特高压工程施工重大危险源管控程序研究

李 智，樊运晓，张书豪，韩 笑，朱雷鹤，金向阳

(1.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京 100083；2.国家电网公司交流建设分公司，北京 100052；3.浙江省送变电工程公司，杭州310020)



特高压工程施工重大危险源管控程序研究

李 智1，樊运晓1，张书豪2，韩 笑1，朱雷鹤3，金向阳3

(1.中国地质大学(北京)工程技术学院，北京 100083；2.国家电网公司交流建设分公司，北京 100052；3.浙江省送变电工程公司，杭州310020)

我国特高压工程建设工期紧张，机械化、集群化、环保化施工作业频繁，技术难度高。为了加强施工作业危险源分级管理，突出重大危险源，本文基于特高压交流输电示范工程项目，以该工程施工作业中的危险源为研究对象，运用能量意外释放论定义特高压工程施工作业重大危险源，通过对比分析国家及行业标准、规定和规范，确定了重大危险源界定标准，并依据标准化作业程序和HFACS系统，设计出适合一线员工参与的作业步骤划分—危险辨识—重大危险源界定—重大危险源控制的重大危险源管控程序，形成JMHA工作表。应用结果表明：该管控程序能促进特高压工程施工重大危险源管控的科学性、全面性、合理性和有效性。

特高压工程施工；重大危险源；危险辨识；管控程序；JMHA工作表

建设特高压国家电网，实现能源资源优化配置是电网建设的根本目标和任务，而保证电源和电网安全稳定运行是电网建设的第一任务[1-2]。近三四十年来欧洲、北美等地发生的十几次大面积停电事件的教训是，电压等级越高，覆盖范围越大，越存在巨大安全隐患，且电网建设运行中很容易遭遇台风、暴雨、雷击、冰凌、雾闪、军事破坏等天灾人祸，会将事故迅速蔓延扩大[3-4]。淮南—上海1 000 kV特高压交流输变电工程是我国第一个特高压同塔双回路输电线路工程，也是特高压交流输电技术规模化应用的标志性工程。该工程建设任务重，工期紧张，技术难度高，示范作用强，施工作业危险源管理、事故预防面临着严峻的挑战[5]，具体表现在：①有限的空间和时间内投入大量的人员、机械、物资等资源,作业平面上往往同时有多个施工单位或者班组作业，存在较多的交叉施工现象，这使得特高压工程施工安全管理难度大;②工程基础单基方量大，铁塔单重大，重要交叉跨越众多，且随着超重超大超长吊装以及机械化、集群化、环保化施工不断增多，工程低概率重大事件的风险相对增加，事故防治的复杂性、艰巨性和紧迫性也在不断增加。

当前，特高压工程施工作业安全管理研究主要以风险管理为主，但其事故发生概率和后果严重度两个维度的确定又需依据事故统计数据和人为经验判断，并没有结合危险类型繁多、涉及面广的施工作业特点形成针对客观危险源进行的分级管理，以突出重大危险源[5-7]。鉴于此，本文以淮南—上海1 000 kV特高压交流输电示范工程项目为实例，以特高压工程施工作业中的危险源为研究对象，基于能量意外释放事故致因模型，借鉴危化行业重大危险源定义和界定原则，首次提出特高压工程施工作业重大危险源定义，通过对比、筛选分析国家及行业标准、规定和规范，确定特高压工程施工作业重大危险源界定标准，并依据危险辨识理论、标准化作业程序和HFACS系统，形成特高压工程施工作业重大危险源管控程序。

1 特高压工程施工作业重大危险源定义与界定标准的提出

当前国际上并没有关于危险源的确切定义，英文单词中危险为hazard，重大危险为major hazard，后者在国内也通常理解为重大危险源。我国《职业健康安全管理体系》(GB/T 28001—2011)中将危险源定义为：可能导致人身伤害和(或)健康损害的根源，状态或行为，或其组合[8]。

1.1 重大危险源国内外研究进展与能量意外释放论

20世纪70年代以来，频频发生的重大工业事故已严重影响了各国社会、经济和技术的发展，生产安全问题引起了国际社会的广泛关注，相继出现了“重大危险(major hazard)”、“重大危险设施(major hazard installations，国内称重大危险源)”的概念。随后，各个国家、国际组织相继推出了重大危险源管理规定与办法，包括英国政府的《关于报告处理危险物质设施的报告规程》和《重大工业事故控制规程》，国际劳工组织的《预防重大工业事故公约》，欧盟的《Seveso指令》(该指令已被修订为《SevesoШ》)等[9]。其中，《SevesoШ》列出了180种危险化学品物质及其临界量标准，其适用范围是危险物质存在之处，它既包括工业生产，也包括危险化学品的仓储。此法令在实践中提供了3种级别的重大危险源，并提出了不同级别的控制措施[10]，要求企业必须在确保安全的条件下才能生产。我国2009年发布了《危险化学品重大危险源辨识》(GB 18218—2009)，给出了辨识危险化学品重大危险源的依据和方法，这也是目前唯一一个对重大危险源给出明确定义和界定依据的领域[11-14]。

