中國工程管理論壇2015——武漢東湖通道工程復(fù)雜性評(píng)價(jià)分析與對策

1、武漢東湖通道工程復(fù)雜性評(píng)價(jià)分析與對策摘要：借鑒國內(nèi)外類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)結(jié)合武漢東湖通道工程的實(shí)際情況，本文從目標(biāo)復(fù)雜性、技術(shù)復(fù)雜性、管理決策復(fù)雜性、環(huán)境多變性和信息動(dòng)態(tài)性等五個(gè)方面構(gòu)建東湖通道工程復(fù)雜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，運(yùn)用灰色聚類模型對東湖通道工程復(fù)雜性進(jìn)行評(píng)價(jià)，在此基礎(chǔ)上，針對高復(fù)雜性因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)事件分析，并提出相應(yīng)的管理對策。關(guān)鍵字：東湖通道工程、灰色聚類模型、復(fù)雜性評(píng)價(jià)、對策EvaluationandcountermeasureanalysisonthecomplexityofWuhanEastLakeChannelProjectHuyunpinQinhailingZhouhongchengHu

2、angchengmingXuhan(SchoolofCivilEngineeringandArchitectureWuhanUniversityoftechnologyHubei,Wuhan,430070)Abstract:ThispaperbuildstheindexsystemonthecomplexityevaluationofWuhanEastLakeChannelProjectfromfiveaspectsincludingtargetcomplexity,technologycomplexity,managementdecisions,environmentalvariabilit

3、yanddynamicinformationbydrawinglessonsfromthesimilarunderwatertunnelsathomeandbroadcombinedwiththepracticalfactsoftheproject.Then,itevaluatesthecomplexityusinggrayclusteringmodel.Onitsbasis,itidentifiestheriskeventsfromthehighcomplexityfactorsandputsforwardcorrespondingmanagementcountermeasures.Keyw

4、ord:EastLakeChannelProject,grayclusteringmodel,complexityevaluation,countermeasure東湖通道工程包含東湖隧道和團(tuán)山隧道。隧道工程與其他工程相比，具有隱蔽性、復(fù)雜性和不確定性等突出特點(diǎn)，因而投資風(fēng)險(xiǎn)較大，在設(shè)計(jì)、施工決策中會(huì)遇到很多困難和障礙。尤其是復(fù)雜的水下隧道工程和城市景區(qū)的地下工程，如果決策考慮不周，均可能對社會(huì)和國家造成重大損失和不良的社會(huì)影響。國內(nèi)外隧道與地下工程曾發(fā)生不少重大工程事故，給社會(huì)敲響了警鐘。胡群芳1等通過統(tǒng)計(jì)得出2003-2011年我國僅地鐵隧道施工事故就達(dá)89起，其中2006-2009年的年

5、平均事故死亡人數(shù)達(dá)21.25。隧道與地下工程的決策問題已經(jīng)成為了亟待解決的核心問題。為了解決大型復(fù)雜項(xiàng)目東湖通道工程的科學(xué)決策問題，需對該工程的復(fù)雜性因素進(jìn)行識(shí)別和評(píng)價(jià)，并針對重大復(fù)雜風(fēng)險(xiǎn)因素提出相應(yīng)的管理對策，以服務(wù)于項(xiàng)目管理者決策。復(fù)雜系統(tǒng)的研究最早可追溯到1963年EdwardNortonLorenz提出的混沌理論，任何初始條件的微小變化，都可能造成后期結(jié)果的巨大差異，從而產(chǎn)生許多系統(tǒng)的復(fù)雜性問題。國內(nèi)外學(xué)者通過大量研究針對大型建設(shè)工程提出了許多復(fù)雜性評(píng)價(jià)方法，主要有結(jié)構(gòu)方程模型2、嫡權(quán)法3、模糊綜合評(píng)判法4、圖模型法5等，這些方法從不同層面對系統(tǒng)復(fù)雜性進(jìn)行了度量，取得了一定的成果同時(shí)也

