李海陵

摘 要：高大模板支撐體系安全性評估是一個涉及多因素的系統(tǒng)工程，其評價指標(biāo)的科學(xué)合理選取直接影響到整體評價的結(jié)果。利用層次分析法構(gòu)造判斷矩陣，依據(jù)九標(biāo)度對層次間評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)性進(jìn)行量化。利用MATLAB計算判斷矩陣的最大特征值及其特征向量，符合一致性檢驗(yàn)后，再進(jìn)行模糊綜合評價。通過分析揚(yáng)州空港新城項目高大模板支撐體系評價指標(biāo)權(quán)重計算結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，研究結(jié)果能夠充分反映實(shí)際施工中高大模板支撐體系存在的問題，為高大模板支撐體系的安全措施提供了重要參考。

關(guān)鍵詞：高大模板;承插型盤扣式;支撐體系;層次分析法;判斷矩陣

承插型盤扣式支架作為高大模板工程[1]的支撐體系，在實(shí)際工程中的應(yīng)用越來越廣泛，但是它具有施工難度大、技術(shù)要求高、作業(yè)危險性高等特點(diǎn)，因而高大模板極易出現(xiàn)安全問題且后果比較嚴(yán)重。例如，2015年04月11日晚23時，河北省新樂市某在建商業(yè)樓在澆筑混凝土?xí)r模板發(fā)生坍塌，共造成5死4傷;2015年01月29日0時25分左右，江西省某大學(xué)體育館頂層澆筑混凝土?xí)r高大模板發(fā)生坍塌，事故造成1死18傷。2019年11月18日16時50分左右，徐州市龍山水泥有限公司水泥粉磨站擴(kuò)建項目二期工程，在澆筑+31.5米標(biāo)高層梁、板混凝土?xí)r，發(fā)生中心區(qū)樓面模板支撐系統(tǒng)坍塌事故，造成1人死亡，5人受傷，2020年1月5日15時30分左右，武漢市江夏區(qū)巴登城生態(tài)休閑旅游開發(fā)項目一期工程發(fā)生一起坍塌事故，事故造成6人死亡，5人受傷。由于現(xiàn)場施工程序多，影響高大模板坍塌原因很多，因此主要事故原因難界定。

經(jīng)調(diào)研現(xiàn)場施工發(fā)現(xiàn)，施工單位在高大模板施工方案編制嚴(yán)謹(jǐn)性、技術(shù)交底深入性、施工過程監(jiān)督全面性以及施工人員責(zé)任心等方面都存在不足，這些因素都潛在地影響高大模板安全性。由于揚(yáng)州市空港新城影視文旅產(chǎn)業(yè)基地項目G14地塊19座影棚主體結(jié)構(gòu)均采用承插型盤扣式腳手架[2]作為高大模板支撐體系，本人以其中兩座影棚（B1、B2）為例，對盤扣支架施工現(xiàn)場每個細(xì)節(jié)和管理過程進(jìn)行研究，從而確定承插型盤扣式高大模板支撐體系安全評價指標(biāo)，運(yùn)用層次分析法（AHP）[3，4]和模糊綜合評價法對高大模板支撐體系安全性進(jìn)行評估，依據(jù)九標(biāo)度方法對不同層次中評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)性定量化，建立判斷矩陣，求解各個判斷矩陣的最大特征值及其特征向量，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，對特征向量歸一化為權(quán)向量，即為各個層次各評價指標(biāo)的權(quán)重，將計算結(jié)果與高大模板工程所反映的現(xiàn)實(shí)存在的問題進(jìn)行對比分析。

1 高大模板支撐體系模糊綜合評價

1.1 高大模板支撐體系安全因素調(diào)查

本人在系統(tǒng)學(xué)習(xí)高大模板設(shè)計理論與相關(guān)規(guī)范后，參與項目部關(guān)于高大模板施工方案的編制審查工作，與編制人員探討高大模板方案的重點(diǎn)與關(guān)鍵點(diǎn);參與項目部高大模板工程每一次技術(shù)交底會議，詳實(shí)了解技術(shù)交底的重點(diǎn);參與搭架工人班組分配工作會議，調(diào)查搭架工人使用工具及其性能與工作狀態(tài)，全程跟蹤搭架工人工作，熟悉高大模板施工工藝及每一個施工環(huán)節(jié)和班組自檢要點(diǎn);跟蹤質(zhì)檢工程師的檢查工作。最后通過召集現(xiàn)場生產(chǎn)副經(jīng)理、技術(shù)負(fù)責(zé)人、技術(shù)員、質(zhì)檢員、架子工班組長以及經(jīng)驗(yàn)豐富的搭架工人等相關(guān)人員針，對高大模板安全性影響因素召開座談會，探討影響高大模板支撐體系安全的主要因素，對這些安全影響因素進(jìn)行分解，建立清晰的層次遞階結(jié)構(gòu)關(guān)系。然后設(shè)計有關(guān)調(diào)查表，綜合多位專業(yè)人員意見，依據(jù)九標(biāo)度方法[5]對各層次評價指標(biāo)進(jìn)行賦值。

