高速公路橋梁施工中安全風險識別與評估的應用

劉佳

（中鐵十五局集團第三工程有限公司，成都610000）

1 高速公路工程可靠性研究

1.1 工程簡介

本工程合同段為G0511線德陽至都江堰高速公路項目DDTJ7標，起止點里程樁號為K50+790～K61+315，全長10.525km，主要施工內容為路基7.386km、挖方1.33×106m3，填方1.90×106m3；橋梁3.403km/14座，其中，包含特大橋1座（小石河特大橋）、人行天橋1座、框架橋1座、互通1處（葛仙山互通）、收費站1座、涵洞35座等工程。

1.2 系統可靠性研究方法

高速公路施工中常見的事故類型有高處墜落、坍塌、重物撞擊、觸電和機械傷害等幾種[1]。而這些事故種類中，高處墜落事故是造成死亡人數最多的事故，也是高速公路施工中安全管理的重點。為此，本文以該工程中高處墜落事故為研究對象，建立事故樹，對施工的可靠性進行評估。

常規的事故樹分析法中先將事故因素分為客觀因素和人為因素，隨后使用THERP+HCR模式進行計算。但在實際操作中，由于客觀因素過于復雜，還應當采用概率統計和問卷調查法進行修正，最終加權求得事件發生的概率。計算過程如圖1所示。

圖1 計算事件發生概率的過程

2 高速公路施工高處墜落事故樹分析

2.1 客觀因素失效概率

客觀因素失效多指安全設備自身的失效導致的墜落事故，如腳手架長期處于超載狀態導致過度疲勞。在施工過程中，對安全設備的使用強度越大或越不注重養護，客觀因素失效的概率就越大。以腳手架為例，造成腳手架疲勞的壽命曲線模型為：

式中，σα為腳手架材料受到的應力；N為材料在相應載荷下的使用壽命；C為材料常數。

在本文的模型中，認為產品的壽命滿足威布爾分布，則產品的威布爾分布函數和可靠度分別為：

式中，λ為比例參數，λ=1/N；k為形狀參數；t為產品壽命。

2.2 人為因素失效概率

當人員未能及時響應異常狀態，即未能及時處理異常情況時，施工事故便有可能發生。而判定人員能否及時響應的概率的方式為HCR，將時間分為響應時間t和執行時間T1/2，且同樣遵從威布爾分布，即：

式中，α、β和γ是和人員行為類型相關的參數。

人員行為出現差錯的概率在不同行業中是不同的，而人能夠承受的負荷和人的差錯率的關系相當密切。因此，在計算人為因素失效的概率之前，應當針對施工行業的特點，計算該行業從業人員出現差錯的概率以及其承受負荷的能力。

通常來說，人在工作中的負荷承受能力和連續工作時間有著緊密聯系，連續工作的時間越長，人的承受能力就越差，工作中出現差錯的概率就越大。

除了從業人員承受負荷的能力外，施工現場的管理水平也是影響安全事故發生概率的人為因素之一，管理水平越強，發生安全事故的概率就越小。而施工現場的管理工作內容包括安全培訓、安全檢查、現場監督、組織方案和技術交底。將管理水平由高到低分為4個級別，從而明確不同管理水平對人為因素的修正值，如表1所示。

表1 安全管理水平等級

與時間相關的人為因素出現差錯的概率定義為he（t），則he（t）為：

式中，Re（t）為總工作時間t時人的可靠度，即不出現差錯的概率，在時間0～t范圍內對式（5）進行積分可以得到：

式中，BHEP為基本人為差錯概率；PSF為績效形成因子；μ（t）為負荷承受因子；m為材料常數。

3 高速公路施工安全預警機制

3.1 預警機制

由于施工中造成安全事故的因素存在概率，因此，在建立預警機制時，應當劃分為多個安全等級，如果設置得過于嚴格，則頻繁發生錯誤的警報反而容易導致施工人員習以為常，最后放松警惕，而設置的過于寬松則容易遺漏危險因素。因此，本文中設置4個安全等級，按照發生事故的可能性為紅色100%、橙色99%、黃色95%和綠色90%。按照不同的安全等級，可以采用不同的管理方式，4種安全等級分別對應表1中的4種管理措施，從而最大限度地防止墜落事故的發生。

3.2 危險源管控意見

1）加強安全管理教育。施工單位應當加強對各施工隊和人員的安全教育，確保作業人員每年接受安全教育的時間不少于20h，從事危險作業的人員則不少于30h。現場施工時應當派人監督指導安全施工，并定期匯報施工情況。

2）檢查腳手架。定期對腳手架進行檢查，對變形和破損的部位立刻更換，并督促在腳手架上施工的工人及時發現問題。

3）檢查安全網。定期對安全網進行檢查，及時更換破損的安全網，并督促工人檢查安全網的潛在問題。

4）控制工作時間。一線施工工人連續工作時間不得超過3.5h，工作3h后應當休息至少30min。在夏季施工時，應當為工人準備足夠的避暑物品，對于需要在高處施工的工人，在施工之前應當檢查其身體狀態，在確保正常后方可進行施工。

4 結語

本文采用事故樹模型，對高速公路施工中的安全風險評估進行了分析，從客觀因素和人為因素2方面，分析了2種因素的失效概率并制訂了相應的預警機制和安全管控意見。