地鐵施工安全風(fēng)險評估體系研究及應(yīng)用研究

鄭甲

（蘭州市軌道交通有限公司，甘肅 蘭州 730000）

0 引言

隨著城市經(jīng)濟的快速發(fā)展，城市軌道交通的發(fā)展越來越快。作為一種節(jié)能、節(jié)地、環(huán)保的綠色出行模式，地鐵為我國日益突出的交通環(huán)境和其他城市疾病提供了現(xiàn)實可行的解決方案，并在許多大城市大力推廣和建設(shè)，帶來了地鐵建設(shè)行業(yè)的蓬勃發(fā)展。在地鐵施工的整個安全管理過程中，及時判斷施工安全狀態(tài)尤為重要。因而，通過對地鐵軌道施工安全風(fēng)險評價等級進(jìn)行確定以及使用熵權(quán)法對地鐵軌道施工安全風(fēng)險進(jìn)行評估，可以準(zhǔn)確預(yù)測和判斷發(fā)生的事故類型，不僅緩解了城市的交通擁堵，還在改變?nèi)藗兊纳罘绞郊俺鲂蟹绞降确矫嫫鸬街匾饔谩?/p>

1 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估的必要性

隨著城市的擴展和移動車輛的增加，城市中迫切需要一個合適和快速的公共交通系統(tǒng)。為了改善城市交通，防止市民浪費時間，并防止環(huán)境污染，發(fā)展公共交通系統(tǒng)十分重要?？紤]到修建隧道存在許多風(fēng)險，通過在項目開始前預(yù)測和識別風(fēng)險，可以有效采取預(yù)防措施及降低成本。識別因素和風(fēng)險，評估影響及如何應(yīng)對這些因素和風(fēng)險是管理項目風(fēng)險的主要內(nèi)容。考慮到識別隧道內(nèi)的風(fēng)險，確定其優(yōu)先級及其相互影響，以便采取預(yù)防措施，減少或消除可能存在的風(fēng)險。施工安全風(fēng)險評估過程的第一步是識別風(fēng)險。其中，隧道施工項目的潛在風(fēng)險是風(fēng)險的重要組成部分，風(fēng)險分類有助于識別項目的不同風(fēng)險［1］。

建立地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估體系，可以為類似項目的安全風(fēng)險管理提供理論依據(jù)，幫助施工單位有效控制類似項目的風(fēng)險，防止或減少施工過程中可能出現(xiàn)的不利影響［2］。因此，地鐵施工單位應(yīng)高度重視施工過程中的現(xiàn)場安全管理。目前，我國在這方面的研究主要集中在構(gòu)建地鐵施工安全管理評價模型，建立評價因子指標(biāo)體系，確定各指標(biāo)的權(quán)重和等級。例如，閆文周等［3］建立了地鐵事故多維軌道交叉風(fēng)險耦合成因模型，選取了16個地鐵施工風(fēng)險影響因素，通過構(gòu)建交互矩陣求出權(quán)重，對地鐵施工風(fēng)險進(jìn)行了評估。CHEN等［4］建立了以可拓方法為核心的地鐵施工安全風(fēng)險多層次可拓評價模型，并采用AHP和熵權(quán)相結(jié)合的方法確定權(quán)重。地鐵軌道施工項目具有技術(shù)復(fù)雜、風(fēng)險高的特點，開展風(fēng)險評估具有重要意義。

2 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估體系研究

2.1 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估體系

第一步，在通過文獻(xiàn)檢索和現(xiàn)場調(diào)查確定初步風(fēng)險因素。第二步，篩選風(fēng)險因素初步清單，保留影響較大的主要風(fēng)險因素，從而獲得關(guān)鍵風(fēng)險因素清單。第三步，利用關(guān)鍵風(fēng)險因素清單構(gòu)建風(fēng)險評估指標(biāo)體系，并根據(jù)國家規(guī)范和專家意見劃分各指標(biāo)的風(fēng)險等級范圍。第四步，根據(jù)建立的評估指標(biāo)體系，選擇合適的評估方法，建立風(fēng)險評估模型。在評價模型中，采用熵權(quán)法計算各指標(biāo)的權(quán)重，并對各指標(biāo)的風(fēng)險等級進(jìn)行分級，確定項目的風(fēng)險等級。第五步，對評價結(jié)果中風(fēng)險等級較高的指標(biāo)提出了相應(yīng)的風(fēng)險控制措施。

