韶惠高速公路施工安全风险评价模型的构建

刘惠义

(惠州交投公路建设有限公司，广东 惠州 516000)

1 工程概况

本项目所指的韶惠高速公路，具体来说是龙门至惠州段。该段落是惠州市高速公路网规划的重要项目，实际位置属于“五横四纵三支”中的第二纵的惠澳高速公路以及北延线的一段，即惠大疏港高速公路的北延线，具备加密联络线公路的属性。该高速公路横向联系了武深高速和惠河高速两条纵向通道，该项目增加的一个出口高速公路为龙门县向南至惠城区方向，将成为博罗中西部地区以及龙门县到惠城区及以东、以南区域最方便的道路。所以，本工程可以大幅度缩减(博罗县中西部、龙门县与惠州主城区及以南、以东地区)时空距离，对加强这些区域的经济往来，带动区域经济发展、缩减地域差距发挥重要作用。

该施工项目为K0+000～K33+100里程桩号区域内的土建和机电工程。土建工程包括路基、路面、桥梁涵洞、隧道、预埋管线、线路交叉、其他沿线设施、交通安全设施、房屋养护及服务、工程管理、绿化及环境保护等工程的施工。机电工程包括：采购和安装桩号范围的机电工程设备，例如供电照明、收费、监控、通信等。

该项目的工程量主要包括：路基挖方和填方分别为905.1万m3和877.4万m3；公庄服务区一处；大、中桥梁总共6 246.185 m/43座，杨村西互通式立交5处；通道、涵洞143座；苏茅坪枢纽互通5处；隧道单洞长度2 274 m/1座；平陵立交、公庄互通3处。

2 高速公路施工过程风险评价指标概述

2.1 风险分析

(1)风险类型

①人员风险因素

该项目的所有参与人员是工程中最核心、最重要的因素。而施工作业人员操作的规范性、技术水平和综合素质等，是影响施工风险发生与否的主要变数。另外，施工人员施工经验多少、有无接受该项目的岗前培训等因素，同样会影响到高速公路施工风险发生的程度。

②设计勘察风险因素

整体项目规划实施是不是科学合理，与前期勘察设计息息相关。地质勘察不够深入，设计不够细致，各种原因更改初始设计方案的行为，都会造成施工的安全风险发生。与普通的公路项目勘察设计比较，高速公路项目开发的程度还不够，缺乏详细的水文地质资料，设计难免流于粗浅，留下风险隐患。

③环境风险因素

通常高速公路建设多为高原、沼泽、荒山等恶劣的自然环境，以及面临强降水、沙尘暴、台风、冰雹等恶劣的气象条件；还有现场周边的不可抗力以及各种社会环境等，都是高速公路工程施工中的安全风险因素。

④设备、材料风险因素

正因为高速公路工程多数是处于极其恶劣的交通条件下，不利于特种设备和大型施工设备的进出。另外，对于质量要求十分严苛的高速公路项目，工程材料的质量以及施工设备，往往难以满足工程设计的标准，容易出现设备损坏和工程材料不达标等问题。这些都会埋下施工安全风险的隐患。

⑤管理风险因素

施工单位对施工现场安全管理的水平高低，也是决定施工安全风险发生频率和程度的关键因素。如果缺乏应用的安全管理部门和安全保证体系，就会发生安全管理不到位的问题。例如有些施工单位没有设置或者取消安全管理机构和专职的安全人员，让施工管理漏洞频出。同时，建设单位缺乏对施工单位的安全管理，也是施工过程安全风险发生的主要因素[1]。

(2)风险辨识的方法

目前最有效的风险因素识别的方法，主要是系统安全分析法和直观经验法。

①系统安全分析法

该方式主要包括：危险可操作性研究(HAZOP)、事故树(FTA)、作业危险分析(JHA)、安全检查表(SCL)等。

②直观经验法

现场的安全管理人员利用专家咨询、查阅资料、头脑风暴法、现场观察分析、询问交谈、调查问卷、类比推断等方式进行风险识别。

2.2 施工安全风险评价指标体系

通过上述分析显示，人员风险表现在三个方面：作业的安全防护措施、人员的综合素质和技术水平；勘察设计风险体现两个方面：工程的初始设计和施工图纸设计；环境风险体现在四个方面：气候条件、水文地质、周围环境和自然灾害；设备材料风险表现在两个方面：设备状态和材料质量；管理风险表现在两个方面：现场安全管理和企业政府监管。利用上述指标搭建韶惠高速公路施工安全风险评价指标体系。