6、具有相應(yīng)的局限性。本文從一個(gè)新視角出發(fā)，通過將模糊層次分析法與灰色聚類模型相結(jié)合，從不同層面對東湖通道工程項(xiàng)目復(fù)雜性進(jìn)行了評(píng)價(jià)，并基于評(píng)價(jià)結(jié)果提出了相應(yīng)的管理對策。1東湖通道工程復(fù)雜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立1.1 東湖通道工程的復(fù)雜性東湖通道工程是一個(gè)巨大的復(fù)雜系統(tǒng)。具作為武漢市重點(diǎn)道路交通工程，兼有環(huán)境、景觀、文化功能，建設(shè)目標(biāo)多而復(fù)雜。通道建設(shè)同時(shí)涵蓋道路、橋梁、隧道、景觀綠化、交通、排水、照明、通風(fēng)、消防、監(jiān)控等多專業(yè)，涉及業(yè)主方、設(shè)計(jì)方、施工方、監(jiān)理方等眾多參建主體和市城建委、環(huán)保局、水務(wù)局、規(guī)劃局等行政主管部門，工程協(xié)調(diào)量大，建設(shè)內(nèi)容十分龐雜；工程涉及的許多關(guān)鍵技術(shù)超出目前現(xiàn)有規(guī)范，設(shè)計(jì)

7、及審批困難較大，并面臨許多國際性難題，如空氣凈化，工程采用圍堰明挖法施工，涉及分段圍堰及湖底淤泥處理等技術(shù)，運(yùn)用難度較大；工程建設(shè)地點(diǎn)位于國家級(jí)風(fēng)景區(qū)內(nèi)，沿線涉及的拆遷及改造必須滿足風(fēng)景區(qū)的整體美學(xué)要求。建設(shè)過程中湖面占用、填湖面積、道路水體污染及施工中的排放及噪音等問題關(guān)乎民眾切身利益，社會(huì)輿論壓力十分巨大；整個(gè)工程的建設(shè)工期十分緊張，前后僅26個(gè)月，面對臨時(shí)便道鋪設(shè)、圍堰堰體施工、淤泥處理、主體結(jié)構(gòu)施工、堰體拆除、湖面恢復(fù)等多步工作，任何環(huán)節(jié)的拖延都會(huì)影響整個(gè)工期；以上關(guān)于工程建設(shè)目標(biāo)、內(nèi)容、專業(yè)、參與方等的復(fù)雜性同時(shí)也帶來了信息管理的難度。因此，東湖通道工程的建設(shè)與管理是一個(gè)非常復(fù)雜的系

8、統(tǒng)工程。1.2 東湖通道工程復(fù)雜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立基于以上分析，結(jié)合國內(nèi)外類似項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)從目標(biāo)復(fù)雜性、技術(shù)復(fù)雜性、管理決策復(fù)雜性、環(huán)境多變性和信息動(dòng)態(tài)性等五個(gè)方面對影響東湖通道工程復(fù)雜性因素進(jìn)行了識(shí)別，并構(gòu)建相應(yīng)的復(fù)雜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，如圖1-1所示。其中東湖通道工程復(fù)雜性用X表示，復(fù)雜性一級(jí)指標(biāo)用Xi(i=1,2,345)表示，復(fù)雜性二級(jí)指標(biāo)用Xj(j對應(yīng)二級(jí)指標(biāo)的位置)表示。工程自身使用功能的復(fù)雜性1X12上目標(biāo)多元化X11I工程建設(shè)生態(tài)目標(biāo)的復(fù)雜性X13工程社會(huì)文化效益目標(biāo)復(fù)雜性X14各階段目標(biāo)非一致性X15專業(yè)多樣性X21專業(yè)技術(shù)協(xié)調(diào)難度大X22技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)特殊性X23技術(shù)運(yùn)用難度大X24項(xiàng)

