刍议可靠性理论在水利建筑施工安全领域的应用

钟瑞喜

(山西省水利建筑工程局，山西 太原　030006)

刍议可靠性理论在水利建筑施工安全领域的应用

钟瑞喜

(山西省水利建筑工程局，山西 太原030006)

【摘要】安全施工是水利工程得以顺利进行的基础,也为施工质量创造了有利条件。随着水利工程规模的不断扩大以及施工难度的加大,安全管理就更为重要。水利建筑施工安全管理系统是施工过程中避免事故发生、尽量减少事故损失的重要安全控制途径。在原有的管理系统基础上，引入了可靠性理论分析，通过对安全因素进行量化的方式，提升安全管理、控制的针对性和目标性，从而提升水利建筑施工安全管理工作效能。

【关键词】水利建筑施工；安全管理；可靠性理论；工作效能

随着我国经济的飞速发展，水利建筑行业也迎来了空前的发展，在高速发展的背后，相应的问题也随之产生。施工技术的发展导致施工作业难度加大，而从业人员的素质却普遍不高，再加上一些建筑项目处于施工环境非常恶劣的地区，因此水利建筑施工行业也成为了安全事故频发的行业，被业内称之为“高危”行业。为了进一步减少水利建筑施工行业安全事故的发生，越来越多的专家和学者开始对水利建筑施工安全工作领域进行研究，引入可靠性理论，并应用到水利建筑施工安全事故预防和应急处理中。

1可靠性理论分类

可靠性理论按照其内容及原理，共分为四个学科，它们均对应着不同的领域和范畴，一是可靠性数学，属于应用数学的范畴，常常被应用于可靠性的数据收集、分析等方面；二是可靠性物理，也被称之为失效物理，它主要是从根本上寻找不可靠或者不稳定因素，从而提高产品的可靠性；三是可靠性工程，这是一门集可靠性设计、可靠性预计、可靠性试验、可靠性评估、可靠性检验、可靠性控制、可靠性维修及失效分析等多种方法于一体的包含了许多工程技术的边缘性工程学科，由于在不同领域中可靠性工程所处理的具体问题有所不同，内容也会有差异，但都是以系统、综合的方法和长远的眼光来研究问题，不仅重视技术，也重视管理，其目的是取得系统的最大经济效益和保证运行的安全可靠；四是可靠性教育与管理，这门学科主要研究如何推行可靠性活动，属于一门保障类的科学。

不同的学科，主要针对不同的领域，拥有着不一样的功能和作用，本文所述可靠性理论在水利建筑施工安全领域的应用研究中，主要是基于可靠性工程学科的相关理论和方法，对建设施工安全生产事故的防范和应急处理系统进行研究，通过对相关措施进行可靠性处理，为水利建筑施工安全管理系统的优化提供一定的理论依据。

2水利建筑施工安全管理系统的可靠度分析

随着我国对安全生产工作的逐步重视，安全生产标准化逐渐建立并实施，安全管理系统在各个水利建筑施工项目上已见雏形，安全管理系统也成为了施工安全领域必不可少的一项内容。那么什么是水利建筑施工安全管理系统呢？笔者认为，水利建筑施工安全管理系统是在施工过程中，为了最大限度地避免和防止事故的发生，或者一旦发生事故，第一时间应对和处理事故的一些安全措施和手段。目前我国水利建筑施工安全生产管理系统主要架构如图1所示。

图1　安全生产管理系统架构

从图1可以看出，水利建筑施工安全生产管理系统主要分成两大部分：第一部分是事故的预防，是为了采取相应的措施杜绝或者尽量避免事故的发生；第二部分是一旦发生事故的响应和处理机制。根据可靠性工程学科理论，图1可以转变为图2。

图2　建筑施工安全系统任务可靠性模型框

从图1、图2可以看出，整个水利建筑施工安全管理系统的两大部分是并联关系，第二部分的三大子内容为串联关系，它们在工程施工现实应用中，有一定的先后关系，三大子内容只有在全部可靠的前提下，第二大部分才是安全可靠的。可靠度可以用下式表示：

RO=1-(1-RA)(1-RB)

RB=RB1·RB2·RB3

其中，RA为第一部分的可靠度，RB为第二部分的可靠度；RB1为事故预警的可靠度，RB2为应急反应的可靠度，RB3事故控制及处理的可靠度。

3可靠性理论在工程中应用的理论分析

由以上对建筑工程安全系统任务的可靠度分析可见，建筑工程安全管理系统的可靠性受两部分的影响，下面重点介绍可靠性理论在事故预防方面的实际应用。

在建筑工程施工中，导致事故发生的因素一般可以分为三类：人的不安全因素，物的不安全因素，环境的不安全因素。我们假设事故预防的可靠度为RA，人的不安全因素为RA1,物的不安全因素为RA2，环境的不安全因素为RA3，则有：

