韶惠高速公路施工安全風險評價模型的構建

劉惠義

(惠州交投公路建設有限公司，廣東 惠州 516000)

1 工程概況

本項目所指的韶惠高速公路，具體來說是龍門至惠州段。該段落是惠州市高速公路網規劃的重要項目，實際位置屬于“五橫四縱三支”中的第二縱的惠澳高速公路以及北延線的一段，即惠大疏港高速公路的北延線，具備加密聯絡線公路的屬性。該高速公路橫向聯系了武深高速和惠河高速兩條縱向通道，該項目增加的一個出口高速公路為龍門縣向南至惠城區方向，將成為博羅中西部地區以及龍門縣到惠城區及以東、以南區域最方便的道路。所以，本工程可以大幅度縮減(博羅縣中西部、龍門縣與惠州主城區及以南、以東地區)時空距離，對加強這些區域的經濟往來，帶動區域經濟發展、縮減地域差距發揮重要作用。

該施工項目為K0+000～K33+100里程樁號區域內的土建和機電工程。土建工程包括路基、路面、橋梁涵洞、隧道、預埋管線、線路交叉、其他沿線設施、交通安全設施、房屋養護及服務、工程管理、綠化及環境保護等工程的施工。機電工程包括：采購和安裝樁號范圍的機電工程設備，例如供電照明、收費、監控、通信等。

該項目的工程量主要包括：路基挖方和填方分別為905.1萬m3和877.4萬m3；公莊服務區一處；大、中橋梁總共6 246.185 m/43座，楊村西互通式立交5處；通道、涵洞143座；蘇茅坪樞紐互通5處；隧道單洞長度2 274 m/1座；平陵立交、公莊互通3處。

2 高速公路施工過程風險評價指標概述

2.1 風險分析

(1)風險類型

①人員風險因素

該項目的所有參與人員是工程中最核心、最重要的因素。而施工作業人員操作的規范性、技術水平和綜合素質等，是影響施工風險發生與否的主要變數。另外，施工人員施工經驗多少、有無接受該項目的崗前培訓等因素，同樣會影響到高速公路施工風險發生的程度。

②設計勘察風險因素

整體項目規劃實施是不是科學合理，與前期勘察設計息息相關。地質勘察不夠深入，設計不夠細致，各種原因更改初始設計方案的行為，都會造成施工的安全風險發生。與普通的公路項目勘察設計比較，高速公路項目開發的程度還不夠，缺乏詳細的水文地質資料，設計難免流于粗淺，留下風險隱患。

③環境風險因素

通常高速公路建設多為高原、沼澤、荒山等惡劣的自然環境，以及面臨強降水、沙塵暴、臺風、冰雹等惡劣的氣象條件；還有現場周邊的不可抗力以及各種社會環境等，都是高速公路工程施工中的安全風險因素。

④設備、材料風險因素

正因為高速公路工程多數是處于極其惡劣的交通條件下，不利于特種設備和大型施工設備的進出。另外，對于質量要求十分嚴苛的高速公路項目，工程材料的質量以及施工設備，往往難以滿足工程設計的標準，容易出現設備損壞和工程材料不達標等問題。這些都會埋下施工安全風險的隱患。

⑤管理風險因素

施工單位對施工現場安全管理的水平高低，也是決定施工安全風險發生頻率和程度的關鍵因素。如果缺乏應用的安全管理部門和安全保證體系，就會發生安全管理不到位的問題。例如有些施工單位沒有設置或者取消安全管理機構和專職的安全人員，讓施工管理漏洞頻出。同時，建設單位缺乏對施工單位的安全管理，也是施工過程安全風險發生的主要因素[1]。

(2)風險辨識的方法

目前最有效的風險因素識別的方法，主要是系統安全分析法和直觀經驗法。

①系統安全分析法

該方式主要包括：危險可操作性研究(HAZOP)、事故樹(FTA)、作業危險分析(JHA)、安全檢查表(SCL)等。

②直觀經驗法

現場的安全管理人員利用專家咨詢、查閱資料、頭腦風暴法、現場觀察分析、詢問交談、調查問卷、類比推斷等方式進行風險識別。

2.2 施工安全風險評價指標體系

通過上述分析顯示，人員風險表現在三個方面：作業的安全防護措施、人員的綜合素質和技術水平；勘察設計風險體現兩個方面：工程的初始設計和施工圖紙設計；環境風險體現在四個方面：氣候條件、水文地質、周圍環境和自然災害；設備材料風險表現在兩個方面：設備狀態和材料質量；管理風險表現在兩個方面：現場安全管理和企業政府監管。利用上述指標搭建韶惠高速公路施工安全風險評價指標體系。