9、目決策參與方眾多X31管理決策者專業(yè)背景多樣性X32管理決策程序繁多X33管理決策過程中協(xié)調(diào)難度大X34宏觀環(huán)境復(fù)雜性X4自然生態(tài)環(huán)境復(fù)雜性X42安全環(huán)境復(fù)雜性X43信息來源的復(fù)雜與多樣性X51信息加工傳遞方式的多樣性X52信息流分布和密集度呈動(dòng)態(tài)性X53圖1-1:東湖通道工程復(fù)雜性評(píng)價(jià)指標(biāo)體系2指標(biāo)復(fù)雜性權(quán)重及隸屬度確定2.1 基于層次分析法的復(fù)雜性指標(biāo)權(quán)重的確定(1)數(shù)據(jù)的收集以指標(biāo)體系1-1為基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)問卷，主要由來自東湖通道工程建設(shè)單位、施工單位、設(shè)計(jì)單位和相關(guān)行政管理部門等單位的管理人員或現(xiàn)場技術(shù)人員及部分專家學(xué)者進(jìn)行填寫。本問卷共發(fā)出50#,回收30#,其中有效份數(shù)為20#。(2)

10、復(fù)雜性指標(biāo)層次權(quán)重和組合權(quán)重計(jì)算對有效問卷進(jìn)行分析，計(jì)算得出各指標(biāo)的層次權(quán)重及組合權(quán)重如表2-1所示。表2-1:復(fù)雜性指標(biāo)層次權(quán)重及組合權(quán)重X10.107X11X12X13X14X15層次權(quán)重0.0950.3660.1790.2360.125組合權(quán)重0.0100.0390.0190.0250.013指標(biāo)技術(shù)復(fù)雜性X2（權(quán)重0.389）管理決策復(fù)雜性X3(權(quán)重0.166）X21X22X23X24X31X32X33X34層次權(quán)重0.1080.1870.2920.4130.1600.0990.2500.491組合權(quán)重0.0420.0730.1140.1610.0260.0160.0410.081指標(biāo)

11、環(huán)境多變性X4（權(quán)重0.272）X50.066X41X42X43X51X52X53層次權(quán)重0.0970.3330.5700.5820.3090.109組合權(quán)重0.0260.0910.1550.0390.0210.0072.2 基于模糊綜合評(píng)價(jià)法的指標(biāo)復(fù)雜性隸屬度的確定通過對東湖通道不同參與方的管理及技術(shù)人員和熟知本工程的專家學(xué)者進(jìn)行問卷調(diào)查，確定指標(biāo)復(fù)雜性隸屬度。共發(fā)出問卷100份，回收50份，有效問卷33份。其中復(fù)雜性隸屬度分五個(gè)等級(jí)，用1、2、3、4、5依次表示指標(biāo)復(fù)雜性程度(由低到高)，運(yùn)用統(tǒng)計(jì)學(xué)知識(shí)進(jìn)行問卷分析，通過加權(quán)求和法計(jì)算出各個(gè)指標(biāo)的復(fù)雜性隸屬度XijO為便于分析，將Xij運(yùn)用

12、公式進(jìn)行歸一化處理。因Xij處于區(qū)間3.730,4.175,取復(fù)雜性隸屬度最大值Xmax=4.180與最小值Xmin=3.720。結(jié)果如表2-2所示。表2-2:指標(biāo)復(fù)雜性隸屬度計(jì)算值及歸一化結(jié)果Xii3.7300.02X234.0900.80X413.9350.47X124.1250.88X244.1300.89X423.9690.54X133.8500.28X313.9700.54X434.1560.95X143.9000.39X323.7600.09X514.0310.68X154.0000.61X333.9350.47X524.0300.67X213.7900.15X344.1750.9

13、9X533.9680.54X223.9300.463東湖通道工程復(fù)雜性灰色評(píng)價(jià)分析3.1 復(fù)雜性評(píng)價(jià)中心點(diǎn)三角白化權(quán)函數(shù)的確定(1)指標(biāo)灰類的劃分采用5個(gè)評(píng)價(jià)灰類，灰類序號(hào)為k(k=1,2,3,4,5),分別表示復(fù)雜性低”、較低"、般“、較高“、高”，結(jié)合專家意見，確定各指標(biāo)所屬灰類，分別為：0.02,0.3),0.3,0.55),0.55,0.70),0.70,0.85),0.85,0.99)將灰區(qū)間0.02,0.99的端點(diǎn)分別向左延拓至0.01,向右延拓至1。(2)三角白化權(quán)函數(shù)的確定令%=(曾+依+1)/2(%、俅+1為灰類k的左右端點(diǎn)，兒為灰類k的中心點(diǎn))，連接(兒,1)與第

