风险因素重要程度总排序
Tab.3 Total ranking of underground utility tunnel life-cycle risk factors accoding to importance

本文在参考相关文献和法规的基础上,结合我国地下综合管廊建设现状,选取综合指标权重大于3.0%的风险因素作为关键风险因素,则关键风险因素为:C₁(项目融资难度大)、C₂(地下空间和土地的使用权获取难度大)、C₃(缺乏相关政策、法规支持)、C₁₂(施工条件差)、C₁₅(施工方缺乏管廊施工经验)、C₁₇(施工方案不合理或未得到有效执行)、C₁₈(施工组织设计不合理或未得到有效执行)、C₂₀(材料进场检验及保管不到位)、C₂₁(设备进场检验、施工操作及保养不到位)、C₂₃(安全施工风险)、C₂₈(不可抗力风险)、C₃₀(收费方式选择 不合理或未进行及时调整)、C₃₂(运营责任不明确).构建关键风险因素集F={F₁,F₂,…,F_n},并对因素间的相互影响关系进行DEMATEL建模分析.

通过专家咨询法确定各关键风险因素间直接影响关系的有无,从而构造直接影响关系矩阵Z=(Z_ij)_n×n.若F_i对F_j有直接影响,则Z_ij=1,否则,Z_ij=0; 当i=j时,Z_ij=0.利用标准化公式X=Z

/(^max_1≤i≤n∑ⁿ_j=1Z_ij)=(x_ij)_n*n,对直接影响矩阵进行标准化处理即可得标准化影响矩阵,基于此,利用公式T=X(E-X)^-1,最终得综合影响矩阵T.其中,E为单位矩阵,X为标准化影响矩阵.地下综合管廊全寿命周期关键风险因素综合影响矩阵如表4所示.

表4 地下综合管廊全寿命周期关键风险因素综合影响矩阵
Tab.4 Comprehensive influence matrix of key risk factors for the life cycle of underground comprehensive utility tunnel

为进一步分析各关键风险因素间的影响关系,对各因素的被影响度R、影响度D、原因度U及中心度M进行计算.其中,影响度D_i=∑ⁿ_j=1T_ij,被影响度R_j=∑ⁿ_i=1T_ij,原因度U=D-R,表示该因素对其他因素的影响程度,若原因度大于0,则为原因因素,反之,则为结果因素; 中心度M=D+R,表示该因素在所有风险因素中的位置及作用大小,中心度越大,则位置越关键,作用越大.地下综合管廊全寿命周期关键风险因素综合影响关系如表5所示,因果关系图如图1所示.

地下综合管廊全寿命周期关键风险因素中的原因因素(原因度大于0的因素),按原因度排序为:C₁₅(施工方缺乏管廊施工经验)、C₂₈(不可抗力风险)、C₃(缺乏相关政策、法规支持)、C₂₀(材料进场检验及保管不到位)、C₂₁(设备进场检验、施工操作及保养不到位)、C₂(地下空间和土地的使用权获取难度大),这6项因素具有主动性,能影响其他风险因素且影响程度较大,对项目成败起决定性作用,属地下综合管廊全寿命周期基本风险因素; C₁₂(施工条件差)、C₁₇(施工方案不合理或未得到有效执行)、C₁₈(施工组织设计不合理或未得到有效执行)的原因度为0,表明这3项因素受其他因素的影响程度与影响其他因素的程度相当; 结果因素(原因度小于0的因素)排序为:C₂₃(安全施工风险)、C₁(项目融资难度大)、C₃₀(收费方式选择不合理或未进行及时调整)、C₃₂(运营责任不明确),这4项因素受其他因素影响较大,对地下综合管廊项目的成败及效益有重大影响,应予以重视.

表5 地下综合管廊全寿命周期关键风险因素综合影响关系
Tab.5 Comprehensive impact of life-cycle key risk factors of underground comprehenive utility tunnel

图1 地下综合管廊全寿命周期关键风险因素因果关系图
Fig.1 The causality diagram of life-cycle key risk factors of underground comprehensive utility tunnel