地鐵現(xiàn)場施工安全評價離不開工程建設(shè)全過程的各個環(huán)節(jié)。構(gòu)建合理嚴(yán)謹(jǐn)?shù)陌踩u價指標(biāo)體系的前提是全面分析工程建設(shè)過程中的各個施工環(huán)節(jié)。這要求詳細(xì)描述施工現(xiàn)場，了解復(fù)雜的地鐵施工現(xiàn)場。通過對施工單位進(jìn)行實地考察后，利用因子分析可建立地鐵施工現(xiàn)場安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系（如圖1）。

圖1 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系

2.2 基于熵權(quán)法的安全風(fēng)險權(quán)重計算

地鐵軌道施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系使用3個參數(shù)Ex、En和He描述數(shù)值的大小、振蕩程度和分散程度，與熵概念基本相同，但數(shù)據(jù)內(nèi)涵更豐富，更符合實際分布。本文使用橋梁施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)體系并參考熵法對指標(biāo)可變性進(jìn)行改進(jìn)，得到了計算指標(biāo)權(quán)重的改進(jìn)模型。專家的主觀判斷通過數(shù)據(jù)處理為代表不確定性的關(guān)鍵代表性參數(shù)，然后改進(jìn)的計算模型通過主觀和客觀測量的有機結(jié)合，獲得反映風(fēng)險因素重要性的權(quán)重分布。

使用m個專家和n個評估度量，根據(jù)云模型逆生成器公式，獲得計算第j個評估度量的云模型數(shù)值特征值的公式：

其中，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；Exj，Enj，Hej分別是第j個指標(biāo)的期望值、熵值和超熵值。傳統(tǒng)的權(quán)重計算方法用于求解第j個評價指標(biāo)權(quán)重βj，公式如下：

2.3 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估與分析

本文主要通過熵權(quán)法對地鐵軌道施工安全風(fēng)險進(jìn)行評估。為了便于專家判斷和評分，使用了統(tǒng)一的判斷標(biāo)準(zhǔn)。安全風(fēng)險評估結(jié)合施工現(xiàn)場安全規(guī)范和專家意見。施工安全風(fēng)險根據(jù)風(fēng)險的可能性和嚴(yán)重程度分為5個等級，并用定性語言描述為極低、低、中等、高和極高，風(fēng)險等級分類標(biāo)準(zhǔn)見表1。

表1 風(fēng)險等級分類標(biāo)準(zhǔn)

在地鐵項目建設(shè)風(fēng)險評估過程中，不僅要加強風(fēng)險指標(biāo)的識別和控制，而且要制定合理的風(fēng)險評估標(biāo)準(zhǔn)。確定地鐵建設(shè)的風(fēng)險水平有助于決策者了解地鐵事故的不利影響，促進(jìn)風(fēng)險防范。為此邀請了9位專家對地鐵軌道施工現(xiàn)況進(jìn)行了調(diào)查分析，并根據(jù)兩個原則對風(fēng)險指標(biāo)進(jìn)行評分：風(fēng)險概率大小和風(fēng)險損失大小，評分結(jié)果見表2。

表2 地鐵軌道施工安全風(fēng)險指標(biāo)評分結(jié)果

通過處理表2中的專家評分結(jié)果后，根據(jù)等式（1）至等式（3）獲得每個風(fēng)險因素的預(yù)期得分Exj、離散度Enj和隨機度Hej。根據(jù)等式（4），通過傳統(tǒng)的權(quán)重計算方法計算權(quán)重βj，結(jié)果見表3。

表3分析表明，各風(fēng)險指標(biāo)的預(yù)期值分布良好，區(qū)間差異更為明顯；熵值和超熵值表示專家意見的分散程度。通過權(quán)重計算方法獲得的風(fēng)險權(quán)重值一般為7%~9%，權(quán)重值分布相對均勻。