14、k-1個(gè)灰類的起點(diǎn)刈和第k+1個(gè)灰類的終點(diǎn)次+2,得到j(luò)指標(biāo)關(guān)于k灰類的三角白化權(quán)函數(shù)(j表示對應(yīng)指標(biāo))。則各個(gè)區(qū)間對應(yīng)的中心點(diǎn)序列為,九，%及及,為，后的值依次為：0.015,0.16,0.425,0.625,0.775,0.92,0.995,對于指標(biāo)j的一個(gè)觀測值x,可由公式3-16求出對應(yīng)的聚類函數(shù)將實(shí)際值依次代入即可求出對應(yīng)聚類系數(shù)。(3-1)3.2分級(jí)指標(biāo)白化權(quán)聚類系數(shù)計(jì)算(1)二級(jí)指標(biāo)Xij白化權(quán)聚類系數(shù)計(jì)算根據(jù)灰色聚類模型的計(jì)算原理，計(jì)算得出各個(gè)二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)的白化權(quán)聚類系數(shù)如表3-1所示。表3-1:二級(jí)評(píng)價(jià)指標(biāo)Xj白化權(quán)聚類系數(shù)實(shí)際值0.020.880.280.390.610.1

15、50.460.800.890.034500.5470.13200.931000000.4530.8680.07500.8250000000.92500.1750000.276000000.8280.20700.724000000.1720.793代號(hào)實(shí)際值0.540.090.470.990.470.540.950.680.670.5400.517000000000.42500.77500.7750.4250000.4250.57500.22500.2250.57500.6330.70.57500000000.3670.300000.067000.6000(2)一級(jí)指標(biāo)Xi及總目標(biāo)X白化權(quán)綜合聚

16、類系數(shù)計(jì)算將二級(jí)指標(biāo)的白化權(quán)聚類系數(shù)與對應(yīng)權(quán)重值加權(quán)求和，按公式3-2計(jì)算各個(gè)一級(jí)指標(biāo)及總目標(biāo)的綜合聚類系數(shù)，如表3-2所示。(3-2)m為一級(jí)指標(biāo)i下二級(jí)指標(biāo)個(gè)數(shù)，Wij為j指標(biāo)相對于i準(zhǔn)則的權(quán)重。表3-2:一級(jí)指標(biāo)X與總目標(biāo)X復(fù)雜性綜合聚類系數(shù)代號(hào)權(quán)重值02C3405Xi0.1070.1320.2950.1160.1010.265X20.3890.1000.1540.0330.3280.378X30.1660.0510.2610.14800.0334X40.27200.2170.21300.342X50.06600.0470.6470.3060X10.0620.1970.1500.1580

17、.2743.3復(fù)雜性評(píng)價(jià)分析根據(jù)表3-1、3-2的白化權(quán)聚類系數(shù)計(jì)算分析可知：(1)東湖通道工程整體復(fù)雜性東湖通道工程整體復(fù)雜性屬于高”類，因其復(fù)雜性較高，其在施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)隱患較多，需加強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)事件的識(shí)別與管理；(2)東湖通道工程指標(biāo)復(fù)雜性評(píng)價(jià)目標(biāo)復(fù)雜性”屬于較低”類，但其中工程自身使用功能的復(fù)雜性”屬于高類”,因此，應(yīng)加強(qiáng)對工程自身功能實(shí)現(xiàn)目標(biāo)的保障和控制；技術(shù)復(fù)雜性”屬于高”類，尤其是技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的特殊性”和技術(shù)使用難度大”復(fù)雜性高，應(yīng)加強(qiáng)對技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)的控制，確保新技術(shù)的運(yùn)用及重大技術(shù)的攻關(guān)及標(biāo)準(zhǔn)的制定有保障；管理決策復(fù)雜性”屬于較低”類，但其中管理決策過程中協(xié)調(diào)難度大”屬于高”類，該工程參與

