山區高速公路施工過程風險評價模型研究

劉紀坤，劉恩宇，郭紅娟，王翠霞

(1.西安科技大學 安全科學與工程學院，陜西 西安 710054；2.西部礦井開采及災害防治教育部重點實驗室)

1 前言

隨著綜合國力的全面提升，中國公路建設正大踏步地向中西部邁進，山區高速公路總里程已超過中國高速公路路網總里程的1/4。由于山區高速公路施工過程中存在復雜多變的施工環境、隱匿潛藏的風險因素和難以控制的危害后果，以目標為導向的管理模式以及施工單位與工程項目部相分離的組織架構，都使得建設施工過程中的安全生產事故不斷增加，這一狀況引起了各方面的廣泛關注。每年因山區高速公路施工造成的人員傷亡和財產損失一直居高不下，給工人的生理和心理、社會聲譽以及工程項目的進程都帶來了不利的影響，因此對山區高速公路施工過程展開風險分析與風險評價非常重要。

風險分析、評價起源于20世紀30年代的美國，60年代開始了全方位、多系統的研究，80年代初期引入中國。目前，風險分析、評價被應用于多種領域，施工項目應用得尤為廣泛。中國學者對山區高速公路施工過程中的風險分析與風險評價進行了比較全面的研究，但大都集中在隧道、橋梁等重難點項目上，對全過程施工的研究較少。筆者就全過程施工過程進行深入的研究，對施工現場存在的風險因素展開辨識與評價，并進行分級管理與控制，保證風險因素處于受控狀態，有效預防施工中各類安全事故的發生，以保障施工安全。

2 山區高速公路施工過程風險分析

風險貫穿于山區高速公路建設的始末，開展風險分析是減少施工中安全生產事故的必要手段。風險因素識別是對項目進行風險分析的重要一步，是整個風險分析的基礎。

2.1 風險因素識別的內容

開展風險因素識別是預防和減少安全事故發生的根本方法，同時也是山區高速公路施工過程中控制和降低人員傷亡、財產損失的基本途徑。

(1)風險因素識別首先要確定識別范圍。具體指整個施工現場并涵蓋了從施工位置的選擇、設備的安裝、道路的鋪設到工程的驗收過程中所有的人員、設備、管理制度、技術手段、環境等。

(2)分析、辨識施工現場所有的風險因素。主要包括施工現場的所有工作人員及管理人員以及他們的心理、生理活動和行為，所有的機械設備、施工工具和材料存在的安全隱患，施行的管理方法及施工工藝不合理之處，自然環境和氣候條件對工程項目的不利條件和隱藏的不良因素。

(3)識別施工現場風險因素存在條件和觸發因素以及潛在的危險性。風險因素存在條件主要包括：存放條件(通風狀況、堆放方式)，設備狀況(存在缺陷、完好程度)，防護條件(本安設計、防護措施)等。自然因素和人為因素是導致風險觸發的主要因素。自然因素可分為不良氣候條件、地質災害等；人為因素包括誤操作、異常心理和生理狀態、管理方式不當。潛在危險性是指風險轉化為事故所導致后果的嚴重程度和遭受影響范圍的大小，所以認清風險因素的潛在危險性是對風險進行分級評價的基礎。

(4)將已辨識的風險因素登記入庫，根據其危險性大小進行分級管理，還要對風險數據庫不斷地更新，以便確定新的以及潛在的風險因素。

2.2 風險辨識的方法

風險因素識別的方法很多，主要分為直觀經驗法和系統安全分析法。

(1)直觀經驗法：安全管理人員可通過查閱有關資料、現場分析觀察、類比推斷、使用調查問卷、詢問交談、頭腦風暴法、咨詢專家等方法辨識風險因素。

(2)系統安全分析法：事故樹(FTA)、安全檢查表(SCL)、作業危害分析(JHA)、危險可操作性研究(HAZOP)等常規方法。

3 山區高速公路施工過程風險評價

3.1 風險評價的內容與流程

風險評價是在風險分析的基礎上，評價事故發生的可能性以及事故后果的嚴重程度，在此基礎上與對應標準相比較，確定風險的等級，從而采取相應風險控制措施的過程。實施風險評價是對山區高速公路施工中的全部風險進行分級，根據分級結果有針對性地控制風險達到持續改進的目的。風險評價流程見圖1。

圖1 風險評價流程

3.2 LECT風險評價模型

根據山區高速公路施工的真實情況及特點，提出了基于作業條件危險性評價法的風險評價模型——風險處理措施安全補償系數作業條件危險性評價法(LECT)。綜合來看，由于山區高速公路施工的技術條件、勞動組織、管理狀況和人員素質等因素，會對風險的出現和發展產生很大的影響，如果處理措施及時準確就能降低風險；反之，風險就會擴大增強。因此，風險處理措施是影響風險評價的因素之一。

對于每一種風險因素將事故發生的可能性L、人體暴露在評價單元的頻繁程度E、一旦發生事故造成的損失后果C、風險處理措施安全補償系數T共4個影響因素分別分為若干等級并賦予相應的分值。危險性分值D′的大小為L、E、C、T共4個影響因素的乘積，將其也分為若干等級，根據計算出的D′值，對照危險性分值表則可確定該危險因素的等級。具體的公式為:

D′=L×E×C×T

(1)