1.2 高大模板安全性模糊綜合評價模型

層次分析法能將復(fù)雜、模糊、不易量化的高大模板支撐體系安全影響因素通過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)哪Ｐ瓦M(jìn)行量化，然后通過各層次間評價指標(biāo)的量化使研究問題影響因素在整個系統(tǒng)中重要程度更加清晰，有利于對高大模板支撐體系的安全評估。而模糊綜合評價法主要依據(jù)現(xiàn)場統(tǒng)計，要相關(guān)專家基于九標(biāo)度法對評價系統(tǒng)的評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)性進(jìn)行賦值，將模糊的系統(tǒng)以數(shù)值的形式表達(dá)出來，使得高大模板支撐體系的安全現(xiàn)狀更為直觀。這次高大模板支撐體系安全性評價將層次分析和模糊綜合評價結(jié)合起來，以求更好地對高大模板支撐體系安全現(xiàn)狀作出客觀、公正的評價。

1.2.1 多層次結(jié)構(gòu)圖

高大模板支撐體系評價是一個涉及諸多評價指數(shù)的系統(tǒng)工程，這些評價指數(shù)既有定性的參數(shù)，也有定量的參數(shù)，且各個指數(shù)之間又相互關(guān)聯(lián)。為了使復(fù)雜的、難以決策的問題變得有條理，更清晰，層次分析法在處理這些指數(shù)時，通過多層次結(jié)構(gòu)圖[6]將這些相互關(guān)聯(lián)的評價指標(biāo)進(jìn)行歸納與分類，主要包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層。

1.2.2 評價標(biāo)度

建立判斷矩陣前，應(yīng)按各個層次間評價指標(biāo)重要性進(jìn)行賦值，而賦值的標(biāo)度通常有三標(biāo)度、九標(biāo)度及分?jǐn)?shù)標(biāo)度等[7]。選擇標(biāo)度首先要考慮適用于評價體系，還要考慮標(biāo)度的保序性、一致性、均勻性、權(quán)重擬合度等。邀請有豐富管理經(jīng)驗(yàn)的管理人員、技術(shù)專家、安全專家以及搭架經(jīng)驗(yàn)豐富的搭架工人進(jìn)行咨詢，給出層次遞階結(jié)構(gòu)關(guān)系中兩兩指標(biāo)間的重要程度，并賦予各指標(biāo)的分值。

1.2.3 構(gòu)造判斷矩陣

在層次分析法中，當(dāng)評價指標(biāo)的比較標(biāo)度確定后，通過標(biāo)度將同一層次中各指標(biāo)或因素的相關(guān)性進(jìn)行定量化，通過比較評價體系中各層指標(biāo)兩兩之間的重要性，依據(jù)其重要程度進(jìn)行賦值，就可以得到判斷矩陣[8]，如下式所示，

（1）

式中：? ? ? ? ——上一層次中第i因素相對于下一層次第j指標(biāo)的重要參數(shù);。

1.2.4 判斷矩陣一致性檢驗(yàn)

在層次分析法中，運(yùn)用九標(biāo)度評價標(biāo)準(zhǔn)對不同層次評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)性賦值時，賦值差異比較大，對各個指標(biāo)的認(rèn)識程度也不一致，這就直接導(dǎo)致了判斷矩陣的不一致，計算收斂困難。判斷矩陣的一致性比率[9]可以作為判斷矩陣的一致性判斷依據(jù)。判斷矩陣一致性檢驗(yàn)公式如下：

（2）

（3）

式中：——隨機(jī)一致性比率;

——一般一致性指標(biāo);