3 基于突變理論的安全風險評價模型建立和評價

3.1 模型構建

(1)無量綱化處理指標

高速公路施工安全風險因為不同的指標，其綱量和綱量單位也是不盡相同。為了方便進行比較，可以利用標準化的處理消除綱量單位不同產生的影響。

針對正指標值，以大值為最佳

(1)

針對負指標值，以最小為佳

(2)

式中：xi代表原始值；最大臨界值和最小臨界值分別為xmax和xmin；無量綱化后的指標值為yi[2]。

(2)施工安全風險評價突變模型確定

突變類型是由對應的各層級指標分解的指標數確定，上一級指標影響的不足可以通過同一級指標彌補，因此完全吻合了互補性原則。基于此進行高速公路施工安全風險評價突變模型的構建。

(3)評價標準確定

借鑒有關文獻，根據實際的安全狀況，將高速公路施工風險劃分為五個等級，同樣劃分五個等級的相對應的評價指標狀態，因為專家通常利用打分形式是百分制，因此，可將五個等級進行分值區間的劃分：極差、較差、一般、較好、極好。根據高速公路施工特點和突變模型，綜合專家建議和有關規范，將施工的安全風險根據危險程度劃分為五個等級：高、較高、中等、較低、低。

3.2 指標分數確定

為了獲得更合理和準確的評價結果，特邀請了10位相關專家，有5位是一直進行安全管理研究的學者，另外5位是參加該建設項目的資深專家。參考具體的項目情況，根據相關聯的評分標準，進行針對底層指標的打分[3]。

3.3 評分結果無量綱化處理

相關專家以安全狀態為打分的原則，獲得的分數就高，通過上面公式(1)利用正指標計算，同時標準化處理所有的評分指標。

3.4 突變理論下的施工安全風險評價

進行突變模型的確定，計算則是通過歸一化公式進行，從而得到總突變隸屬函數值xA、標準化值yi、二級指標值yBi、三級指標突變級數值xci。

3.5 評價結果的優化

根據計算數據，該高速公路施工風險的總突變隸屬函數值xA為0.9339，對照指標分級標準，為低級的風險級，與具體的狀況存在一定偏差，難以通過此結果判定風險等級。例如，針對該高速公路施工安全風險評價體系將三級指標全部隸屬度值分別設定為不可以根據該結果進行風險等級的判定。例如，本高速公路施工安全風險評價指標體系，設定全部三級指標1.0和0.1，但實際的數值分別為1.0和0.7743，差距便顯現出來，所以需要轉化總突變函數值，以增加對風險等級判斷的準確性。將指標的隸屬度值設定為M，利用該模型的歸一化公式計算出xA值，XA與M之間的數據則是通過對應關系擬合曲線求得，形成擬合公式

M=1.002 8xA9.2455

(3)

利用公式(3)求出優化后的總突變隸屬函數值：xA=0.538 2。

3.6 評價結果綜合分析

(1)xA值在優化前的評價結果中為0.934 9，與相關的數據進行對照，可以斷定為低級的風險等級。而xA在優化后為0.538 2，確定為中等的風險等級，與工程施工中的狀況基本相同。

(2)風險評價結果顯示，最低的是二級指標yB2，僅為0.791 5，不難看出安全工作有待改進的就是物的因素，必須從提升設備安全性能入手。

4 基于補償評價法的LECT風險評價模型構建和評價

4.1 模型構建

(1)按照韶惠高速公路施工的具體狀況和特點，以風險處理措施安全補償系數作業條件危險性評價法為基礎，構建施工風險評價模型。整體來說，因為高速公路施工的人員素質、技術條件、管理狀況和勞動組織等因素，會影響到風險的產生和發展，唯有進行及時和準確地處理才能降低風險，反之就會風險擴大。因此，風險處理的關鍵影響因素就是處理風險的措施。

(2)針對每一種風險可歸納為4個影響因素：可能發生的事故為L、人體最頻繁暴露的評價單元為E、突然發生事故造成的損失后果為C、風險處理措施安全補償系數為T。利用若干等級對應這四個影響因素同時賦予相對應的分值。LECT四個影響因素的乘積可以體現危險性分值D′的大小，以此劃分相關等級，根據獲得的D′值，對照危險性分值就可以獲得危險因素的等級。具體公式如下

D′=L×E×C×T

(4)