无论是欧盟的《SevesoШ》还是国内的《危险化学品重大危险源辨识》，其辨识重大危险源的依据都是危险化学品的临界量。而危险化学品事故发生机理可以认为是危险化学品储存的化学能的意外释放，即符合能量意外释放的事故致因模型。能量意外释放论是在1961年、1966年由吉布森和哈登提出的一种事故致因模型。该模型指出事故是一种不正常的、或不希望的能量释放，各种形式的能量是构成伤害的直接原因[15-16]。McFartand(麦克法兰特)在解释事故造成的人身伤害或财物损坏的机理时说：“……所有的伤害事故(或损坏事故)都是因为：①接触了超过机体组织(或结构)抵抗力的某种形式的过量的能量；②有机体与周围环境的正常能量交换受到了干扰(如窒息、淹溺等)”[15-16]。具体的能量(交换)类型与伤害形式见表1和表2。

表1 能量类型与伤害形式

表2 能量交换类型与伤害形式

1.2 特高压工程施工作业重大危险源定义的提出

危险由危险元素、触发机理和威胁目标组成，而危险元素是构成危险的基本危险源。通常情况下，在危险—事故的转化过程中，会有一些能量的积累。结合能量意外释放论可以认为：危险元素本身是具有能量的危险源，与危险是以1的概率存在一样，危险源所蓄积的能量也是以1的概率、随危险的存在而存在[9,17]。特高压交流输电示范工程施工作业复杂，危险源类型多，威胁对象涉及作业人员、设备和电网，综上分析可将特高压工程建设中的重大危险源定义为满足以下条件的施工作业工序或作业环境：达到一定规模，其危险元素所蓄积的能量等于或超过临界量规模。临界量规模：基于作业工序复杂度、施工方案难易度、作业环境恶劣度、事故预防难易度、事故后果严重度等因素，若某类施工作业工序或作业环境中危险元素所蓄积的能量等于或超过该规模，则该施工作业工序或作业环境为重大危险源。1.3 特高压工程施工作业重大危险源界定标准确定

在我国，特高压工程建设行业起步较晚，还没有丰富的安全管理经验，其危险辨识、风险管控基本是借鉴其他行业较成熟的实践方法。结合前文给出的特高压工程施工重大危险源定义，特高压工程施工作业的重大危险源是指具体的施工作业工序或施工作业环境，而辨识重大危险源，首先要确定对应的危险类型。危险的最终结果是导致事故的发生，如果能识别出可能发生的事故，则可以通过事故类型来对危险类型加以划分。所以，在此依据《企业职工伤亡事故分类标准》(GB 6441—1986)[18]和《国家电网公司电力生产事故调查规程》[19]，将特高压工程施工作业中的危险类型分为人员伤亡事故、设备事故和电网事故三大类危险类型，危险辨识方法采用JHA法。同时，除危险化学品行业外，国内外都没有关于其他行业重大危险源界定标准的规定或进行过相关研究。为此，本文以淮南—上海1 000 kV特高压交流输变电工程为实例，通过对比、筛选和分析国家及行业标准、规定和规范等，分别确定辨识出14种危险类型的重大危险源界定标准，详见表3。

由于电网事故和设备事故主要表现为财产等经济损失，其在时空上表现出较大的差异性，所以辨识电网事故、设备事故主要以描述事故情形为主，按照《国家电网公司电力生产事故调查规程》中的规定，将发生重大、特大电网事故和设备事故情形的作业工序或作业环境界定为重大危险源，本文不再列出。