18、方種類多、數(shù)量更多，各方之間、各專業(yè)之間協(xié)調(diào)難度大，隱藏的風(fēng)險(xiǎn)因素也較多，須制定相應(yīng)的管理體系及辦法以解決施工協(xié)調(diào)難題；環(huán)境多變性”屬于高”類，尤其是安全環(huán)境復(fù)雜性”非常大，湖底施工難度大，安全隱患多，必須加強(qiáng)對結(jié)構(gòu)安全和人員安全的保障；信息動(dòng)態(tài)性”屬于較高”類，工程本身的復(fù)雜性、參與方的眾多、專業(yè)協(xié)調(diào)多等都促成了整個(gè)工程的信息來源及加工的復(fù)雜性。如何利用有效信息服務(wù)于決策非常重要。4東湖通道工程風(fēng)險(xiǎn)對策4.1 東湖通道工程風(fēng)險(xiǎn)分析根據(jù)以上模型分析結(jié)果可知，東湖通道工程整體復(fù)雜性比較高，但主要表現(xiàn)在兩大方面：技術(shù)復(fù)雜性及環(huán)境復(fù)雜性。技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的特殊性”、技術(shù)使用難度大”及安全環(huán)境”、自然生態(tài)環(huán)境

19、”等方面復(fù)雜性非常高，隱藏的風(fēng)險(xiǎn)隱患相對而言也較多，為此從施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、結(jié)構(gòu)及人員安全風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境影響風(fēng)險(xiǎn)等方面結(jié)合工程實(shí)際對隱藏的風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的管理對策。4.2 東湖通道工程風(fēng)險(xiǎn)事件識(shí)別與管理對策東湖通道工程屬于湖底隧道工程，涉及大量基坑開挖技術(shù)、防滲水技術(shù)，任何處理不當(dāng)都可能引發(fā)工程事故，帶來巨大的結(jié)構(gòu)及人員安全隱患，同時(shí)施工中的環(huán)境污染也將對社會(huì)造成巨大影響，為此綜合考慮以上因素對關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行了識(shí)別分析，并提出相應(yīng)的處理措施，如表4-1所示。表4-1:主要風(fēng)險(xiǎn)事件分析及管理對策風(fēng)險(xiǎn)事件原因分析處理措施基坑淹水圍堰失穩(wěn)垮塌；特大洪澇災(zāi)害。基坑失穩(wěn)內(nèi)支撐剛度、圍護(hù)墻深度

20、或剛度不足；未按設(shè)計(jì)施工；基坑滲水處理不及時(shí)。隧道上浮湖床清淤后湖中暗埋段抗浮不足；敞開或淺覆土段抗浮不足。隧道滲水不規(guī)范防水施工；結(jié)構(gòu)抗?jié)B能力不足；變形縫防水失效。地表沉降基坑變形太大；降水影響。開挖坍塌破碎圍巖；巖層斷層、節(jié)理、裂隙構(gòu)造；爆破震動(dòng)。圍巖變形軟弱或破碎圍巖；支護(hù)不及時(shí)或者支護(hù)剛度不夠。隧道被淹隧道內(nèi)排水設(shè)施不足，結(jié)構(gòu)防水失效，地表開口圖度不夠。環(huán)境污染施工期間設(shè)備噪聲、粉塵和棄硝污染。加強(qiáng)圍堰結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)審查和施工管理；提前做好洪澇災(zāi)害應(yīng)急處理預(yù)案。加強(qiáng)地質(zhì)勘察精度，提供可靠地層參數(shù)；基坑圍護(hù)設(shè)計(jì)施工方案加強(qiáng)審查；加強(qiáng)基坑工程施工管理。充分考慮湖底清淤條件下隧道覆土滿足抗浮需要；每階段均按最不利工況進(jìn)行抗浮驗(yàn)