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高速公路立交橋施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估研究

文檔作者：岳建東文檔來源：河北省高速公路邢衡籌建處		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2020年11月26日
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2015年2月第2期 城市道橋與防洪 管理施工 79
高速公路立交橋施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別與評(píng)估研究
岳建東
(河北省高速公路邢衡籌建處，河北衡水o53~o)
摘要：以風(fēng)險(xiǎn)分析過程為主線，采用層次分析法對(duì)邢衡高速公路棗園互通中的立交橋施工項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，確定施工階段
風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和權(quán)重，在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型的基礎(chǔ)上，給出了立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)的評(píng)價(jià)和接受準(zhǔn)則。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)可能發(fā)生的概率，
對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了定性和定量的估計(jì)。在實(shí)際工程項(xiàng)目中應(yīng)用立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估方法，最終得出了適用于此類施工過
程中的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系。
關(guān)鍵詞：高速公路立交橋；層次分析法；風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別；風(fēng)險(xiǎn)概率估計(jì)；風(fēng)險(xiǎn)接受準(zhǔn)則
中圖分類號(hào)：u415 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：1009—7716(2015)02一o079—03
0 引言 1 高速公路立交橋施工安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別步驟
大型基礎(chǔ)工程在發(fā)揮巨大社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益的
同時(shí)，面臨的風(fēng)險(xiǎn)問題越來越受到政府和公眾
的廣泛關(guān)注。由于其規(guī)模大、施工復(fù)雜的特點(diǎn)，
常常需要面對(duì)很多難以預(yù)測(cè)的風(fēng)險(xiǎn)。像高速公
路立交橋這樣的大型施工工程不可避免的會(huì)經(jīng)
常發(fā)生事故，因此對(duì)于其施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)
別與評(píng)估就顯得尤為重要。2001年3月21日～
23日，期間多個(gè)學(xué)術(shù)協(xié)會(huì)在馬耳他舉辦的大型
學(xué)術(shù)研討會(huì)主演針對(duì)安全與風(fēng)險(xiǎn)的議題進(jìn)行探
討，其中的論文有力推動(dòng)了風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估在工程領(lǐng)
域中的應(yīng)用?。2006年，同濟(jì)大學(xué)阮欣的博士論
文橋梁工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系及關(guān)鍵問題研究[ ，其
中對(duì)橋梁風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究的基本體系，以及針對(duì)
橋梁的風(fēng)險(xiǎn)事件的統(tǒng)計(jì)、風(fēng)險(xiǎn)概率損失評(píng)價(jià)和
決策方法等問題進(jìn)行了更加深入的研究。2003
年中國(guó)工程院咨詢項(xiàng)目同意《大型建筑工程風(fēng)
險(xiǎn)評(píng)價(jià)與保險(xiǎn)研究》立項(xiàng)研究，該項(xiàng)目是由范立
礎(chǔ)院士提出的關(guān)注于大型工程項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)
方法及其保險(xiǎn)策略研究。2005年，長(zhǎng)安大學(xué)的張
柳煜對(duì)項(xiàng)目施工階段的主要風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別和評(píng)估
以及控制理論研究進(jìn)行了理論上的探索。長(zhǎng)安
大學(xué)劉英富通過分析施工過程中常見風(fēng)險(xiǎn)事
故，總結(jié)并建立了橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系，同時(shí)
