基于风险矩阵的胶凝砂砾石坝安全风险分级管控研究

苗新虎，杨胜品，王彦红，顾业香

（1.雷山县水务局，贵州 黔东南，557199；2.贵州水投水务集团雷山有限公司，贵州 黔东南，557199）

0 引言

胶凝砂砾石坝是介于碾压混凝土与堆石坝之间的一种新坝型，具有经济、安全、施工方便、低碳和环境友好等特点[1]，逐步在国内永久性水利工程中展开应用。目前，胶凝砂砾石已应用于山西守口堡水库、四川顺江堰水库、四川金鸡沟水库、雷山县猫猫河山塘、雷山县西江水库等水利枢纽工程建设[2]。我国对胶凝砂砾石筑坝的研究始于20世纪90年代，由中国水利水电科学研究院、河海大学、华北水利水电学院、武汉大学、新疆农业大学、山西省水利水电勘测设计研究院和福建省水利水电勘测设计研究院等单位，对胶凝砂砾石坝的筑坝材料特性、大坝稳定和应力分析、施工工艺等问题进行了广泛探索[3]。由此可见，国内对于胶凝砂砾石坝的研究多集中在材料特性和力学性能方面，鲜有对胶凝砂砾石坝安全风险分级管控方面的研究。本研究以雷山县西江水库为例，采用项目结构图法（WBS）将胶凝砂砾石密切相关作业内容逐层划分至最小评估单元，并利用风险矩阵法对最小评估单元安全风险点进行风险评估，确定风险等级。该方法具有方便快捷且兼顾定性分析和定量分析的特点，可为类似水利工程项目的安全风险识别、分级和管控提供参考和指导意见。

1 风险矩阵法

风险矩阵是用于识别风险和对其进行优先排序的有效工具[4]，由美国，空军电子系统中心（Electronic Systems Center，ESC）的采办工程小组于1995年4月提出，目前已被广泛应用于风险管理的各个领域[5]。

风险矩阵法是基于“风险等级=风险发生的概率×后果的严重程度”的模型，综合考虑可能性与严重性两方面，对项目风险因素进行风险评估[5]。该方法主要由管理人员根据事先确定的风险发生可能性与严重性等级标准，基于二维矩阵思维直接判定风险水平等级[6]。为规范风险矩阵法在水电工程风险管理中的应用，2014年6月1日起实施的GB/T 50927—2013《大中型水电工程建设风险管理规范》，从概率或频率值给出了风险发生可能性程度等级标准；从人员伤亡、经济损失、工期延误、环境影响和社会影响五个方面给出了风险损失严重性程度等级标准；基于二维矩阵思维，将安全风险等级划分为四级，并给出了风险等级标准矩阵；基于不同等级的风险，给出了相应的风险控制措施[7-8]。

2 工程案例

2.1 雷山县西江水库概况

雷山县西江水库大坝是雷山县继猫猫河山塘大坝之后的又一座胶凝砂砾石坝，坝址位于贵州省黔东南苗族侗族自治州雷山县西江镇境内，距离西江千户苗寨核心景区1.2 km，工程规模属小（1）型，是一座以防洪、集镇供水、灌溉和改善景区水环境为主要任务的综合性水利枢纽工程。水库校核洪水位900.13 m，总库容472 万m3；正常蓄水位896.00 m，相应库容360 万m3；死水位872.00 m，相应库容24.4万m3；汛限水位888.50 m，相应库容202万m3；防洪高水位896.00 m，相应库容360万m3；兴利库容336 万m3，调洪库容158 万m3。水库年供水量296 万m3，具有年调节能力。水库由挡水建筑物、泄水建筑物和取水建筑物组成，其中挡水建筑为胶凝砂砾石坝，最大坝轴线长198.5 m，最大坝高49.5 m，坝顶宽6 m，最大坝底宽48.8 m。工程总投资23 076.14 万元[9]。由于施工经验匮乏，为了保证大坝建设安全有序推进，对其作业过程进行全方位的风险评估和防控具有重要意义。