表3 特高压工程施工作业人员伤亡事故重大危险源界定标准

续表3

危险类型重大危险源界定标准坍塌土方(基坑)坍塌1开挖深度超过3m(含3m)或虽未超过3m但地质条件和周边环境复杂的基坑(槽)支护、降水工程；2开挖深度超过3m(含3m)的基坑(槽)的土方开挖工程模板坍塌1各类工具式模板工程：包括大模板、滑模、爬模、飞模等工程；2混凝土模板支撑工程：搭设高度5m及以上，搭设跨度10m及以上，施工总荷载10kN/m2及以上，集中线荷载15kN/m2及以上，高度大于支撑水平投影宽度且相对独立无联系构件的混凝土模板支撑工程；3承重支撑体系：用于钢结构安装等满堂支撑体系脚手架坍塌1搭设高度24m及以上的落地式钢管脚手架工程；2附着式整体和分片提升脚手架工程；3悬挑式脚手架工程；4吊篮脚手架工程；5自制卸料平台、移动操作平台工程；6新型及异型脚手架工程拆除工程坍塌1建筑物、构筑物拆除工程；2采用爆破拆除的工程建筑物(构筑物)坍塌1建筑幕墙安装工程；2钢结构、网架和索膜结构安装工程其他1人工挖扩孔桩工程；2地下暗挖、顶管及水下作业工程；3预应力工程；4采用新技术、新工艺、新材料、新设备及尚无相关技术标准的危险性较大的分部分项工程一般缺氧危险作业密闭设备地下有限空间地上有限空间空气中氧含量低于18%(体积比)的有限作业空间中毒在地上及地下等有限作业空间可能存在有毒气体(包括一氧化碳、硫化氢、六氟化硫等)、野外山区施工可能发生动物咬伤的区域进行的施工作业容器爆炸第二类压力容器和第三类压力容器火灾储存甲、乙类、丙类物品的场所淹溺河网运输、水上平台施工以及工程临边作业区域、施工区道路临边作业区域进行的作业活动放炮岩石爆破一次爆破总药量Q≥10t拆除爆破1高度≥20m，面积≥5000m2的建筑物；2高度≥20m的构筑物

2 特高压工程施工作业重大危险源管控程序设计

特高压工程施工作业重大危险源管控是一项涉及多学科、多方面的系统工程，在我国是新的领域，也没有全面成熟的技术可供借鉴，如果能系统地对各施工作业项目按作业步骤有序地进行分析，将危险辨识、重大危险源界定和控制有效地结合起来，可形成系统的重大危险源管控程序。

2.1 作业步骤划分

理想情况下，所有的作业都可以进行作业危险分析，但通常情况下要优先确保对关键性的作业实施分析，如事故频率较高或后果较严重、能导致严重职业病危害和新增、变更作业等。同时，借鉴标准化作业程序(SOP)的思想，将每一施工作业项目按顺序分解，使作业程序分析统一化、规范化、标准化和形象化。

2.2 危险辨识

危险辨识是系统安全的主要任务之一，是一个从各类信息中找出危险的认知过程。辨识危险，要根据分析对象的不同，采用不同的方法，但辨识出的危险，应包含危险元素、触发机理和威胁目标三个要素。危险辨识的方法通常包括两大类，一类是对照经验法，另一类是系统安全分析法，危险辨识过程中可将两种方法结合使用。由于本文研究对象为特高压交流输电示范工程施工作业，因此可综合其施工作业和危险辨识方法的特点，采用国际上通用的针对作业过程的危险分析方法JHA法[20]，并配合使用询问与交谈、现场观察等进行危险辨识。

辨识出危险后，要依据《企业职工伤亡事故分类标准》和《国家电网公司电力生产事故调查规程》，确定人员伤害事故危险类型、设备和电网事故危险类型，并依据表1和表2确定危险的能量类型。

2.3 重大危险源界定

辨识出危险后，根据危险三要素确定危险元素，即危险源。在特高压交流输电示范工程施工作业中，危险源是某个施工作业工序或作业环境。有危险存在，必然有对应的危险源，但该危险源不一定是重大危险源，所以要依据表3的界定标准，从已辨识出的危险源中界定出重大危险源。为了便于一线员工能更清晰、全面地辨识、界定出每一个作业步骤的重大危险源，并制定控制措施、形成科学有效的重大危险源管控程序，在界定出重大危险源后，还应按照作业步骤依次描述整个作业中出现某重大危险源的所有场景。场景描述时应涵盖以下方面的信息[21]：①危险在哪里发生？——表达危险发生的环境信息；②危险会影响到谁或什么？——表达危险概念中威胁目标的信息，指暴露情况；③什么导致危险的发生？——表达危险概念中触发机理的信息；④危险会导致什么结果？——表达危险所导致的后果，即可能发生的事故；⑤危险还会有其他致因吗？

同时，为了使一线员工更直观地了解施工作业中的重大危险源，还应依据《企业职工伤亡事故分类标准》中规定的致害物类型，列出每一重大危险源场景的致害物，以提高员工的防范意识。