——隨機(jī)一致性指標(biāo)。

苗曉坤等[10]對判斷矩陣一致性提出的修正方法能夠加快判斷矩陣滿足一致性要求（）。

1.2.5 求解判斷矩陣

利用MATLAB對判斷矩陣進(jìn)行求解最大特征值對應(yīng)的特征向量，對特征向量作歸一化處理，得出各因素的權(quán)重向量Wi。

（4）

2 本項目概況

揚(yáng)州市空港新城影視文旅產(chǎn)業(yè)基地NO.2019G14地塊影視項目-B1、B2#攝影棚組團(tuán)工程，位于江蘇省揚(yáng)州市江都區(qū)空港新城縱七路西側(cè)，支三十六路南側(cè)，緯三路北側(cè)、支六路東側(cè)?；A(chǔ)形式為樁基礎(chǔ)，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)+鋼結(jié)構(gòu)桁架屋蓋，設(shè)防烈度為7度，建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級。G14地塊共計19座影棚主體結(jié)構(gòu)均采用承插型盤扣式腳手架作為高大模板支撐體系（其中B1、B2兩座影棚組團(tuán)開工時間最早，故以B1、B2為例）：B1#攝影棚組團(tuán)，3#-1 213 m2攝影棚，層高19.2 m，影棚尺寸23 m×45 m;4#-3 370 m2攝影棚，層高30.4 m，影棚尺寸45 m×68 m;5#-10 055 m2攝影棚，層高32.4 m，影棚尺寸135 m×68 m;6#-1 213 m2攝影棚，層高19.2 m，影棚尺寸23 m×45 m;B2#攝影棚組團(tuán)，1#-5 000 m2攝影棚，層高30.00 m，影棚尺寸61 m×83 m;3#-1 213 m2攝影棚，層高32.40 m，影棚尺寸113 m×68 m。架體最高32.47 m。

2.1 高大模板支撐體系安全評價指標(biāo)

通過對高大模板施工過程進(jìn)行不間斷的調(diào)研，對項目《施工組織設(shè)計》與《高大模板施工專項施工方案》的分析，與11名中高層管理人員對模板施工的管理與監(jiān)督進(jìn)行探討，與23名經(jīng)驗(yàn)豐富的搭架工人對高大模板施工關(guān)鍵點(diǎn)進(jìn)行深入交流，全程跟蹤現(xiàn)場施工，深入了解施工全過程，初步遴選高大模板支撐體系安全影響評價指標(biāo)。最后，綜合相關(guān)專家、現(xiàn)場管理人員和架子工等意見，對高大模板支撐體系影響因素進(jìn)行了優(yōu)化，最終確定評價指標(biāo)二十個。高大模板支撐體系安全狀況評價遞階層次，如表1所示。

2.2 高大模板安全評價

2.2.1 九標(biāo)度

不同層次間評價指標(biāo)關(guān)聯(lián)性賦值時，向參與賦值的專家和技術(shù)人員詳細(xì)解釋九標(biāo)度法基本原理與賦值標(biāo)準(zhǔn)，九標(biāo)度法是通過“九標(biāo)度”數(shù)值對比指標(biāo)兩兩之間重要性程度，具體九標(biāo)度所賦的分值如表2所示：

基于邀請技術(shù)人員、管理人員和搭設(shè)工人的投票結(jié)果，并根據(jù)相關(guān)規(guī)范計算理論，確定三個層次之間的關(guān)聯(lián)參數(shù)，對賦值結(jié)果進(jìn)行數(shù)值平均，由此可以構(gòu)造出各層次判斷矩陣。

2.2.2 構(gòu)造判斷矩陣與計算評價指標(biāo)權(quán)重

判斷矩陣的建立受到各個決策者的多樣性影響，為了使判斷矩陣更符合實(shí)際情況，必須對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。求解這些判斷矩陣的最大特征值及其相應(yīng)的矩陣向量，要滿足一致性檢驗(yàn)要求，歸一化處理的特征向量即為各指標(biāo)的權(quán)重向量，具體求解步驟如下所示。

A-B層次判斷矩陣：

該層次判斷矩陣最大特征值為，，滿足一致性檢驗(yàn)要求。最大特征值對應(yīng)的特征向量歸一化為權(quán)向量=（0.415 2，0.103 4，0.028 5，0.102 5， 0.044 0， 0.050 3，0.100 3，0.155 8）。