也引入模糊控制法對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估管理 。到現(xiàn)
階段為止對(duì)大型施工的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和評(píng)估的研
究，主要都是基礎(chǔ)性、理論性和宏觀性的研究分
析，而很少關(guān)注于類似立交橋施工這類具體的
施工方案中出現(xiàn)的風(fēng)險(xiǎn)。
收稿日期：2014—11-12
作者簡(jiǎn)介：岳建東(1968一)，男，河北邢臺(tái)人，高級(jí)工程師，從
事路橋養(yǎng)護(hù)管理工作。
施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別是施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的基礎(chǔ)，風(fēng)險(xiǎn)
識(shí)別是否全面和準(zhǔn)確，直接影響著風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果
的可靠性。在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別過程中任何一種風(fēng)險(xiǎn)在都
必須重視，特別是重大風(fēng)險(xiǎn)，這些風(fēng)險(xiǎn)一旦忽視，
將會(huì)導(dǎo)致非常嚴(yán)重的后果，甚至整個(gè)項(xiàng)目失敗。高
速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別分為7個(gè)步驟，如下
所述：
(1)確定系統(tǒng)；
(2)數(shù)據(jù)的收集與研究
a． 施工環(huán)境方面的數(shù)據(jù)資料；b．工程施工文
件．c．類似工程的有關(guān)數(shù)據(jù)和資料；d．與之交叉路
段的運(yùn)營(yíng)情況；
(3)系統(tǒng)功能分解分析；
(4)具體分析不確定性
a．工程施工環(huán)境的不確定性；b．不同施工段
的不確定性．c．不同施工階段的不確定性；
(5)選擇分析方法；
(6)風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別；
(7)確定風(fēng)險(xiǎn)事件建立風(fēng)險(xiǎn)清單。
2 高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程及模型
高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的主要流程見
圖1。
風(fēng)險(xiǎn)辨別 風(fēng)險(xiǎn)事故、風(fēng)險(xiǎn)因素
風(fēng)險(xiǎn)估測(cè)卜-— 風(fēng)險(xiǎn)概率、風(fēng)險(xiǎn)損失
風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià) —+J風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)
風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)對(duì)卜一—◆l應(yīng)對(duì)策略
圖1 高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估流程圖
80 管理施工 城市道橋與防洪 2015年2月第2期
在確定層次結(jié)構(gòu)模型時(shí)，首先是要確定影響因
素及其相互關(guān)系，將風(fēng)險(xiǎn)因素按不同層次組合。高
速公路立交橋施工期整體風(fēng)險(xiǎn)是有多方面因素構(gòu)
成的，風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估就是對(duì)安全、環(huán)境質(zhì)量、投資等目
標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和估計(jì)。要把握整體目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，就
要分析實(shí)際發(fā)風(fēng)險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)來源和風(fēng)險(xiǎn)損失，
對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事件進(jìn)行分級(jí)。進(jìn)行層次結(jié)構(gòu)的建立，即將
安全、環(huán)境質(zhì)量、投資作為目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)，以此建立層
次結(jié)構(gòu)。高速公路立交橋施工風(fēng)險(xiǎn)之間的隸屬關(guān)
系比較容易判斷，其層次關(guān)系也比較容易判斷清
楚。在層次結(jié)構(gòu)建立時(shí)，目標(biāo)風(fēng)險(xiǎn)作為總得決策
層，風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生的結(jié)果即風(fēng)險(xiǎn)事件作為第二層次來
建立模型，將不同的風(fēng)險(xiǎn)事件放在同一層次內(nèi)構(gòu)
第二層，也稱做準(zhǔn)側(cè)層；施工階段的風(fēng)險(xiǎn)因素和風(fēng)
