高速公路立交桥施工安全风险识别与评估研究

'2015年2月第2期城市道桥与防洪管理施工79高速公路立交桥施工安全风险识别与评估研究岳建东(河北省高速公路邢衡筹建处，河北衡水o53~o)摘要：以风险分析过程为主线，采用层次分析法对邢衡高速公路枣园互通中的立交桥施工项目进行风险评估，确定施工阶段风险事件的风险等级和权重，在风险评估模型的基础上，给出了立交桥施工风险的评价和接受准则。根据风险可能发生的概率，对施工风险进行了定性和定量的估计。在实际工程项目中应用立交桥施工风险识别和评估方法，最终得出了适用于此类施工过程中的风险评估体系。关键词：高速公路立交桥；层次分析法；风险识别；风险概率估计；风险接受准则中图分类号：u415文献标志码：A文章编号：1009—7716(2015)02一o079—030引言1高速公路立交桥施工安全风险识别步骤大型基础工程在发挥巨大社会经济效益的施工风险识别是施工风险评估的基础，风险同时，面临的风险问题越来越受到政府和公众识别是否全面和准确，直接影响着风险评估结果的广泛关注。由于其规模大、施工复杂的特点，的可靠性。在风险识别过程中任何一种风险在都常常需要面对很多难以预测的风险。像高速公必须重视，特别是重大风险，这些风险一旦忽视，路立交桥这样的大型施工工程不可避免的会经将会导致非常严重的后果，甚至整个项目失败。高常发生事故，因此对于其施工过程中的风险识速公路立交桥施工风险识别分为7个步骤，如下别与评估就显得尤为重要。2001年3月21日～所述：23日，期间多个学术协会在马耳他举办的大型(1)确定系统；学术研讨会主演针对安全与风险的议题进行探(2)数据的收集与研究讨，其中的论文有力推动了风险评估在工程领a．施工环境方面的数据资料；b．工程施工文域中的应用⋯。2006年，同济大学阮欣的博士论件．c．类似工程的有关数据和资料；d．与之交叉路文桥梁工程风险评估体系及关键问题研究[，其段的运营情况；中对桥梁风险评估研究的基本体系，以及针对(3)系统功能分解分析；桥梁的风险事件的统计、风险概率损失评价和(4)具体分析不确定性决策方法等问题进行了更加深入的研究。2003a．工程施工环境的不确定性；b．不同施工段年中国工程院咨询项目同意《大型建筑工程风的不确定性．c．不同施工阶段的不确定性；险评价与保险研究》立项研究，该项目是由范立(5)选择分析方法；础院士提出的关注于大型工程项目的风险评价(6)风险因素识别；方法及其保险策略研究。2005年，长安大学的张(7)确定风险事件建立风险清单。柳煜对项目施工阶段的主要风险的识别和评估2高速公路立交桥施工风险评估流程及模型以及控制理论研究进行了理论上的探索。长安大学刘英富通过分析施工过程中常见风险事高速公路立交桥施工风险评估的主要流程见故，总结并建立了桥梁施工风险识别体系，同时图1。也引入模糊控制法对风险进行评估管理。到现风险辨别风险事故、风险因素阶段为止对大型施工的风险识别和评估的研究，主要都是基础性、理论性和宏观性的研究分风险估测卜-—风险概率、风险损失析，而很少关注于类似立交桥施工这类具体的施工方案中出现的风险。风险评价—+J风险等级风险应对卜一—◆l应对策略收稿日期：2014—11-12作者简介：岳建东(1968一)，男，河北邢台人，高级工程师，从图1高速公路立交桥施工风险评估流程图事路桥养护管理工作。 80管理施工城市道桥与防洪2015年2月第2期在确定层次结构模型时，首先是要确定影响因其计算步骤如下：素及其相互关系，将风险因素按不同层次组合。高第一步：将判断矩阵的元素按列归一化；速公路立交桥施工期整体风险是有多方面因素构第二步：将归一化后的各行求和；成的，风险评估就是对安全、环境质量、投资等目第三步：将相加后的向量除以向量的代数和即标风险进行评价和估计。要把握整体目标风险，就得权重向量(正规化)；要分析实际发风险事件的风险来源和风险损失，第四步：求特征根，和法可按式(2)计算：对风险事件进行分级。进行层次结构的建立，即将安全、环境质量、投资作为目标风险，以此建立层A。