改性沥青防水卷材施工方法决策分析

Decision Analysis on Construction Method of Modified Asphalt Waterproof Coiled Material

摘要: 改性沥青防水卷材是建筑工程中应用最广泛的防水材料，其施工方法对建筑工程的寿命和质量有着重要的影响。因此提出了基于层次分析法对施工方法进行决策的方法，通过利用某工程对此方法进行验证。结果表明与工程实际情况一致，为选择防水卷材的施工方法提供了一种可靠的决策方法，具有一定参考价值。

Abstract: The modified bitumen waterproofing membrane is the most widely used waterproof material in construction engineering, and its construction method has an important influence on the life and quality of construction engineering. In view of the problem of a project in the decision-making of the construction method of the modified asphalt waterproof membrane, the construction method was analyzed and decided based on the analytic hierarchy process, and the result was consistent with the actual situation of the project, which provided a reliable decision for the selection of the construction method of the waterproof membrane method.

1. 引言

改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胎体，粉状、粒状、片状或薄膜材料为覆面材料制成的可卷曲片状材料 [1]，是应用最广泛的建筑物防水材料，其优良的防水性能和高低温性能适用于大部分建筑防水工程 [2]，可与建筑无缝连接，可以说是整个防水工程的第一步，所以至关重要，

我国对改性沥青防水卷材现有的研究成果主要集中在防水卷材的变形成因、改进措施 [3] [4] [5]，以及对防水卷材施工工艺与施工流程的研究等 [6] [7] [8] [9]，但没有明确对选择施工方法进行研究。作为施工人员，在选择改性沥青防水卷材的施工方法上往往会产生困惑，如何合理地确定施工方法是亟待解决的问题。

陕西省某改造建设项目安置房，屋面防水等级为II级，一道防水设防，选用改性沥青防水卷材做防水层，亟需确定可靠的施工方法。基于此，分析了影响改性沥青防水卷材施工方法选择的要素，通过应用层次分析法建立了施工方法的量化评价体系，最后选出较优的施工方法 [10]，为同行业施工提供一定的借鉴意义。

2. 防水卷材施工方法选择的原则与要素

2.1. 防水卷材施工方法选择的原则

根据防水卷材的特点和施工要求，选择其施工方法的原则应满足施工简便效率高、质量可靠性能好、安全环保工期短、经济节省有保证。

2.2. 防水卷材施工方法选择的要素

本着已探求最优方案为目标，逐级剖分为三个层次，目标层为工程最优施工方法，在遵循施工简便效率高、质量可靠性能好、安全环保工期短、经济节省有保证等原则基础上选取施工条件B₁、造价B₂、环保B₃、质量B₄、安全性B₅以及工期B₆，这六个要素构成准则层。对方案层的冷粘法S、热熔法I和自粘法T三种施工方法进行筛选，施工方法选择结构图1所示。

Figure 1. Construction method selection structure diagram

图1. 施工方法选择结构图

3. 改性沥青防水卷材施工方法定性分析

综合施工条件、造价、环保、质量、安全性、工期六个要素对三种施工方法作比较，如表1所示。

Table 1. System resulting data of standard experiment

表1. 标准试验系统结果数据

通过对改性沥青防水卷材三种施工方法的对比分析，可看出自粘法具有优越的施工环境宽容性、工期“零”等待、施工简单方便、质量安全可靠等特点，且符合新型建筑施工“四节——环保”的理念，适用于大型车站、商场及住宅楼等建筑的地下室及屋面防水工程施工，具有较高的推广价值。

4. 施工方法的选择与评价

4.1. 施工方法的选择

针对陕西省某改建工程选择防水卷材施工方法上有着大量不确定性、模糊性、随机性要素，采用层次分析法对每一个要素进行施工方法的评价，建立了施工方法的量化评价体系，旨在综合考虑施工条件B₁、造价B₂、环保B₃、质量B₄、安全性B₅以及工期B₆等要素，将定性与定量的方法有机结合起来，使复杂的决策问题简易化，清晰化，选出较优方法。减少定量计算的工作量，节约人力物力资源，具有较强的实用性 [14]。

4.2. 判断矩阵的确定和层次单排序

4.2.1. 对准则层的要素进行排序，根据层次结构图构造出判断矩阵

对各要素进行两两比较打分，以提高准确性。成立专家小组，利用专家打分法，依据1~9标度对两两比较的要素进行打分，对要素进行重要程度判断。具体重要度如表2所示。

Table 2. Comparison of construction method selection criteria

表2. 施工方法选择准则间的比较

由此得出对于准则层的判断矩阵 $\text{P}=\left[\begin{array}{cccccc}1& 1/4& 2& 1/5& 1& 1/5\\ 4& 1& 3& 1& 3& 1/2\\ 1/2& 1/3& 1& 1/2& 2& 1/5\\ 5& 1& 2& 1& 1& 1/2\\ 1/2& 1/2& 1& 1/2& 1& 4\\ 5& 2& 5& 2& 1/4& 1\end{array}\right]$