RA=RA1·RA2·RA3

要想将事故预防的可靠度提升上去，就需要将三个可能导致事故发生因素的可靠度全部提升上来。在实际施工中RA1、RA2、RA3是不断变化的，而且不同的项目、不同的环境，其变动的主要因素也不相同，例如：在建筑工程外业现场的脚手架施工中，工人的素质、知识量、身心健康状况都会直接影响到RA1，如果素质低、知识量小、身心健康欠佳，就会直接导致RA1下降，这时就应该强化对员工的教育和培训；而如果脚手架所处边坡松动、地面不平或脚手架本身不稳固，这时就要加强物体本身的防护措施，强化其稳定性；如果是高温的夏季中午作业，这时RA3就会下降，就应该采取相应的降温防暑措施，确保人员的安全，从而防止事故的发生。

为避免事故发生，在工程施工期间，可以对相应的因素进行量化处理，并设定一个安全的量化可靠度，每一个时期、每一个阶段、每一个项目、每一个施工部位都拥有不一样的可靠度，这样，当某一因素降到目标可靠度以下时，只需要采取相应的措施，提升对应因素的可靠度，就可以最大限度地做好事故预防工作，从而最大可能地避免安全生产事故的发生。

4可靠性理论在工程中的应用案例

本文以东山供水9号隧洞出口段的工程施工安全管理为例。该施工段采用爆破法和TBM掘进施工相结合的施工方法，以TBM掘进施工为主。9号隧洞出口段全长15460.44m，采用TBM掘进施工段长为14635.44m，圆形断面，开挖直径4.16.m。衬砌为C45W8F150预制混凝土管片拼装结构，单管片为六边形蜂窝状结构，厚25cm，宽1.2m，四片管片组成一环。根据施工内容、位置的不同，从施工安全管理的角度，可以分为三个部位：预制厂施工安全管理区、洞外施工安全管理区、洞内施工安全管理区，每个施工安全管理区都可以作为一个单独的建筑施工安全管理系统。结合工程现场预制混凝土管片生产以及安全管理实际情况，再将预制厂施工安全管理系统进行细致性划分，并运用可靠性理论进行分析。工作流程如图3所示。

图3　现场预制混凝土管片工艺流程①、②、⑤——通过滚道滚动来完成模具在流水线作业运转的目的；③、④——通过平移车托运来完成滚道和蒸养窑之间的运转

从施工工艺角度看，预制厂施工安全管理系统可以再次划分为钢筋作业区安全管理子系统、浇筑混凝土安全管理子系统、蒸汽锅炉安全管理子系统等八个子系统，在这里重点运用可靠性理论对蒸汽锅炉的安全管理进行分析(见图4)。

图4　蒸汽锅炉安全管理与系统架构

蒸汽锅炉安全的可靠度为R，人的因素的可靠度为R1，蒸汽锅炉的定期安全检验可靠

蒸汽锅炉安全因素量化处理表

环境因素：暑天、冰冻天采取相应安全防护措施其可靠度为1，未采取相应的安全防护措施其可靠度为0.8。在锅炉安全管理时，可以设定锅炉的安全可靠度为0.8，一旦出现R=R1R2R3<0.8的情况，就可以针对可靠度低的项目采取相应的安全措施。

5结语

将可靠性理论引入到水利建筑施工安全领域中，可以非常直观地看到影响工程施工安全的最重要因素，正所谓打蛇打七寸，抓药要对症，在水利建筑施工的安全工作中，只要解决了影响建筑工程施工安全的最主要问题，就可以最大限度地避免事故发生；如果事故不可避免地发生了，只要抓好事故预警、应急、事故控制及处理的相关工作，提升薄弱环节的可靠度，就可以最大限度地减少事故的损失。可见，可靠性理论在水利建筑施工安全领域的应用，可以大大提高水利建筑施工安全工作效率，进一步提高水利建筑施工安全保障效能，同时对优化安全系统结构和有效开展施工事故预防及应急处理工作具有非常重要的指导意义。

参考文献

[1]左东红,贡凯青.安全系统工程[M].北京:化学工业出版社,2004.

[2]周文富.浅析施工现场安全现状及应对措施[J].山西建筑,2008(17).

[3]杨静,向晓东,吴高明,等.可靠性分配理论在系统安全目标实现中的应用[J].中国安全科学学报,2007(12).

Discussion on the application of immature reliability theory in

water conservancy construction safety domain

ZHONG Ruixi

(ShanxiWaterConservancyConstructionEngineeringBureau,Taiyuan030006,China)

Abstract:Safety construction is the foundation for smooth progress of water conservancy project, and it also creates favorable conditions for construction quality. Safety management is more important with the continuous expansion of water conservancy project scale and increase of construction difficulty. Water conservancy construction safety management system is an important safety control approach to avoid accident and reduce accident loss in the construction process. Reliability theory analysis is introduced on the basis of original management system. The pertinence and target performance of safety management and control are improved through quantifying safety factors, thereby improving the efficiency of water conservancy building construction safety management work.

Key words:water conservancy construction; safety management; reliability theory; work efficiency

中图分类号：TV512

文献标识码：A

文章编号：1673-8241(2015)12-0055-03

DOI:10.16617/j.cnki.11- 5543/TK.2015.12.016