桥梁施工安全风险评估与控制研究

杨鑫

（广东冠粤路桥有限公司，广州 511450）

1 引言

随着基础交通网的完善，公路桥梁的建设规模日益扩大，施工风险控制也更加严格。桥梁工程（尤其是大桥和特大桥）往往具有施工时间长、施工技术复杂、受外部环境影响大的特点，存在较多的施工风险，容易发生各种安全事故，造成工期延误、人员伤亡、经济损失等。近年来，许多学者通过现场调研、数值模拟等手段进行了桥梁施工风险方面的研究，并提出一些有价值的研究成果，如张军校[1]构建了桥梁施工安全风险因果模型，并将该模型应用于高架桥桩基施工的安全风险评估中，取得了良好效果；吴业雄[2]以某山区公路桥梁为研究对象，运用鱼刺骨法汇总了桥梁施工期间的风险源和风险因素，并通过LEC 法计算出了各风险因素的安全等级；王丽[3]采用专家调查法对A 大桥的风险因素进行识别和打分，利用贝叶斯网络法建立该大桥风险评估模型，并按照评估结果分析了施工风险的产生原因和防控措施。但是，施工人员在开展桥梁施工期间，安全意识不足，施工方案以参考以往工程经验为主，从而导致施工安全隐患大。因此，研究桥梁施工安全风险评估与控制研究是十分必要的。

2 桥梁施工风险特点及风险识别

2.1 桥梁施工风险特点

不同专业领域对风险的定义存在差异，但均将风险视为对不利事件发生概率及其导致事故严重程度的综合评价，并用危险度R 来表示[4]：

式中，pi为不利事件发生的可能性指标，i=(1～n)；ci为不利事件所导致后果严重程度的指标，i=(1～m)。

桥梁施工风险与其结构形式、材料特性、施工技术、所处的地质环境等密切相关，具有规律性、关联性、不确定性等特点，主要体现在3 个方面：（1）规律性：桥梁上部结构施工难度大，但作业工序较固定，施工风险也呈现一定的规律性，可通过制定相应的应急预案及时防控；（2）关联性：桥梁结构施工期间存在的各种风险并不是完全独立的，而是相互影响的统一整体，甚至某个危险因素的发生可能导致桥梁的停工整改；（3） 不确定性：由于桥梁结构受施工技术和外部环境影响较大，难以计算出所有不利事件的发生概率，有时只可定性评估施工风险。

2.2 桥梁施工风险识别

准确清晰地识别风险是桥梁施工风险管理的开端，也是风险评估和决策的前提。桥梁施工风险识别时要遵循全面性原则、全员参与原则、动态分析原则等，并根据项目建设目标选择层次分析法、头脑风暴法、事故树法、检查表法中的一种或多种方法来分析桥梁施工过程中的潜在风险，以编制风险源清单。桥梁施工风险识别的主要流程如图1 所示[5]。

图1 桥梁施工分析识别步骤

3 桥梁施工风险评估模型建立

3.1 施工总体风险评估

桥梁施工风险评估主要采用指标体系法。在选择评价指标时，没有必要考虑所有的风险因素，这样，会在很大程度上提高风险评估工作量[6]。评价前只需要先确定桥梁施工期间涉及人、材料、机械、施工方法和外部环境等不良事件的关键评价指标，并赋予其相应权重即可。笔者结合多年项目经验，并参考相关资料，将评价指标按数量和重要性进行排序，得到指标权重系数如表1 所示。

表1 施工风险评价指标权重系数

在确定桥梁施工风险评价指标和权重系数后，就可按式（1）计算出总体风险值R，并得到桥梁的总体风险等级。

式中，pi为总体风险评价指标；γi为评价指标权重系数。当R≤30，为等级Ⅰ（低度风险）；当30＜R≤45，为等级Ⅱ（中度风险）；当45＜R≤60，为等级Ⅲ（高度风险）；当R＞60，为等级Ⅳ（极高风险）；n 为指标总数量。

3.2 施工专项风险评估

JTG/T 3650—2020《公路桥涵施工技术规范》规定，总体风险评级在Ⅲ级及以上则需要开展专项风险评估。桥梁专项风险评估可采用层次分析法和LEC 法。前者包括建立风险层次模型、构建判断矩阵、一致性检验等内容；后者关键要确定事故发生可能性L、人员处在危险环境频率E 及事故引起的后果C。

3.2.1 层次分析法

建立风险层次模型：为了准确建立桥梁施工风险层次模型，事先必须识别桥梁施工期间风险因素及各风险因素之间隶属关系。风险层次模型分为目标层、判据层、准则层。其中，目标层是在模型最上端，往往只有1 个风险因素。判据层的各风险因素在隶属于目标层的同时又受到准则层各风险因素的影响。