將0～1確定為T的取值范圍。如果T只是發揮正作用，那么只要及時采取措施就能夠把風險降低，就不會因為措施不得力或者另外因素造成風險擴大。風險處理措施安全補償系數T值選擇1時，危險性分值D′與該評價法的危險性分值D相等，說明還沒有采取相關措施；也就是說，T值的大小與D′值的大小以及風險的大小三者成正向比例關系，表明采取的控制風險的措施效果明顯。以此取值標準為基礎，可以將T分成6個級別。在該模型中，L、E、C的作用可以代表它們在作業危險性評價法框架內顯現的作用，所以L、E、C能夠承襲該評價法框架內的分級指標[4]。

(3)通常是按照采取的風險處理措施和取得的效果，進行T值判斷。其中，風險處理措施主要包括三個階段：早期的風險預警、中期的風險應對以及后期的處理手段，獲得的條件是賦予和加權，從定性分析向定量分析轉變。公式如下

f=n1f1+n2f2+n3f3

(5)

式中：f代表風險處理措施；f1n1代表早期的風險預警以及權重，f2n2代表中期的風險應對態度以及權重，f3n3代表后期的處理措施以及權重。

(4)按照f值評價措施效果，借鑒相關文獻，綜合專家的建議后變量和定量措施效果，求采取措施的分值。本項目研究中的危險性分D′的分級指標等同于LECT法的分級指標，因為某些特定的危險程度體現出D′值的本質，也就是說，D′數值的大小能夠被T值改變，但難以改變D′的本質，因為D與D′數值相同，也代表相同的危險程度。因此，本項目可以應用LECT法的分級指標。

4.2 主要施工風險因素評價

借助風險分析，對韶惠高速公路的施工過程實施風險辨識，發現了觸電、路基不均勻沉降、隧道塌方、滲水、路上打樁、主梁失穩、邊坡塌方、基坑支護、洞口失穩、橋面開裂、路面開裂、突水涌泥、大變形、路基水平位移、物體打擊等施工風險因素，然后通過LECT法進行風險評價，獲取準確、合理的評價結果。

4.3 風險分析及控制措施

(1)按照LECT風險評價法有效評價韶惠高速公路施工過程實施風險，對照該評價采用的不同風險處理措施，獲取的風險量化值D′比較D顯現下降幅度。因為風險量化值變化量|D-D′|的產生，明顯改變了風險分級，其中，15類主要風險因素中有8種風險因素的風險分級結果明顯下降，同時也相應下降了某些風險因素的危害程度，讓風險向事故轉化的阻力也增加。同時，下降的風險級別還會對相應事故預防和應對態度以及措施造成間接的影響，所以，必須有的放矢地對原有的事故預防措施進行調整，以及制定未發生事故的有效應對方案。“連鎖效應”的發揮，大幅度降低了公路的施工風險，降低了經濟損失、確保了人身安全。

(2)針對施工過程中的邊坡塌方、突水涌泥、路面開裂、物體打擊、漏水、觸電、洞口失穩等重點風險因素，相關控制手段要按照風險因素的不同，同時進行有針對性地培訓；盡管其他的次要因素可能產生很輕的后果，但也不能有半點忽視，盡最大努力將風險事故的轉化過程阻斷，確保施工的安全。可以根據原有的類似的工程經驗，綜合工程的實際施工狀況制定出實用、詳細的風險管控措施。本項目研究制定的相關措施，遵循風險早期預警、中期應對、后期采取處理措施三方面進行布局。其中，風險早期預警主要包括突水涌泥、洞口失穩、邊坡塌方等風險，這些風險因素都需要提前勘探和監測。針對不同的風險因素都有針對性地制定了詳細的處理措施，達到預防風險的目的。應對風險的積極態度和爭分奪秒的時間觀念，是施工風險控制的關鍵因素，盡管態度并不屬于直接的風險管控措施，卻會在具體的風險控制中發揮決定性的作用[5]。

5 結 論

(1)在分析風險的環節中，進行風險類型的確定，提出了日常辨析風險的方式，讓風險識別更加及時和準確。

(2)依托突變理論構建高速公路施工風險評價模型，利用實際工程案例切實印證了風險分析模型計算過程的簡便性和實用性，讓評價結果更加客觀真實。

(3)利用全面分析實際情況和評價結果，發現該模型有變大計算結果以及變小不同指標差值的的問題，因此借助隸屬值優化評價方式，讓評價結果與實際情況相符。該模式能夠對施工狀態進行準確而直觀地判斷，對安全管理措施進行及時調整。

(4)依托風險處理措施安全補償系數作業條件危險性評價法，進行LECT風險模型的構建，將LECT評價法在韶惠高速公路的施工現場進行應用，通過早期的風險預警、中期的風險應對、后期的風險管控，將施工風險降到最低，充分驗證了該風險評價體系的可靠性。