羔：主(2)次结构。高速公路立交桥施工风险之间的隶属关，i=1Wi，i=1Wi系比较容易判断，其层次关系也比较容易判断清式中：一向量Aw的第i个分量。楚。在层次结构建立时，目标风险作为总得决策4工程实例层，风险发生的结果即风险事件作为第二层次来建立模型，将不同的风险事件放在同一层次内构邢衡高速公路是河北省“五纵六横七条线”高第二层，也称做准侧层；施工阶段的风险因素和风速公路网主骨架的重要补充，该互通主线设计速度险损失决定了风险事件的严重等级，所以将风险因为120km／h，路基宽28．5m，平曲线最小半径为素和风险损失第三层次，称为指标层；尽管不同时4600m。互通匝道设计速度为40km／h，平曲线最期的桥型不同，结构不同，风险指标也不同，但是建小半径为250m。单向单车道匝道行车道宽3．5m，立的层次模型形式相同嘲。图2为层次结构简图。路基宽l0．5m。匝道最大纵坡为一2．923％，最小凸形竖曲线半径为4652．588m，最小凹形竖曲线半径为2200m，互通匝道总长406．553m。枣园枢纽互通立交桥部分施工过程中的重大风险主要存在于以下几个方面：钻孔灌注桩及DX挤扩桩施工、梁板的预制与吊装、现浇桥梁施工、田固圈田园困架桥机施工，其各具特点。详细风险清单见表1。通过对枣园枢纽互通施工阶段风险等级的评价，该桥梁不存在“IV级、极高”等级的风险，坍塌、3权重确定方法高空坠落、物体打击、支架失稳、火灾触电的最高(1)判断矩阵的构造【]风险等级为“III级、高度”。层次结构建立后，各层元素之间的隶属关系就采用层次分析法计算重大风险相对于总体风已经确定了好了，然后就是根据同一层中各因素险的权重，计算见表2～表4。对上一层的重要性标准来确定各自的权重，权重通过计算得最大特征值对应特征向量：值直接用定量数值表示，因此需要合适方法来确W={0．07780．50040．2220．10320．0509定各元素的重要性指标，AHP法采用的是填写两0．0457}再进行一致性检验：两比较判断矩阵的方法。(2)权重的计算方法嘲11／71／41／5530．07880．47117l53890．50040．9985填写完成比较矩阵后，根据比较矩阵计算各元41／514360．22201．4733素的权重值，通过计算比较矩阵的最大特征根对A1WA1=51／31，41570．10321．2434应的特征向量即为权重值。本文采用和法计算法1／51／81／31，5150．05090．6453计算权重，对于一个判断矩阵日，它的每一列归一1／31，91／61，71／510．04570．2283化后就是相应的权重向量。当判断矩阵不一致时，每一列归一化后近似于权重向量。和法就是采用(1)最大特征根Am~-L主=6．58。45这n个列向量的算术平均作为权重向量【7J。因此有：n=1Wi(2)计算判断矩阵一致性指标∑b单排序判断矩阵分析结果如下：一=6．58045，Wi=i=j=l、2、⋯、n(1)代入一致性指标公式得：CI=(A，n)／(n一1)=∑∑b^=1=1(6．58045—6)／(6—1)--0．I1609； 2015年2月第2期城市道桥与防洪管理施工81表1立交桥风险清单表表3判断矩阵1．防护措施不当2．岗前安全培训不到位，安全意识淡薄人员伤亡高空坠落；：会羹詈操作规程MP,、D主誓5．施工组织管理不善经济损失6．安全制度不完善AB1B2B3B4B5B6=H珊=F／∑矾7脚手架等失稳J=1i=lB111／71／41／5530．10710．68920．0778B27153897560443020．5004．B341／5143657．601．96520．2220B451／31／41570．58330．91410．1032B51／51／81／31／511／50．00830．45030．0509B61／31／91／61／751000440．40490．0457．(3)随机一致性比率计算而一次眭比例：CR=CI／RI=O．11609／1．26=0．092l<0．1，因此，矩阵满足一致性判断。