在开展风险评估时，可将桥梁施工风险作为目标层，将人的违章作业、机械不安全状态、不良作业环境、管理缺陷等作为判据层。准则层内容可按照上述4 个方面结合项目实际情况共同确定。

构建判断矩阵：在确定桥梁施工风险层次模型后，应通过两两对比的方法，确定同一层次各风险要素的相对重要程度，以建立判断矩阵。桥梁风险因素的相对重要程度用标度值进行量化，详见表2。

表2 桥梁施工风险因素的标度值

n 个风险因素相互比较，就可以得到n 阶判断矩阵A，根据公式Ax=λmaxx 计算出矩阵的最大特征根和相应的特征向量。

矩阵一致性检验：由于桥梁施工风险因素的相对重要程度往往是邀请若干专家评分得到，容易受到主观因素干扰，根据评价指标标度值得到的判断矩阵可能不具备一致性，此时要进行矩阵一致性判定[7]：式中，CI 为评价指标的判断矩阵一致性指标；λmax为判断矩阵最大特征根；n 为判断矩阵阶数。当CI=0，判断矩阵具有完全一致性。

3.2.2 LEC 法

LEC 法是用于桥梁施工风险评估的1 种半定量方法，用风险值D 等于事故发生可能性L×人员处在危险环境频率E×事故引起的后果C。D 值的大小可以评价桥梁施工期间的危险性：D≤20，稍有风险，可以接受；当20＜D≤70，一般风险，需要注意；70＜D≤160，高度危险，立即整改。

4 桥梁施工风险评估实例分析

4.1 项目概况

依托项目为大埔至潮州高速公路TJ16 标段，路线位于梅州市大埔县枫朗镇和大东镇境内，拟对该标段内的双溪大桥主桥展开总体风险评估和专项风险评估。双溪大桥上部采用四跨预应力混凝土变截面连续刚构体系，桥梁长度为370 m，孔数-跨径为65 m+2×120 m+65 m，如图2 所示。其中，箱梁采用单箱单室截面，纵、横、竖三向预应力体系。桥宽12.5 m，箱梁根部梁高7.2 m，跨中梁高2.8 m，箱梁顶板设横坡，底板横桥向为水平。主桥箱梁主桥共有3 个“T”构，各单“T”箱梁中的0#～1#块为现浇段，2#～16#挂篮悬浇段，17#块位合龙段，18#块为边跨现浇段。施工顺序为0#～1#块三角支架现浇→2#～16#挂篮悬浇→边跨18#块三角支架现浇→边跨吊架合龙→中跨利用挂篮底模吊架合龙。

图2 双溪大桥主桥桥跨设计图

4.2 总体风险评估

根据项目概况，并结合谢海涛[7]提出的总体风险评估体系和专家调查结果，选择施工水平、建设规模、桥位特征、地质条件、气候条件、地形地貌条件为双溪大桥总体风险评估指标（已按指标重要性排序），将各评价指标的标准分值定为60、50、50、30、10、10，权重系数参考表1，则计算出的桥梁施工总体风险值如下：

桥梁总体风险值R＞45，风险等级为Ⅲ级高风险，需要对其开展专项风险评估。

4.3 专项风险评估

针对双溪大桥施工期间的钻孔灌注桩、支架现浇混凝土、预应力筋张拉、桥跨合龙等主要风险源，利用LEC 法进行专项风险评估，得到桥梁施工风险评价见表3。

表3 桥梁施工风险评价表

4.4 施工风险控制措施

在桥梁实际施工期间应根据风险因素的风险等级评价结果选择适当的风险控制措施：首先，要加强桥梁施工的现场管理，提高工人和技术人员的安全意识、安全技能等；其次，要建立完善的安全生产管理机构，明确各级管理人员的施工责任，并制订安全计划，不定期对施工现场进行安全检查。同时，在桥梁施工之前要结合项目概况、勘察设计资料、工期安排、施工工艺、资源需求计划等编写完整的施工方案，开展三级技术交底，确保各级技术人员和班组作业人员清楚桥梁施工期间的潜在风险源。

5 结语

在分析桥梁施工风险特点的基础上，依托双溪大桥，探讨了总体风险评估和专项风险评估方法。主要得到以下结论：

1）桥梁施工风险与其地质地貌、结构形式、施工技术、施工人员素质等因素有关，且通常具有规律性、关联性、不确定性。

2）桥梁施工风险评估可采用指标体系法，事先应确定桥梁施工期间的关键评价指标，并赋予其相应权重即可。

3）桥梁专项风险评估可选择层次分析法或LEC 法。前者包括建立风险层次模型、构建判断矩阵、一致性检验等内容；后者的关键要确定L、E、C。

4）在桥梁实际施工期间可通过加强人员管理、建立完善的施工方案、不定期安全检查等措施来加强风险控制。