2.2 评估单元划分

由于水利工程建设项目施工具有“点多、面广、线长”的特点，因此，为了保障风险评估内容“横向到边，纵向到底”，需要对水利工程项目进行评估单元划分。西江水库胶凝砂砾石坝风险评估单元划分主要依据类似工程经验辨识和分析项目危险、有害因素，并在工程基础资料和现场踏勘的基础上，运用项目结构图法（WBS）对胶凝砂砾石坝作业结构进行逐层分解[10-11]，将胶凝砂砾石坝全过程作业划分为附属工程作业区域（包含通水、通电、通风系统、弃渣场、石料场和场内交通等）、场内加工作业区域（包含砂石料生产系统、混凝土生产系统、胶凝砂砾石生产系统和综合加工厂系统）和大坝枢纽作业区域，每个作业区域按照施工作业活动类、大型设备类、设施场所类、危险环境类和其他五个类别逐项划分至最小评估单元，并在最小评估单元的基础上划分96个安全风险点。西江水库胶凝砂砾石坝安全风险评估单元划分结果见表1～3。

表1 场内加工作业区域最小评估单元划分结果Table 1 The minimum assessment units in the processing area

2.3 风险分析

2.3.1 风险过程分析

西江水库胶凝砂砾石坝密切相关作业内容的安全风险点为96个，数量较多，只选取大坝枢纽作业区域负压溜槽胶凝砂砾石浇筑风险点介绍风险分析过程。负压溜槽胶凝砂砾石浇筑时发生事故的可能性主要集中在支撑体系坍塌、进料口和出料口胶凝砂砾石离析石块物体打击伤害、检修人员高处坠落、负压溜槽安装起重吊装物体打击伤害、高处作业坠落伤害、触电等方面。根据建筑工程事故统计情况，结合风险发生的可能性等级标准，负压溜槽胶凝砂砾石浇筑发生高处坠落、坍塌事故的可能性等级为有可能。负压溜槽胶凝砂砾石浇筑一旦发生事故，易造成1～2 人死亡，工程经济损失20万元，延误建设项目工期1～2个月。结合风险损失严重性程度等级标准，负压溜槽胶凝砂砾石浇筑风险损失严重性程度等级为较大。依据风险等级标准矩阵，以负压溜槽胶凝砂砾石浇筑风险发生可能性等级（有可能）和风险损失严重性程度等级（较大）的交叉点，判定负压溜槽胶凝砂砾石浇筑安全风险点安全评估等级为Ⅱ级。

表2 附属工程作业区域最小评估单元划分结果Table 2 The minimum assessment units in the ancillary engineering area

表3 大坝枢纽作业区域最小评估单元划分结果Table 3 The minimum assessment units in the dam area

2.3.2 风险结果分析

运用项目结构图法（WBS）将西江水库胶凝砂砾石密切相关作业内容划分为96 个安全风险点。其中，大坝枢纽作业区域安全风险点较为集中，占比43%，共计41 个；附属工程作业区域次之，占比33%，共计30 个；场内加工作业区域最少，占比26%，共计25个。

运用风险矩阵法对西江水库胶凝砂砾石密切相关作业内容的96个安全风险点进行安全风险评估分析，安全风险共分为Ⅰ级、Ⅱ级、Ⅲ级和Ⅳ级四个等级。其中，主要安全风险等级为Ⅲ级，即有条件可接受风险，占比51%，共计49 个；其次为Ⅱ级安全风险，即可接受风险，占比38%，共计36个；再次为Ⅳ级安全风险，即不可接受风险，占比6%，共计6个；占比最小为Ⅰ级安全风险，即可忽略风险，占比5%，共计5个。

由风险矩阵法评估结果可以发现，西江水库胶凝砂砾石坝Ⅳ级安全风险全部集中在大坝枢纽作业区域，具体为大坝坝肩明挖施工评估单元、大坝导流洞洞室开挖及支护评估单元、大坝填筑工程评估单元、围堰评估单元和超标准洪水评估单元；Ⅰ级安全风险主要分布在附属工程作业区域和场内加工作业区域，其风险点主要在钢筋的平面运输、供水系统等辅助工程上。

运用柱状图进一步统计分析各作业区域、各风险类别的安全风险等级分布情况。各作业区域安全风险等级分布与整个胶凝砂砾石作业安全风险等级分布一致，即Ⅲ级安全风险为主要安全风险，Ⅱ级安全风险次之，再次为Ⅰ级安全风险，Ⅳ级安全风险主要集中在大坝枢纽作业区域；各风险类别中，施工作业活动类安全风险点分布最多，为63个，设施场所类次之，为14个，再次为大型设备类8个、危险环境类6 个、其他5 个，Ⅳ级安全风险主要集中在施工作业活动类、设施场所类和危险环境类三个风险类别中。具体见图1～2。