2.4 重大危险源控制

重大危险源管控的最终目标是要控制重大危险源，因而一旦完成危险辨识和重大危险源界定之后就要选择危险源控制的方法。基于能量意外释放论，各种形式的能量是构成伤害的直接原因，因此可通过控制能量或者控制能量的载体来预防伤害事故。运用能量控制原理,提出危险控制措施的优先顺序是：①限制及分散能量；②防止能量散逸；③加装缓冲能量的装置；④减低损害程度；⑤防止外力造成的危险；⑥防止人的失误[9]。

本文采用美国学者S.A.Shappell和D.A.Wiegmann所提出的经Reason事故致因模型发展而来的人因分析分类系统模型(Human Factor Analysis Classification System,HFACS)，从个人因素、工作条件、班组监管、组织管理四个层次提出了重大危险源控制措施，表4汇总了HFACS模型事故致因四层控制的具体分类因子[22-24]。

表4 HFACS 模型事故致因分类因子

综上，整合SOP和JHA方法，集特高压工程施工作业危险辨识、重大危险源界定与控制于一体，形成面向作业的重大危险源管控程序，设计出适用于特高压工程施工作业一线员工的JMHA(即Job Major Hazard Analysis)工作表，见表5。表6为淮南—上海1000kV特高压交流输电示范工程变电工程软母线施工的JMHA工作表部分示例。

表5 特高压工程施工作业一线员工的JMHA工作表

表6 特高压交流输电示范工程变电工程软母线施工的JMHA工作表(部分)

3 结 论

我国特高压工程建设工期紧张，技术难度高，作业危险类型众多、涉及面广，为了对危险源进行分级管理，突出重大危险源，本文以特高压工程施工作业危险源为研究对象，设计了适合一线员工参与、便于重大危险源辨识-界定-控制的管控程序，得出如下结论：

(1) 基于能量意外释放论提出了特高压工程面向施工作业的重大危险源定义，为特高压工程施工作业中重大危险源辨识和控制提供了理论基础。

(2) 通过对比、分析国家及行业标准、规定和规范，确定了重大危险源界定标准，采用JHA法辨识出特高压交流输电示范工程的危险后，界定出施工作业中不同类型的重大危险源，并依据HFACS模型提出四级控制措施，使重大危险源管控和事故预防工作真正落实到一线员工层面。

(3) 整合特高压工程施工的作业步骤划分—危险辨识—重大危险源界定—重大危险源控制的过程，设计出适用于一线员工参与的重大危险源管控程序，并形成JMHA工作表，有效地促进了一线员工参与下的重大危险源管控的科学性、全面性、合理性和有效性，提升了特高压工程施工的安全管理绩效。

(4) 本文设计的重大危险源管控程序和其JMHA工作表已经应用于皖电东送淮南—上海1 000 kV特高压交流输电示范工程项目上，并在项目施工建设事故预防中取得了一定的成效，有待在特高压行业进行推广应用。此外，行业应同步建立有效的安全绩效测评机制，蕴育良好的安全文化氛围，使其能够持续改进。

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Research on Major Hazard Installations Management Programme in UHV Engineering Construction

LI Zhi1，FAN Yunxiao1，ZHANG Shuhao2，HAN Xiao1，ZHU Leihe3，JIN Xiangyang3

(1.SchoolofEngineering&Technology，ChinaUniversityofGeosciences，Beijing100083，China；2.AlternatingCurrentProjectConstructionBranch，StateGridCooperationofChina，Beijing100052，China；3.ZhejiangPowerTransmission&Transformation，StateGridCooperationofChina，Hangzhou310020，China)

In order to strengthen hazard hierarchy management and highlight the sources of major hazards,based on the demonstrative engineering of ultra-high voltage (UHV)ac transmission,this paper takes the sources of major hazards in UHV engineering construction as the research object,proposes the definition of the sources of major hazards in UHV engineering construction based on the accidental release theory of energy and sets standards of major hazard sources by the comparative analysis of national and occupational standards and regulations in UHV engineering.Then the paper designs a control program for major hazard sources which includes job step division,hazard identification,major hazard source determination and major hazard source control based on standard operation procedure and HFACS system and forms JMHA worksheet.The application of the program shows that the control program can promote the scientificalness,comprehensiveness,reasonability and effectiveness of the control of major hazard sources in UHV engineering construction.Key words:UHV engineering construction;major hazard installations;hazard identification;management programme;JMHA worksheet

1671-1556(2015)01-0152-06

2014-03-31

2014-10-24

国家自然科学基金项目(51304217)；中央高校基本科研业务费优秀教师基金项目(2652013103)

李 智(1989—)，男，硕士研究生，主要研究方向为工业安全管理与系统思考。E-mail:691735634@qq.com

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10.13578/j.cnki.issn.1671-1556.2015.01.029