B1-C層次判斷矩陣：

該層次判斷矩陣最大特征值為，，滿足一致性檢驗(yàn)要求。最大特征值對應(yīng)的特征向量歸一化為權(quán)向量=（0.333 3，0.666 7）。

B2、B7、B8-C層次判斷矩陣：

該層次判斷矩陣最大特征值為，，滿足一致性檢驗(yàn)要求。最大特征值對應(yīng)的特征向量歸一化為權(quán)向量=（0.8，0.2）。

B3-C層次判斷矩陣：

該層次判斷矩陣最大特征值為，，滿足一致性檢驗(yàn)要求。最大特征值對應(yīng)的特征向量歸一化為權(quán)向量=（0.125 0，0.108 2， 0.233 6， 0.278 4，0.254 7）。

B4與B6-C層次判斷矩陣：

該層次判斷矩陣最大特征值為，，滿足一致性檢驗(yàn)要求。最大特征值對應(yīng)的特征向量歸一化為權(quán)向量=（0.25，0.75）。

B5-C層次判斷矩陣：

該層次判斷矩陣最大特征值為，，滿足一致性檢驗(yàn)要求。最大特征值對應(yīng)的特征向量歸一化為權(quán)向量=（0.128 3，0.276 4， 0.595 4）。

2.2.3 高大模板安全模糊綜合評價

每個判斷矩陣的最大特征值及其對應(yīng)的特征向量即為每一層次各指標(biāo)對應(yīng)上一層次評價指標(biāo)的權(quán)重比例，而這些比例將反映高大模板支撐體系的安全性。為了獲得目標(biāo)評價中關(guān)于每一個末端評價指標(biāo)的相對權(quán)重大小，對各層次進(jìn)行綜合計算，計算結(jié)果如表3所示。

從上表可以看出，權(quán)重1是準(zhǔn)則層中評價指標(biāo)對目標(biāo)層的權(quán)重大小，可以很清晰地看出它們在目標(biāo)評價中的重要性，模板材料的權(quán)重占了41.52%，而掃地桿僅占0.4%，這種現(xiàn)象表明擴(kuò)大了材料的重要性，而縮小了掃地桿的作用，這種結(jié)果與其他施工現(xiàn)場實(shí)際施工調(diào)查情況相一致，項目部都比較重視鋼管和盤扣的質(zhì)量，而掃地桿布置有部分缺失。同樣，高大模板支撐體系的立桿重要性也被縮小。

權(quán)重2是指標(biāo)層中各因素對準(zhǔn)則層中各因素所體現(xiàn)的各自重要性權(quán)重比例，這些權(quán)重大小相對比較合理，有極少數(shù)也反映了實(shí)踐中的認(rèn)識與理論認(rèn)識有點(diǎn)出入，比如垂直剪刀撐與水平剪刀撐的重要性。

權(quán)數(shù)則是指標(biāo)層中的各因素對目標(biāo)評價的權(quán)重比例分布情況，由于受到權(quán)重1的影響，這一列權(quán)數(shù)分布不是很合理，但與實(shí)際施工中調(diào)查情況很符合，這充分反映了實(shí)際施工還有待改進(jìn)。

3 結(jié)論

（1）高大模板支撐體系安全性受到眾多因素影響，其科學(xué)合理選取指標(biāo)直接影響著整個系統(tǒng)的評估結(jié)果的準(zhǔn)確性。

（2）層次分析法適用于高大模板支撐體系安全性評估，有效地解決了影響因素層次化和評價指標(biāo)量化問題，為高大模板支撐體系安全性評價奠定基礎(chǔ)。

（3）通過對揚(yáng)州市空港新城影視文旅產(chǎn)業(yè)基地項目B1、B2組團(tuán)盤扣支架高支模支撐體系分析可知，依據(jù)九標(biāo)度法給評價指標(biāo)賦值，判斷矩陣的計算結(jié)果與理論上有差異，卻與高大模板工程施工情況調(diào)查結(jié)果相符，這也反映出高大模板實(shí)際搭設(shè)過程中實(shí)際問題。

（4）研究結(jié)果表明項目管理人員注重高大模板材料與監(jiān)管，忽視支撐體系搭設(shè)過程的細(xì)節(jié)性把控。經(jīng)現(xiàn)場調(diào)研，絕大多數(shù)支撐盤扣的扭矩達(dá)不到規(guī)范要求;斜支撐及掃地桿短缺從側(cè)面證明了計算結(jié)果符合實(shí)際，不過這一結(jié)果還需要后續(xù)試驗(yàn)研究與數(shù)值模擬分析的驗(yàn)證。

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