图1 各作业区域安全风险等级分布Fig.1 Distribution of safety risk levels in each operation area

图2 各类别安全风险等级分布Fig.2 Distribution of safety risk levels in each category

综上所述，西江水库胶凝砂砾石密切相关作业内容中以Ⅲ级安全风险为主，应根据风险点潜在危险及有害因素特点制定风险点防范、监测及风险处置措施，并明确安全管理责任人，以控制或减轻风险引起的安全生产事故危害；Ⅱ级安全风险次之，虽然其造成人员伤亡和财产损失较小，但因其数量较多，仍需予以关注，并加强日常监督管理工作，采用工作安全分析法（JSA）[8]最大限度消除和控制风险；再次为Ⅳ级安全风险，该风险一旦发生，则极易造成大量人员伤亡和财产损失，并附带一定的社会影响，必须采取风险控制措施降低风险，或将其风险等级降低至Ⅱ级或Ⅲ级，并编制风险预警和处置方案，以最大限度避免此类风险引起的事故发生，提高工程整体安全性。

通过数据整理分析可以发现，大坝枢纽作业区安全风险点最为集中，且该区域Ⅳ级安全风险、Ⅲ级安全风险、Ⅱ级安全风险数量最多，因此应重点加强该作业区域内风险点的监督管控，督促落实各项安全防护措施，加大作业人员安全生产教育培训及安全技术交底频次，以降低该区域安全风险点事故发生的概率。安全风险点主要集中在施工作业活动类，且该类别中各等级安全风险数量众多，因此应加大对各作业区域施工作业活动类风险点的安全管理工作，加大各作业区域施工作业活动类安全检查频次，落实施工作业活动类的主动防护措施及“三级安全教育”，以降低施工作业活动类安全风险点事故发生的概率。

通过Ⅳ级安全风险分析可以发现，该风险全部集中在大坝枢纽作业区域施工作业活动类、设施场所类和危险环境类中，涉及洞室开挖及支护、边坡开挖及支护、大坝填筑等作业内容。该区域作为主体工程施工区域，具有工期长、施工条件难度大、参与人员多等特点，极易引发大规模的人员伤亡和财产损失，尤其是覆盖层较厚的滑坡地带高边坡开挖及支护、地质条件不明的导流洞开挖及支护等作业；其次，大坝距离核心旅游景区仅1.6 km，一旦遭遇超标准洪水，引发围堰和大坝坍塌，造成的人员伤亡、经济损失和社会影响是不可估量的。

3 结语

基于风险矩阵法对胶凝砂砾石密切相关作业内容进行了风险评估，得出以下结论：

（1）采用项目结构图法（WBS）将西江水库胶凝砂砾石坝密切相关作业内容划分为3个作业区域、55个评估单元、96个安全风险点，并运用柱状图等数据分析工具，综合分析安全风险点和安全风险等级在各作业区域的分布特点，并提出了各作业区域、各风险等级下的风险点防控措施。

（2）通过风险分析可知，西江水库安全风险等级主要为Ⅱ级和Ⅲ级，需根据风险点潜在危险及有害因素特点制定风险点防范、监测及风险处置措施，并明确安全管理责任人，以控制或减轻风险引起的安全生产事故危害。其次，Ⅳ级安全风险全部集中在大坝枢纽作业区域，分布于高边坡、洞室开挖、大坝和围堰等易发生自然灾害的部位，需采取风险控制措施降低风险，或将其风险等级降低至Ⅱ级或Ⅲ级，并编制风险预警和处置方案，与景区负责人共同做好预警和处置方案演练。

（3）通过资料收集准备、辨识与分析危险和有害因素、划分评价单元、实施评价、提出安全对策措施建议5 个步骤，将胶凝砂砾石坝按照作业区域、最小评估单元、安全风险点3 个层级逐层划分，并运用风险矩阵法进行风险评估，综合分析安全风险分级管控。该方法符合胶凝砂砾石坝工程项目建设实际情况，可进一步推广应用到中小型水利工程项目建设安全风险评估及安全分级管控中。

（4）从西江水库胶凝砂砾石坝风险分析评估过程可知，胶凝砂砾石坝安全风险分析与常用建筑材料水利工程安全风险分析无异，但应区别分析胶凝砂砾石的生产设备、浇筑工艺及设备、原材料的生产及运输等内容。■