文中將T的取值范圍定為0～1。假定風險處理措施安全補償系數T只具備正作用，即只要采取風險處理措施就能降低風險，不會因措施不當或其他原因而擴大風險(文中所采取的風險處理措施都能夠有效降低風險，暫未出現致使風險擴大的情況)。T值取1時，危險性分值D′等同于作業條件危險性評價法的危險性分值D，說明未采取措施；T值越小，得到D′值越小，表示風險越小，說明風險控制措施有效。根據這種取值標準，將T劃分為6個等級。L、E、C在該模型中的意義等同于它們在作業條件危險性評價法中所表示的意義，因而L、E、C可以沿用作業條件危險性評價法中的分級指標。L、E、C與T的具體分級指標見表1、2。

T值判斷準則是根據所采取的風險處理措施及其效果來確定的。其中，風險處理措施由風險早期預警、風險應對態度和具體處理措施組成，并對他們賦予相應的權重加權得到，從而將定性分析轉為定量評價。

f=n1f1+n2f2+n3f3

(2)

式中：f為風險處理措施；f1、f2、f3和n1、n2、n3分別為風險早期預警、風險應對態度和具體處理措施以及他們相應的權重。

根據f值評價措施效果，參考文獻[8]，結合專家意見將措施效果語言變量定量化，最終得出措施分值。

文中危險性分值D′的分級指標與LEC法分級指標相同，因為D′值的本質代表著某一特定的危險程度，雖然T值的出現會改變D′的數值大小，但是并不會改變D′的本質，即相同數值的D與D′所表達的危險程度是相同的。所以，此文仍然沿用LEC法的分級指標，見表3。

表1 L、E、C分級指標

表2 T分級指標

表3 危險性分值D分級指標

4 工程應用

4.1 工程概況

某高速公路X標段全線長37.5 km。建有大橋30座/9 186.42 m，隧道8座/6 406 m，互通立交3座，分離式立交2座，全線橋隧比達47.26%。項目沿線穿越伏牛山、熊耳山、丹江、洛河等山脈和水系，地表形態不規則，地質條件極其復雜，存在邊坡塌方、泥石流、滲水、滑坡、危巖體等眾多潛在風險；各施工標段高填方、深挖方多，最大的填方深度達60 m，最大的挖方深度達68 m。組織難度大，施工風險大，環保要求高。

4.2 主要施工風險因素評價

通過風險分析，對某高速X標段進行風險因素識別，得出路基不均勻沉降、邊坡塌方、路面開裂、路基水平位移、橋面開裂、漏水、主梁失穩、隧道塌方、滲水、洞口失穩、大變形、突水涌泥、基坑支護、陸上打樁、物體打擊、觸電為主要施工風險因素，然后應用LECT法評價風險，得到了主要施工風險因素的評價結果(表4)。

4.3 風險分析及控制措施

采用LECT評價法對該山區高速公路施工過程進行風險評價，根據LECT評價法所采取的不同風險處理措施，得到的風險量化值D′較D出現了不同程度的下降。由于風險量化值改變量|D-D′|的出現，引起了風險分級的變化，其中，16種主要風險因素中有9種風險因素的風險分級結果出現下降并且直接導致這些風險因素的危害程度下降，增加了風險向事故轉化的阻力。同時，風險級別的下降還會間接影響到相應事故的預防和應對，因而可以有目的性地調整先前的事故預防措施和有針對性地制定未來事故應對手段。在這種“連鎖效應”下，最終能夠降低施工風險，保障人與財產的安全。

邊坡塌方、路面開裂、漏水、洞口失穩、突水涌泥、物體打擊、觸電為施工過程中重點預防的風險因素，應針對其各個風險因素制定相應的控制措施并加強安全培訓和管理；其余的風險因素雖不會造成嚴重后果，也需要一些必要的預防手段，抑制風險向事故轉化，達到安全的目的。風險控制措施是依照以往相似工程的經驗，結合該項目的具體施工狀況制訂的一套具體、實用的風險控制方案。給定的風險控制措施按照風險早期預警、風險應對態度和具體處理措施3方面考慮和實施。其中，風險早期預警更多地體現在邊坡塌方、洞口失穩和突水涌泥這些需要提前勘探和監測監控的風險因素中；對于各個風險因素都分別給定了具體處理措施，用于應對風險的預防和控制；積極的風險應對態度和緊迫的時間觀念是風險控制過程中不可或缺的一環，風險應對態度雖然沒有直接出現在風險控制措施中，但是，在開展具體的風險控制時應該有直觀的表現。具體風險控制措施見表5。

表4 主要風險因素量化表

表5 風險控制措施

5 結論

(1)深入分析了風險分析階段，指出了風險分析的主要內容，提供了一些常用的風險辨識方法，為山區高速公路施工過程風險辨識提供了參考。

(2)根據施工現場情況，提出了風險處理措施安全補償系數作業條件危險性評價法。對參數T進行深入研究和分析，從風險處理措施的3個方面——風險早期預警、風險應對態度和具體處理措施考慮并加權賦值，結合風險處理效果將定性評價定量化。

(3)LECT評價法通過提供一定的風險處理措施，明顯地降低風險因素的危險等級和危害程度，為風險分級管控提供可靠的依據。同時，能夠準確、直觀地找出重點風險因素，并且可以根據風險分級結果為風險的預防和處理制定相應的對策措施。

(4)將LECT評價法應用于某高速X標段的施工現場，根據評價結果確定了邊坡塌方、路面開裂、漏水、洞口失穩、突水涌泥、物體打擊、觸電為施工過程中重點風險因素。根據參數T,從風險早期預警、風險應對態度和具體處理措施入手，制定了風險控制措施，對其進行重點防護，有效降低了施工風險，印證了該風險評價模型的可靠性。