采用加权平均法，并结合各项重大风险等级，对总体风险进行计算，见表5。表5总体风险判断矩阵(注：G一环境因素；D一施工技术因素；P一人员因素；M一管理因素；s一材料设备因素。)表2层次模型建立根据最大隶属性原则，w=『0．07738、0．49743、风险等级风险事件0．22065、0．10263、0．05056、0．05135】中，最大坍塌(B1)值为0．49743，高空坠物和物体打击安全隐患较高空坠落(B2)大，说明此立交桥施工过程中存在高风险。风险管物体打击(B3)理的动态性是由对地质因素了解的局限性和客观总体风险(A)支架失稳(B4)因素的多变性所决定的，施工前需制定坍塌、高空火灾、触电(B5)坠落、物体打击、支架失稳、火灾或触电、施工机械伤害的风险处置预案，同时做好应对突发风险的施工机械伤害(B6)(下转第102页) 102管理施工城市道桥与防洪2015年2月第2期粱体平衡顶升。待梁体离开支座一定的高度后，进5结语行支座更换操作。、(5)在开始顶升操作之前，应进行试顶，试顶桥梁安全是关系到社会民生的重大问题，桥梁支可以消除支架本身的非弹性变形，待顶升同一梁座与混凝土结构相比，使用寿命较短，而桥梁一般位于体的千斤顶能够将梁体横向各支撑点高度保持在交通流量大的运输枢纽，封闭桥梁影响面广，更换桥梁同一水准线上之后，再进行顶升作业。支座应安全陕速，尽可能地将影响范围降到最低。本文(6)顶升应缓慢、平衡进行，实时观测高度监控中所使用的悬挂式支架，能够陕速、安全地进行桥梁支标尺上的读数，与千斤顶的高度差不能超过5mm。座的更换，应用较简单，施工方应对支架的结构安全陛(7)顶升到位后，应立即进行支座更换工作。进行验算，确保施工安全。实践证明，应用悬挂支架能施工人员快速将旧支座取出，并将底面清理干净，够陕速、简单地进行支座更换，这对以后的城市桥梁支紧接着进行新支座的定位放线，确定位置后，将新座快速维修更换工作具有一定的参考价值。支座安装到位，并进行固定。(8)更换完毕并检查各支座准确到位后，方可参考文献[1]何志勇．公路桥梁支座更换方法[J1．企业科技和发展，2009，20开始同步落梁。(266)：185—187．(9)落梁完毕后，必须仔细检查支座有没有脱【2]JTG／TF5O一20l1，公路桥涵设计通用规范[s】．空现象，如有则重新顶升，加垫薄钢板处理。【3]彭建纲．桥梁支座更换施工技术[J1．中国高新技术企业，2010(150)：125—126．(上接第81页)准备工作，根据施工过程中的实际情况对施工风险进行再评估；处理好风险事件造成的不利后果，用合理的成本来保证预定目标安全、可靠地实现。参考文献【1】HakanF，FredrikN．RiskConceptsinFireSafetyDesign【z】．Safet，5结论Risk，ReliabilityTrendsinengineering．MaltaIABSE，2001．【2]阮欣．桥梁工程风险评估体系及关键问题研究【D]．上海：同济大本文运用了层次分析法对枣园互通立交桥部学，2006．分的施工阶段的风险进行了划分，分析不同施工[3]刘英富．桥梁施工风险评估方法研究[D]．陕西西安：长安大学，各工序的风险特点，得到了主要的风险事件。将风2005．险事件的风险因素划分为两个层次，层次中各风【4】张杰．大跨度桥梁施工期风险分析方法研究【D】．上海：同济大学，2007．险因素的发生概率等级和损失等级通过对有经验[5]汤红霞．基于AHP的桥梁施工风险识别【JJ．公路交通科技(应用的专家调查来获得，运用层次分析法和变权原理技术版)，2011(4)：194—197．计算施工阶段风险事件的权重，对其发生的可能[6】许树柏．适用决策方法——层次分析法原理【M】．天津：天津大学性进行排序，突出了主要的风险事件，最后对整个出版社．1991．[7】姚宣德．浅埋暗挖法城市隧道及地下工程施工风险分析与评施工阶段风险进行整体评价，计算出整体风险指估[D】．北京：JL京交通大学，2009．标，为管理者对风险管理与预防提供依据。'