表3 風(fēng)險指標(biāo)的客觀加權(quán)

2.4 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評價等級的確定

通過地鐵軌道施工安全風(fēng)險評價等級的確定，并根據(jù)上述熵權(quán)法得到各級風(fēng)險指標(biāo)的評估權(quán)重，得到地鐵軌道施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)的總體層次排序（見表4）。每個風(fēng)險指標(biāo)的權(quán)重從小到大排序（如圖2）。

表4 地鐵軌道施工安全風(fēng)險評價指標(biāo)的總體層次排序

圖2 風(fēng)險指標(biāo)權(quán)重圖

綜上所述，本研究在總結(jié)現(xiàn)有研究成果的基礎(chǔ)上，結(jié)合地鐵項目的施工特點，構(gòu)建了一套地鐵軌道施工安全風(fēng)險評估體系，并將熵權(quán)法引入安全風(fēng)險評估，其評估結(jié)果如下：從表4和圖2中可以看到，從大到小將一級指標(biāo)的權(quán)重排列順序為材料和設(shè)備風(fēng)險因素＞人為風(fēng)險因素＞環(huán)境風(fēng)險因素＞施工技術(shù)風(fēng)險因素；在12個二級指標(biāo)中，權(quán)重排在最前面的3個指標(biāo)為現(xiàn)場保護(hù)條件C10、各類工程的干擾程度C12和臨時支撐和安全防護(hù)C4。

3 地鐵軌道施工安全風(fēng)險控制措施

地鐵軌道施工具有不確定性，存在許多安全隱患。針對當(dāng)前地鐵施工過程中可能存在的材料和設(shè)備風(fēng)險、人為風(fēng)險、環(huán)境風(fēng)險、施工技術(shù)風(fēng)險等安全風(fēng)險，提出以下5點措施：一是設(shè)計地鐵施工監(jiān)控預(yù)警系統(tǒng)，采用數(shù)據(jù)推送技術(shù)實現(xiàn)移動視頻監(jiān)控、分級管理，提高安全管理的靈活性。二是建設(shè)單位應(yīng)該積極協(xié)助地鐵施工單位做好項目安全風(fēng)險管理工作，建立健全安全風(fēng)險管理機制，認(rèn)真核實施工方案，規(guī)范施工單位的安全措施。三是施工時決策者應(yīng)對風(fēng)險防范做出整體安排，并在緊急情況發(fā)生時迅速成立工作組，對緊急情況做出快速反應(yīng)。四是根據(jù)施工安全情況，立即啟動相應(yīng)的應(yīng)急措施，避免損失擴大。五是通過安全風(fēng)險產(chǎn)生的規(guī)律和施工人員的工作經(jīng)驗，可以預(yù)見可能的連鎖風(fēng)險，及時加強薄弱環(huán)節(jié)的風(fēng)險承受能力。

綜上，地鐵施工階段的安全評估和預(yù)測研究可以根據(jù)分析結(jié)果提前識別重大風(fēng)險，提高地鐵施工的管理、控制能力和預(yù)警能力，從而提高施工現(xiàn)場的安全水平，減少我國地鐵施工期間的事故。盡可能避免或減少人員和財務(wù)損失，為促進(jìn)我國城市軌道交通建設(shè)提供安全保障，對今后地鐵綜合安全評估具有重要的理論意義。

4 結(jié)語

隨著城市人口和經(jīng)濟的快速增長，交通擁堵問題十分嚴(yán)重。為了改善城市交通環(huán)境，我國加快了地鐵建設(shè)的步伐。但與此同時，地鐵軌道施工項目具有投資大、工期短、項目關(guān)系復(fù)雜、多交叉節(jié)點同時作業(yè)等特征，這些特征都大大增加了施工難度。并且施工周圍環(huán)境復(fù)雜，存在部分工作人員缺乏施工經(jīng)驗，且施工地點多位于市中心區(qū)，所以地鐵的施工風(fēng)險較高。因此，開展科學(xué)、客觀、有針對性的風(fēng)險評估，對于確保地鐵軌道施工安全，減少生命財產(chǎn)損失具有重要意義。