險(xiǎn)損失決定了風(fēng)險(xiǎn)事件的嚴(yán)重等級(jí)，所以將風(fēng)險(xiǎn)因
素和風(fēng)險(xiǎn)損失第三層次，稱為指標(biāo)層；盡管不同時(shí)
期的橋型不同，結(jié)構(gòu)不同，風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)也不同，但是建
立的層次模型形式相同嘲。圖2為層次結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖。
田固 圈田 園困
3 權(quán)重確定方法
(1)判斷矩陣的構(gòu)造【 ]
層次結(jié)構(gòu)建立后，各層元素之間的隸屬關(guān)系就
已經(jīng)確定了好了，然后就是根據(jù)同一層中各因素
對(duì)上一層的重要性標(biāo)準(zhǔn)來確定各自的權(quán)重，權(quán)重
值直接用定量數(shù)值表示，因此需要合適方法來確
定各元素的重要性指標(biāo)，AHP法采用的是填寫兩
兩比較判斷矩陣的方法。
(2)權(quán)重的計(jì)算方法嘲
填寫完成比較矩陣后，根據(jù)比較矩陣計(jì)算各元
素的權(quán)重值，通過計(jì)算比較矩陣的最大特征根對(duì)
應(yīng)的特征向量即為權(quán)重值。本文采用和法計(jì)算法
計(jì)算權(quán)重，對(duì)于一個(gè)判斷矩陣日，它的每一列歸一
化后就是相應(yīng)的權(quán)重向量。當(dāng)判斷矩陣不一致時(shí)，
每一列歸一化后近似于權(quán)重向量。和法就是采用
這n個(gè)列向量的算術(shù)平均作為權(quán)重向量【7J。因此有：
Σb
Wi= i=j=l、2、? 、n (1)
Σ Σb
^ = 1 = 1
其計(jì)算步驟如下：
第一步：將判斷矩陣的元素按列歸一化；
第二步：將歸一化后的各行求和；
第三步：將相加后的向量除以向量的代數(shù)和即
得權(quán)重向量(正規(guī)化)；
第四步：求特征根，和法可按式(2)計(jì)算：
A。 羔 ： 主 (2)
， i= 1 W i ， i= 1 W i
式中： 一向量Aw 的第i個(gè)分量。
4 工程實(shí)例
邢衡高速公路是河北省“五縱六橫七條線”高
速公路網(wǎng)主骨架的重要補(bǔ)充，該互通主線設(shè)計(jì)速度
為120 km／h，路基寬28．5 m，平曲線最小半徑為
4 600 m?；ネㄔ训涝O(shè)計(jì)速度為40 km／h，平曲線最
小半徑為250 m。單向單車道匝道行車道寬3．5 m，
路基寬l0．5 m。匝道最大縱坡為一2．923％，最小凸
形豎曲線半徑為4 652．588 m，最小凹形豎曲線半
徑為2 200 m，互通匝道總長(zhǎng)406．553 m。
棗園樞紐互通立交橋部分施工過程中的重大
風(fēng)險(xiǎn)主要存在于以下幾個(gè)方面：鉆孔灌注樁及DX
擠擴(kuò)樁施工、梁板的預(yù)制與吊裝、現(xiàn)澆橋梁施工、
架橋機(jī)施工，其各具特點(diǎn)。詳細(xì)風(fēng)險(xiǎn)清單見表1。
通過對(duì)棗園樞紐互通施工階段風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的評(píng)
價(jià)，該橋梁不存在“IV級(jí)、極高”等級(jí)的風(fēng)險(xiǎn)，坍塌、
高空墜落、物體打擊、支架失穩(wěn)、火災(zāi)觸電的最高
風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)為“III級(jí)、高度”。
采用層次分析法計(jì)算重大風(fēng)險(xiǎn)相對(duì)于總體風(fēng)
險(xiǎn)的權(quán)重，計(jì)算見表2～表4。
通過計(jì)算得最大特征值對(duì)應(yīng)特征向量：
W={0．077 8 0．500 4 0．222 0．103 2 0．050 9
0．045 7}
再進(jìn)行一致性檢驗(yàn)：
A1W A1=
1 1／7 1／4 1／5 5 3
7 l 5 3 8 9
4 1／5 1 4 3 6
5 1／3 1，4 1 5 7
1／5 1／8 1／3 1，5 1 5
1／3 1，9 1／6 1，7 1／5 1
0．078 8
0．500 4
0．222 0
0．103 2
0．050 9
0．045 7
0．471 1
0．998 5
1．473 3
1．243 4
0．645 3
0．228 3
(1)最大特征根Am~-L
n
主=
1 W i
= 6．58。45
(2)計(jì)算判斷矩陣一致性指標(biāo)
單排序判斷矩陣分析結(jié)果如下： 一=6．580 45，
代入一致性指標(biāo)公式得：CI=(A， n)／(n一1)=
(6．580 45—6)／(6—1)--0．I16 09；
2015年2月第2期 城市道橋與防洪 管理施工81
表1 立交橋風(fēng)險(xiǎn)清單表
1．防護(hù)措施不當(dāng)
2．崗前安全培訓(xùn)不到位，
安全意識(shí)淡薄 人員傷亡
高空墜落；： 會(huì)羹 詈操作規(guī)程MP,、D 主 誓
5．施工組織管理不善 經(jīng)濟(jì)損失
6．安全制度不完善
7腳手架等失穩(wěn)
(注：G一環(huán)境因素；D一施工技術(shù)因素；P一人員因素；M一
管理因素；s一材料設(shè)備因素。)
表2 層次模型建立
風(fēng)險(xiǎn)等級(jí) 風(fēng)險(xiǎn)事件
總體風(fēng)險(xiǎn)(A)
坍塌(B1)
高空墜落(B2)
物體打擊(B3)
支架失穩(wěn)(B4)
火災(zāi)、觸電(B5)
施工機(jī)械傷害(B6)
表3 判斷矩陣
