地鐵施工安全風險評估體系研究及應用研究

鄭 甲

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著城市經濟的快速發展，城市軌道交通的發展越來越快。作為一種節能、節地、環保的綠色出行模式，地鐵為我國日益突出的交通環境和其他城市疾病提供了現實可行的解決方案，并在許多大城市大力推廣和建設，帶來了地鐵建設行業的蓬勃發展。在地鐵施工的整個安全管理過程中，及時判斷施工安全狀態尤為重要。因而，通過對地鐵軌道施工安全風險評價等級進行確定以及使用熵權法對地鐵軌道施工安全風險進行評估，可以準確預測和判斷發生的事故類型，不僅緩解了城市的交通擁堵，還在改變人們的生活方式及出行方式等方面起到重要作用。

1 地鐵軌道施工安全風險評估的必要性

隨著城市的擴展和移動車輛的增加，城市中迫切需要一個合適和快速的公共交通系統。為了改善城市交通，防止市民浪費時間，并防止環境污染，發展公共交通系統十分重要。考慮到修建隧道存在許多風險，通過在項目開始前預測和識別風險，可以有效采取預防措施及降低成本。識別因素和風險，評估影響及如何應對這些因素和風險是管理項目風險的主要內容。考慮到識別隧道內的風險，確定其優先級及其相互影響，以便采取預防措施，減少或消除可能存在的風險。施工安全風險評估過程的第一步是識別風險。其中，隧道施工項目的潛在風險是風險的重要組成部分，風險分類有助于識別項目的不同風險[1]。

建立地鐵軌道施工安全風險評估體系，可以為類似項目的安全風險管理提供理論依據，幫助施工單位有效控制類似項目的風險，防止或減少施工過程中可能出現的不利影響[2]。因此，地鐵施工單位應高度重視施工過程中的現場安全管理。目前，我國在這方面的研究主要集中在構建地鐵施工安全管理評價模型，建立評價因子指標體系，確定各指標的權重和等級。例如，閆文周等[3]建立了地鐵事故多維軌道交叉風險耦合成因模型，選取了16個地鐵施工風險影響因素，通過構建交互矩陣求出權重，對地鐵施工風險進行了評估。CHEN等[4]建立了以可拓方法為核心的地鐵施工安全風險多層次可拓評價模型，并采用AHP和熵權相結合的方法確定權重。地鐵軌道施工項目具有技術復雜、風險高的特點，開展風險評估具有重要意義。

2 地鐵軌道施工安全風險評估體系研究

2.1 地鐵軌道施工安全風險評估體系

第一步，在通過文獻檢索和現場調查確定初步風險因素。第二步，篩選風險因素初步清單，保留影響較大的主要風險因素，從而獲得關鍵風險因素清單。第三步，利用關鍵風險因素清單構建風險評估指標體系，并根據國家規范和專家意見劃分各指標的風險等級范圍。第四步，根據建立的評估指標體系，選擇合適的評估方法，建立風險評估模型。在評價模型中，采用熵權法計算各指標的權重，并對各指標的風險等級進行分級，確定項目的風險等級。第五步，對評價結果中風險等級較高的指標提出了相應的風險控制措施。

地鐵現場施工安全評價離不開工程建設全過程的各個環節。構建合理嚴謹的安全評價指標體系的前提是全面分析工程建設過程中的各個施工環節。這要求詳細描述施工現場，了解復雜的地鐵施工現場。通過對施工單位進行實地考察后，利用因子分析可建立地鐵施工現場安全風險評估指標體系（如圖1）。

圖1 地鐵軌道施工安全風險評估指標體系

2.2 基于熵權法的安全風險權重計算

地鐵軌道施工安全風險評價指標體系使用3個參數Ex、En和He描述數值的大小、振蕩程度和分散程度，與熵概念基本相同，但數據內涵更豐富，更符合實際分布。本文使用橋梁施工安全風險評價指標體系并參考熵法對指標可變性進行改進，得到了計算指標權重的改進模型。專家的主觀判斷通過數據處理為代表不確定性的關鍵代表性參數，然后改進的計算模型通過主觀和客觀測量的有機結合，獲得反映風險因素重要性的權重分布。

使用m個專家和n個評估度量，根據云模型逆生成器公式，獲得計算第j個評估度量的云模型數值特征值的公式：

其中，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；Exj，Enj，Hej分別是第j個指標的期望值、熵值和超熵值。傳統的權重計算方法用于求解第j個評價指標權重βj，公式如下：