4.2.2. 计算权重

将矩阵P的各行向量采用相乘的方式，再进行归一化处理(重要性排序)，即可得到各评价指标权重和恃征向量w。

1) 计算判断矩阵P中每一行元素相乘得到M_i，结果见表3所示。

Table 3. Mi calculated in the judgment matrix P

表3. 判断矩阵P中计算的M_i

2) 计算出M_i的五次方根W_i，可得出向量 = (0.457, 1.644, 0.506, 1.37, 0.871, 1.904)。

3) 对于2)所得出的向量进行归一化处理得出特征向量W_i = (0.067, 0.241, 0.074, 0.201, 0.128, 0.28)即所求B1，B2，B3，B4，B5，B6的权重系数。

4.2.3. 排序

施工方法在选择上的重要程度排序结果为：

$工期>造价>质量>安全性>施工条件>环保$

对三种施工方法S、I、T在准则层中的各项要素进行两两对比，可得出以下6个判断矩阵。

${\text{P}}_1=\left[\begin{array}{ccc}1& 1/6& 3\\ 6& 1& 1/8\\ 1/3& 8& 1\end{array}\right]$ ${\text{P}}_2=\left[\begin{array}{ccc}1& 1/5& 1/3\\ 5& 1& 1/2\\ 3& 2& 1\end{array}\right]$ ${\text{P}}_3=\left[\begin{array}{ccc}1& 1/2& 1\\ 2& 1& 2\\ 1& 1/2& 1\end{array}\right]$

${\text{P}}_4=\left[\begin{array}{ccc}1& 3& 1/2\\ 1/3& 1& 1/5\\ 2& 6& 1\end{array}\right]$ ${\text{P}}_5=\left[\begin{array}{ccc}1& 5& 1\\ 1/5& 1& 1/5\\ 1& 5& 1\end{array}\right]$ ${\text{P}}_6=\left[\begin{array}{ccc}1& 3& 1/2\\ 1/3& 1& 1/4\\ 2& 4& 1\end{array}\right]$

基于2) 同理可得B₁，B₂，B₃，B₄，B₅，B₆的特征向量分别为(0.189, 0.311, 0.401)，(0.581, 1.201, 1.430)，(0.284, 0.104, 0.284)，(0.334, 0.179, 0.488)，(0.420, 0.160, 0.420)，(0.338, 0.189, 0.472)，即可得出结论，B₁，B₂，B₃，B₄，B₅，B₆六个要素对于施工方法选择的重要程度分别可排序为：自粘法T > 热熔法I > 冷粘法S，热熔法I > 自粘法T > 冷粘法S，自粘法T = 冷粘法S > 热熔法I，自粘法T > 冷粘法S > 热熔法I，自粘法T = 冷粘法S > 热熔法I，自粘法T > 冷粘法S > 热熔法I。

4.3. 一致性检验

采用一致性指标为CI与平均随机一致性比率CR来进行一致性检验。若CR < 0.1，则认为判断矩阵具有一致性。以下是以准则层的特征向量W为例进行详细的一致性检验CR的检验过程：

${\lambda }_{\max }={\displaystyle \underset{i=1}{\overset{6}{\sum }}\frac{{\left(PW\right)}_i}{n{W}_i}}$ (1)

$\text{CR}=\text{CI}/\text{RI}$ (2)

$\text{CI}=\left({\lambda }_{\max }-n\right)/\left(n-1\right)$ (3)

式中， ${\left(PW\right)}_i$ 表示的是中的第i个元素；n = 6 (该矩阵为6维矩阵)。

Table 4. Average random consistency index RI standard value

表4. 平均随机一致性指标RI标准值

RI标准值见表4，一致性比例CR = 0.099 < 0.1，可见该判断矩阵通过一致性检验。

同理也可得出判断矩阵P₁，P₂，P₃，P₄，P₅，P₆的一致性比例。CR均小于0.1，则可认为以上判断矩阵P₁~P₆皆具有一致性。

4.4. 选择最优方法

通过以上的计算过程，可以计算出三种施工方法的综合得分，见表5。

Table 5. Comprehensive score table of three construction methods

表5. 三种施工方法综合得分表

在此次施工方法选择中，三种施工方法的综合排序应为：自粘法T > 冷粘法S > 热熔法I，由此陕西省某改建工程改性沥青防水卷材施工方法可选择自粘法T。在自粘法施工下，能够使施工满足工期缩短、经济合理、质量可靠、安全性好、施工简便、防水效果优良，符合现实环保要求。

经工程案例的验证，基于层次分析法的改性沥青防水卷材施工方法决策可行，同时也明确施工进度快，防水质量高，造价较低，安全环保等要素是其选择施工方法的关键要素。

5. 结语

运用层次分析法对陕西省某改建工程建立综合评判模型，通过将选取的方法和实际工程采用的方法进行比较，检验模型的科学性、结果的可靠性，为选择防水卷材的施工方法提供了一种可靠的决策方法。

在施工方法比选过程中，采用层次分析法对方法的可行性和准确性进行了综合评判，但是在评判过程汇总还存在不少缺点，比如指标权重的确定等，这些都是人为判断的，对整个过程的评价影响比较大，希望应根据实际情况因地制宜，多参考同一地区同种类型施工方法的经验数据，加强测查，使层次分析法在应用过程中更加科学可靠，选择出真正缩短工期，节约投资，事半功倍的防水卷材施工方法 [6]。

参考文献