3 基于突变理论的安全风险评价模型建立和评价

3.1 模型构建

(1)无量纲化处理指标

高速公路施工安全风险因为不同的指标，其纲量和纲量单位也是不尽相同。为了方便进行比较，可以利用标准化的处理消除纲量单位不同产生的影响。

针对正指标值，以大值为最佳

(1)

针对负指标值，以最小为佳

(2)

式中：xi代表原始值；最大临界值和最小临界值分别为xmax和xmin；无量纲化后的指标值为yi[2]。

(2)施工安全风险评价突变模型确定

突变类型是由对应的各层级指标分解的指标数确定，上一级指标影响的不足可以通过同一级指标弥补，因此完全吻合了互补性原则。基于此进行高速公路施工安全风险评价突变模型的构建。

(3)评价标准确定

借鉴有关文献，根据实际的安全状况，将高速公路施工风险划分为五个等级，同样划分五个等级的相对应的评价指标状态，因为专家通常利用打分形式是百分制，因此，可将五个等级进行分值区间的划分：极差、较差、一般、较好、极好。根据高速公路施工特点和突变模型，综合专家建议和有关规范，将施工的安全风险根据危险程度划分为五个等级：高、较高、中等、较低、低。

3.2 指标分数确定

为了获得更合理和准确的评价结果，特邀请了10位相关专家，有5位是一直进行安全管理研究的学者，另外5位是参加该建设项目的资深专家。参考具体的项目情况，根据相关联的评分标准，进行针对底层指标的打分[3]。

3.3 评分结果无量纲化处理

相关专家以安全状态为打分的原则，获得的分数就高，通过上面公式(1)利用正指标计算，同时标准化处理所有的评分指标。

3.4 突变理论下的施工安全风险评价

进行突变模型的确定，计算则是通过归一化公式进行，从而得到总突变隶属函数值xA、标准化值yi、二级指标值yBi、三级指标突变级数值xci。

3.5 评价结果的优化

根据计算数据，该高速公路施工风险的总突变隶属函数值xA为0.9339，对照指标分级标准，为低级的风险级，与具体的状况存在一定偏差，难以通过此结果判定风险等级。例如，针对该高速公路施工安全风险评价体系将三级指标全部隶属度值分别设定为不可以根据该结果进行风险等级的判定。例如，本高速公路施工安全风险评价指标体系，设定全部三级指标1.0和0.1，但实际的数值分别为1.0和0.7743，差距便显现出来，所以需要转化总突变函数值，以增加对风险等级判断的准确性。将指标的隶属度值设定为M，利用该模型的归一化公式计算出xA值，XA与M之间的数据则是通过对应关系拟合曲线求得，形成拟合公式

M=1.002 8xA9.2455

(3)

利用公式(3)求出优化后的总突变隶属函数值：xA=0.538 2。

3.6 评价结果综合分析

(1)xA值在优化前的评价结果中为0.934 9，与相关的数据进行对照，可以断定为低级的风险等级。而xA在优化后为0.538 2，确定为中等的风险等级，与工程施工中的状况基本相同。

(2)风险评价结果显示，最低的是二级指标yB2，仅为0.791 5，不难看出安全工作有待改进的就是物的因素，必须从提升设备安全性能入手。

4 基于补偿评价法的LECT风险评价模型构建和评价

4.1 模型构建

(1)按照韶惠高速公路施工的具体状况和特点，以风险处理措施安全补偿系数作业条件危险性评价法为基础，构建施工风险评价模型。整体来说，因为高速公路施工的人员素质、技术条件、管理状况和劳动组织等因素，会影响到风险的产生和发展，唯有进行及时和准确地处理才能降低风险，反之就会风险扩大。因此，风险处理的关键影响因素就是处理风险的措施。

(2)针对每一种风险可归纳为4个影响因素：可能发生的事故为L、人体最频繁暴露的评价单元为E、突然发生事故造成的损失后果为C、风险处理措施安全补偿系数为T。利用若干等级对应这四个影响因素同时赋予相对应的分值。LECT四个影响因素的乘积可以体现危险性分值D′的大小，以此划分相关等级，根据获得的D′值，对照危险性分值就可以获得危险因素的等级。具体公式如下

D′=L×E×C×T

(4)