2.3 地鐵軌道施工安全風險評估與分析

本文主要通過熵權法對地鐵軌道施工安全風險進行評估。為了便于專家判斷和評分，使用了統一的判斷標準。安全風險評估結合施工現場安全規范和專家意見。施工安全風險根據風險的可能性和嚴重程度分為5個等級，并用定性語言描述為極低、低、中等、高和極高，風險等級分類標準見表1。

表1 風險等級分類標準

在地鐵項目建設風險評估過程中，不僅要加強風險指標的識別和控制，而且要制定合理的風險評估標準。確定地鐵建設的風險水平有助于決策者了解地鐵事故的不利影響，促進風險防范。為此邀請了9位專家對地鐵軌道施工現況進行了調查分析，并根據兩個原則對風險指標進行評分：風險概率大小和風險損失大小，評分結果見表2。

表2 地鐵軌道施工安全風險指標評分結果

通過處理表2中的專家評分結果后，根據等式（1）至等式（3）獲得每個風險因素的預期得分Exj、離散度Enj和隨機度Hej。根據等式（4），通過傳統的權重計算方法計算權重βj，結果見表3。

表3 風險指標的客觀加權

表3分析表明，各風險指標的預期值分布良好，區間差異更為明顯；熵值和超熵值表示專家意見的分散程度。通過權重計算方法獲得的風險權重值一般為7%～9%，權重值分布相對均勻。

2.4 地鐵軌道施工安全風險評價等級的確定

通過地鐵軌道施工安全風險評價等級的確定，并根據上述熵權法得到各級風險指標的評估權重，得到地鐵軌道施工安全風險評價指標的總體層次排序（見表4）。每個風險指標的權重從小到大排序（如圖2）。

表4 地鐵軌道施工安全風險評價指標的總體層次排序

圖2 風險指標權重圖

綜上所述，本研究在總結現有研究成果的基礎上，結合地鐵項目的施工特點，構建了一套地鐵軌道施工安全風險評估體系，并將熵權法引入安全風險評估，其評估結果如下：從表4和圖2中可以看到，從大到小將一級指標的權重排列順序為材料和設備風險因素＞人為風險因素＞環境風險因素＞施工技術風險因素；在12個二級指標中，權重排在最前面的3個指標為現場保護條件C10、各類工程的干擾程度C12和臨時支撐和安全防護C4。

3 地鐵軌道施工安全風險控制措施

地鐵軌道施工具有不確定性，存在許多安全隱患。針對當前地鐵施工過程中可能存在的材料和設備風險、人為風險、環境風險、施工技術風險等安全風險，提出以下5點措施：一是設計地鐵施工監控預警系統，采用數據推送技術實現移動視頻監控、分級管理，提高安全管理的靈活性。二是建設單位應該積極協助地鐵施工單位做好項目安全風險管理工作，建立健全安全風險管理機制，認真核實施工方案，規范施工單位的安全措施。三是施工時決策者應對風險防范做出整體安排，并在緊急情況發生時迅速成立工作組，對緊急情況做出快速反應。四是根據施工安全情況，立即啟動相應的應急措施，避免損失擴大。五是通過安全風險產生的規律和施工人員的工作經驗，可以預見可能的連鎖風險，及時加強薄弱環節的風險承受能力。

綜上，地鐵施工階段的安全評估和預測研究可以根據分析結果提前識別重大風險，提高地鐵施工的管理、控制能力和預警能力，從而提高施工現場的安全水平，減少我國地鐵施工期間的事故。盡可能避免或減少人員和財務損失，為促進我國城市軌道交通建設提供安全保障，對今后地鐵綜合安全評估具有重要的理論意義。

4 結語

隨著城市人口和經濟的快速增長，交通擁堵問題十分嚴重。為了改善城市交通環境，我國加快了地鐵建設的步伐。但與此同時，地鐵軌道施工項目具有投資大、工期短、項目關系復雜、多交叉節點同時作業等特征，這些特征都大大增加了施工難度。并且施工周圍環境復雜，存在部分工作人員缺乏施工經驗，且施工地點多位于市中心區，所以地鐵的施工風險較高。因此，開展科學、客觀、有針對性的風險評估，對于確保地鐵軌道施工安全，減少生命財產損失具有重要意義。