面向安全防護策略的公路工程施工場景危險源辯識

摘要：公路工程項目復雜且龐大，存在大量危險源，容易引起安全事故，為保證公路工程施工場景中的生命財產安全，提升施工效率，設計一種面向安全防護策略的公路工程施工場景危險源辯識方法。利用灰色關聯度分析方法，為已得到辨識結果的危險源進行評價分級，了解公路工程施工場景危險源的影響，提出相應的防護措施。以某公路工程項目作為分析對象，發現其工程重要風險源識別結果與實際工程情況相吻合，驗證了公路工程施工場景危險源辯識方法的有效性。

關鍵詞：安全防護技術；公路工程施工；危險源辯識；灰色關聯度；評價分級

0" "引言

近年來，我國高速公路主體框架建設基本完善，一些邊遠陡峭地區的公路建設正處于蓬勃發展的過程中。公路工程建設中存在各種危險源，若處置不當，極易引發安全事故，給人民的人身安全和財產帶來不良影響。

大部分事故是由施工現場的危險源引起的。近年來，已經逐漸成為施工安全管理的研究熱點，眾多學者對此進行了相關研究。張志剛等[1]對工程建設期的HSE類危險源進行分類識別與評價，有效規避了工程實施過程中各種職業健康風險，起到了重要的風險管控與指導作用，但是其對危險源的分析不夠深入。沈鵬等[2]借鑒一些發達國家在建筑行業方面的經驗，將高速公路施工安全管理的知識和BIM信息數字化，應用到高速公路施工安全管理中，降低安全事故的發生率，但是其辨識結果不完整。

周明科等[3]通過BIM平臺建立城市軌道交通工程建設的虛擬三維場景，展示工程建筑物的空間關系，建立安全風險管理信息的集中管理和共享機制，但是難以應對眾多的、并發的危險源。許克璽等[4]匯總分析危險源的組成方式、分類方法、危害機理，參照相關法律規范構建高速公路施工安全風險管理體系，應用OWA-灰色模糊綜合評價模型評價高速公路施工安全。劉紀坤等[5]基于系統分析方法識別山區高速公路施工過程的風險因素，基于作業條件危險性評價法構建風險評價模型，并對該模型的參數進行了賦值和分級。同時應用該評價模型對某山區高速公路試驗段的施工過程存在的風險進行評價，但是其沒有將辨識過程和技術系統化。

本文設計一種基于安全防護技術的公路工程施工場景危險源辨識方法，應用危險源辨識可以降低事故發生的概率，將事故后的控制轉變為事故前的預防。

1" "施工場景危險源辯識

在危險源辨識中，必須對危險源進行評價和評價分級。分級過程主要是根據公路建設特點和評價分級等外部因素，對項目危險源所承載的風險程度進行劃分，使整個施工現場的危險源辨識更加詳細和完整。在分級過程中，評價指標包括危險源特征、組織因素和對自然條件的敏感性。

本文詳細闡述了危險源評價指標體系。其主要包括四個一級指標，不同的一級指標對應幾個二級指標。一級指標主要包括危險源的內在屬性、外部因素和自然條件的敏感性。二級指標是對一級指標的詳細描述和補充。對上述評價體系中的指標進行分析、量化，并分別進行計算，得出指標的描述及相應的分值。

在對危險源進行評價和分級時，采用灰色關聯度法比較各分級評價因子之間的灰色關系，描述各因子之間的關聯度和相似度。公路工程施工時，這兩個因素之間的變化趨勢相似或一致，說明這兩個因素之間的同步變化程度較高，可以認為這兩個因素之間的相關性較大。利用灰色關聯度對風險源進行綜合分析，實際上是曲線間的關聯分析[6]。幾何狀態與曲線在一定狀態下的發展變化有關。假設4個因素之間的數據序列記作：

（1）

式中，X1（0）（t）、X2（0）（t）、X3（0）（t）、X4（0）（t）分別代表一級評價指標中的公路建設特點、危險源特征、組織因素和對自然條件的敏感性序列。將上式中的因素數據序列用圖像的形式表示出來，如圖1所示。

假設得到的因素數據序列為圖1所示的形狀與位置關系，根據上圖中的位置關系，X1（0）和X2（0）距離較近，且相對比較平行，那么就可以判斷X1（0）與X2（0）的關聯度較大。曲線X1（0）與X3（0）相差較大，則說明X1（0）與X3（0）的關聯度較小，X1（0）與X4（0）之間的關聯度最大。根據四條曲線的協方差計算各個因素的數據序列關聯度，X1（0）和X2（0）的關聯度計算公式為：

（2）

式中，Cov（X1（0），X2（0））表示曲線和曲線的協方差，√D（X1（0））和√D（X2（0））分別是X1（0）和X2（0）的方差。以此類推可獲得4個因素之間的關聯度。