A B1 B2 B3 B4 B5 B6
B1 1 1／7 1／4 1／5 5 3
= H 珊= F ／Σ礬
J=1 i=l
0．107 1 0． 689 2 0．077 8
B2 7 1 5 3 8 9 7 560 4． 430 2 0．5004
B3 4 1／5 1 4 3 6 57．60 1．965 2 0．2220
B4 5 1／3 1／4 1 5 7 0． 583 3 0．914 1 0．103 2
B5 1／5 1／8 1／3 1／5 1 1／5 0．008 3 0． 450 3 0．0509
B6 1／3 1／9 1／6 1／7 5 1 0． 0044 0．4049 0．04 5 7
(3)隨機(jī)一致性比率計(jì)算
而一次眭比例：CR=CI／RI=O．1 16 09／1．26=0．092 l<
0．1，因此，矩陣滿足一致性判斷。
采用加權(quán)平均法，并結(jié)合各項(xiàng)重大風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，
對(duì)總體風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行計(jì)算，見表5。
表5 總體風(fēng)險(xiǎn)判斷矩陣
根據(jù)最大隸屬性原則，w=『0．077 38、0．497 43、
0．220 65、0．102 63、0．050 56、0．051 35】中，最大
值為0．497 43，高空墜物和物體打擊安全隱患較
大，說明此立交橋施工過程中存在高風(fēng)險(xiǎn)。風(fēng)險(xiǎn)管
理的動(dòng)態(tài)性是由對(duì)地質(zhì)因素了解的局限性和客觀
因素的多變性所決定的，施工前需制定坍塌、高空
墜落、物體打擊、支架失穩(wěn)、火災(zāi)或觸電、施工機(jī)械
傷害的風(fēng)險(xiǎn)處置預(yù)案，同時(shí)做好應(yīng)對(duì)突發(fā)風(fēng)險(xiǎn)的
(下轉(zhuǎn)第102頁)
102 管理施工 城市道橋與防洪 2015年2月第2期
粱體平衡頂升。待梁體離開支座一定的高度后，進(jìn)
行支座更換操作。 、
(5)在開始頂升操作之前，應(yīng)進(jìn)行試頂，試頂
可以消除支架本身的非彈性變形，待頂升同一梁
體的千斤頂能夠?qū)⒘后w橫向各支撐點(diǎn)高度保持在
同一水準(zhǔn)線上之后，再進(jìn)行頂升作業(yè)。
(6)頂升應(yīng)緩慢、平衡進(jìn)行，實(shí)時(shí)觀測(cè)高度監(jiān)控
標(biāo)尺上的讀數(shù)，與千斤頂?shù)母叨炔畈荒艹^5 mm。
(7)頂升到位后，應(yīng)立即進(jìn)行支座更換工作。
施工人員快速將舊支座取出，并將底面清理干凈，
緊接著進(jìn)行新支座的定位放線，確定位置后，將新
支座安裝到位，并進(jìn)行固定。
(8)更換完畢并檢查各支座準(zhǔn)確到位后，方可
開始同步落梁。
(9)落梁完畢后，必須仔細(xì)檢查支座有沒有脫
空現(xiàn)象，如有則重新頂升，加墊薄鋼板處理。
5 結(jié)語
橋梁安全是關(guān)系到社會(huì)民生的重大問題，橋梁支
座與混凝土結(jié)構(gòu)相比，使用壽命較短，而橋梁一般位于
交通流量大的運(yùn)輸樞紐，封閉橋梁影響面廣，更換橋梁
支座應(yīng)安全陜速，盡可能地將影響范圍降到最低。本文
中所使用的懸掛式支架，能夠陜速、安全地進(jìn)行橋梁支
座的更換，應(yīng)用較簡(jiǎn)單，施工方應(yīng)對(duì)支架的結(jié)構(gòu)安全陛
進(jìn)行驗(yàn)算，確保施工安全。實(shí)踐證明，應(yīng)用懸掛支架能
夠陜速、簡(jiǎn)單地進(jìn)行支座更換，這對(duì)以后的城市橋梁支
座快速維修更換工作具有一定的參考價(jià)值。
參考文獻(xiàn)
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(上接第81頁)
準(zhǔn)備工作，根據(jù)施工過程中的實(shí)際情況對(duì)施工風(fēng)
險(xiǎn)進(jìn)行再評(píng)估；處理好風(fēng)險(xiǎn)事件造成的不利后果，
用合理的成本來保證預(yù)定目標(biāo)安全、可靠地實(shí)現(xiàn)。
5 結(jié)論
本文運(yùn)用了層次分析法對(duì)棗園互通立交橋部
分的施工階段的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了劃分，分析不同施工
各工序的風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn)，得到了主要的風(fēng)險(xiǎn)事件。將風(fēng)
險(xiǎn)事件的風(fēng)險(xiǎn)因素劃分為兩個(gè)層次，層次中各風(fēng)
險(xiǎn)因素的發(fā)生概率等級(jí)和損失等級(jí)通過對(duì)有經(jīng)驗(yàn)
的專家調(diào)查來獲得，運(yùn)用層次分析法和變權(quán)原理
計(jì)算施工階段風(fēng)險(xiǎn)事件的權(quán)重，對(duì)其發(fā)生的可能
性進(jìn)行排序，突出了主要的風(fēng)險(xiǎn)事件，最后對(duì)整個(gè)
施工階段風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行整體評(píng)價(jià)，計(jì)算出整體風(fēng)險(xiǎn)指
標(biāo)，為管理者對(duì)風(fēng)險(xiǎn)管理與預(yù)防提供依據(jù)。
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