将0～1确定为T的取值范围。如果T只是发挥正作用，那么只要及时采取措施就能够把风险降低，就不会因为措施不得力或者另外因素造成风险扩大。风险处理措施安全补偿系数T值选择1时，危险性分值D′与该评价法的危险性分值D相等，说明还没有采取相关措施；也就是说，T值的大小与D′值的大小以及风险的大小三者成正向比例关系，表明采取的控制风险的措施效果明显。以此取值标准为基础，可以将T分成6个级别。在该模型中，L、E、C的作用可以代表它们在作业危险性评价法框架内显现的作用，所以L、E、C能够承袭该评价法框架内的分级指标[4]。

(3)通常是按照采取的风险处理措施和取得的效果，进行T值判断。其中，风险处理措施主要包括三个阶段：早期的风险预警、中期的风险应对以及后期的处理手段，获得的条件是赋予和加权，从定性分析向定量分析转变。公式如下

f=n1f1+n2f2+n3f3

(5)

式中：f代表风险处理措施；f1n1代表早期的风险预警以及权重，f2n2代表中期的风险应对态度以及权重，f3n3代表后期的处理措施以及权重。

(4)按照f值评价措施效果，借鉴相关文献，综合专家的建议后变量和定量措施效果，求采取措施的分值。本项目研究中的危险性分D′的分级指标等同于LECT法的分级指标，因为某些特定的危险程度体现出D′值的本质，也就是说，D′数值的大小能够被T值改变，但难以改变D′的本质，因为D与D′数值相同，也代表相同的危险程度。因此，本项目可以应用LECT法的分级指标。

4.2 主要施工风险因素评价

借助风险分析，对韶惠高速公路的施工过程实施风险辨识，发现了触电、路基不均匀沉降、隧道塌方、渗水、路上打桩、主梁失稳、边坡塌方、基坑支护、洞口失稳、桥面开裂、路面开裂、突水涌泥、大变形、路基水平位移、物体打击等施工风险因素，然后通过LECT法进行风险评价，获取准确、合理的评价结果。

4.3 风险分析及控制措施

(1)按照LECT风险评价法有效评价韶惠高速公路施工过程实施风险，对照该评价采用的不同风险处理措施，获取的风险量化值D′比较D显现下降幅度。因为风险量化值变化量|D-D′|的产生，明显改变了风险分级，其中，15类主要风险因素中有8种风险因素的风险分级结果明显下降，同时也相应下降了某些风险因素的危害程度，让风险向事故转化的阻力也增加。同时，下降的风险级别还会对相应事故预防和应对态度以及措施造成间接的影响，所以，必须有的放矢地对原有的事故预防措施进行调整，以及制定未发生事故的有效应对方案。“连锁效应”的发挥，大幅度降低了公路的施工风险，降低了经济损失、确保了人身安全。

(2)针对施工过程中的边坡塌方、突水涌泥、路面开裂、物体打击、漏水、触电、洞口失稳等重点风险因素，相关控制手段要按照风险因素的不同，同时进行有针对性地培训；尽管其他的次要因素可能产生很轻的后果，但也不能有半点忽视，尽最大努力将风险事故的转化过程阻断，确保施工的安全。可以根据原有的类似的工程经验，综合工程的实际施工状况制定出实用、详细的风险管控措施。本项目研究制定的相关措施，遵循风险早期预警、中期应对、后期采取处理措施三方面进行布局。其中，风险早期预警主要包括突水涌泥、洞口失稳、边坡塌方等风险，这些风险因素都需要提前勘探和监测。针对不同的风险因素都有针对性地制定了详细的处理措施，达到预防风险的目的。应对风险的积极态度和争分夺秒的时间观念，是施工风险控制的关键因素，尽管态度并不属于直接的风险管控措施，却会在具体的风险控制中发挥决定性的作用[5]。

5 结 论

(1)在分析风险的环节中，进行风险类型的确定，提出了日常辨析风险的方式，让风险识别更加及时和准确。

(2)依托突变理论构建高速公路施工风险评价模型，利用实际工程案例切实印证了风险分析模型计算过程的简便性和实用性，让评价结果更加客观真实。

(3)利用全面分析实际情况和评价结果，发现该模型有变大计算结果以及变小不同指标差值的的问题，因此借助隶属值优化评价方式，让评价结果与实际情况相符。该模式能够对施工状态进行准确而直观地判断，对安全管理措施进行及时调整。

(4)依托风险处理措施安全补偿系数作业条件危险性评价法，进行LECT风险模型的构建，将LECT评价法在韶惠高速公路的施工现场进行应用，通过早期的风险预警、中期的风险应对、后期的风险管控，将施工风险降到最低，充分验证了该风险评价体系的可靠性。