在完成各個因素的數據序列關聯度計算之后，按照大小進行排序，對行為進行量化。在施工過程中，可以根據以上計算關系進行危險源評價分級，根據建立的評價體系，相應建立4個評價單元，構建出如下的參考數列矩陣：

（3）

在建立的參考數列矩陣中，同級的指標中極值劃分有所區別。為了保證在分級評價中的計算便捷性，只有對矩陣中的極值進行歸一化處理，才能使評價過程具有相同的性質，歸一化處理的過程可以表示為：

（4）

得到的規范化處理之后的數據矩陣如下：

（5）

上述矩陣中，m表示一級評價指標的數量，n表示二級評價指標的數量。將經過規范化處理的數據劃分為參考數列和比較數列，求取兩個數列之間的關聯系數。在完成關聯系數的計算后，還需要計算一級指標和二級指標的權重，由此完成公路施工場景危險源的辨識設計。

2" "實例分析

2.1" " 實例項目概況

實例分析中，選擇的工程是尼日利亞高原州政府發標的公路工程，項目命名為高原州wase-Dadin Kowa公路工程項目。該線路為新建全長為65.4km的鄉村道路，線路位于高原州的2個地方政府境內，分別為高原州MABUDIN地方政府、高原州WASE地方政府。線路沿線多為平原沼澤地區，是尼日利亞穆斯林的聚集區，主要工程為土方及一座34跨的簡支橋梁。

施工規劃為清除浮土，適量換填部分柔軟地段。路面設計寬度為7.3m，雙側單表路肩，路肩寬度1.5m。全線路有一座簡支梁橋梁（均需打樁施工，樁基直徑1.2m，深30m，共74根），單跨15m，共34跨。各種尺寸箱涵2座，設計速度為100km/h，工期要求為22個月。統計重要的工程量如表1所示。在預應力施工、鋼筋工程、土方工程、鉆孔灌注樁工程等主要工程中，采取相應的安全防護技術措施。

2.2" " 基于安全防護的公路工程施工場景危險源辨識

根據本文設計的危險源辨識流程，并結合高原州wase-Dadin Kowa公路工程項目的具體情況，進行危險源辨識。如樁基的設置、機械安裝與維修，以及涉及所有進入作業場所、辦公場所的人員的活動。首先進行危險源分類，得到分類結果如表2所示。

2.3" " 結果與分析

根據以上流程，得到實例工程中的重要風險源的位置、狀態，詳細結果如表3所示。

公路工程施工場景危險源辨識過程中，要了解不同風險所產生的根源和存在的狀態，并根據安全防護技術來定位危險源位置，確認其與實際的工程情況相吻合。

根據曲線之間存在的幾何相似程度，確定參考數列和比較數列之間存在的關聯度，將本文方法與文獻[4]和文獻[5]方法進行對比，分析不同危險源類別下序列的量化結果。比較序列的量化結果如圖2所示。

由圖2可知，與其他方法相比，本文方法量化了施工場景危險，一一確認了參考數列矩陣，即可判斷數據序列關聯度，保證公路工程施工場景危險源辨識方法具有可行性。

3" "結語

公路施工過程對于安全管理的重視程度越來越高，為了防止事故頻繁出現，并確定危險源所在的地點，本文對安全防護技術在公路工程施工場景危險源辨識中的應用進行了探討。

將潛在的危險源按照特定規則分類，為辨識提供良好的基礎，在安全防護技術的基礎上，設計公路施工場景事故后的危險源辨識流程，使辨識結果具有動態性。利用灰色關聯度分析為已經得到辨識結果的危險源進行評價分級，了解危險源在工程中帶來的影響，并采取合理的防護措施。

實際應用效果表明，本文方法能夠顯示不同風險所產生的根源和存在的狀態，根據安全防護技術來定位危險源位置，與實際的工程情況相吻合，說明本文設計方法具有可行性。

參考文獻

[1] 張志剛，李金峰.港珠澳大橋水下隧道工程的HSE風險管理應用與示范[J].隧道建設（中英文），2019， 39（2）：189-196.

[2] 沈鵬，姜明映，徐躍.基于BIM技術的高速公路施工安全管理分析[J].公路交通科技（應用技術版），2019，15（8）：286-288.

[3] 周明科，張鑫，張波，等.基于BIM技術的城市軌道交通工程風險識別方法研究[J].施工技術，2019（3）：4.

[4] 許克璽. 基于OWA-灰色模糊評價的高速公路施工安全風險管理研究[D].蘭州：蘭州交通大學， 2019.

[5] 劉紀坤，劉恩宇，郭紅娟，等.山區高速公路施工過程風險評價模型研究[J].中外公路，2019，39（3）：5.

[6] 余暉，趙建敏，張天宇.公路施工監理危險源辨識及風險的評價與控制[J].中國質量與標準導報，2019（9）：48-51.