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高速公路立交橋施工安全風險識別與評估研究

文檔作者：岳建東文檔來源：河北省高速公路邢衡籌建處		點擊數(shù)：	更新時間： 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險識別與評估研究
岳建東
(河北省高速公路邢衡籌建處，河北衡水o53~o)
摘要：以風險分析過程為主線，采用層次分析法對邢衡高速公路棗園互通中的立交橋施工項目進行風險評估，確定施工階段
風險事件的風險等級和權重，在風險評估模型的基礎上，給出了立交橋施工風險的評價和接受準則。根據(jù)風險可能發(fā)生的概率，
對施工風險進行了定性和定量的估計。在實際工程項目中應用立交橋施工風險識別和評估方法，最終得出了適用于此類施工過
程中的風險評估體系。
關鍵詞：高速公路立交橋；層次分析法；風險識別；風險概率估計；風險接受準則
中圖分類號：u415 文獻標志碼：A 文章編號：1009—7716(2015)02一o079—03
0 引言 1 高速公路立交橋施工安全風險識別步驟
大型基礎工程在發(fā)揮巨大社會經(jīng)濟效益的
同時，面臨的風險問題越來越受到政府和公眾
的廣泛關注。由于其規(guī)模大、施工復雜的特點，
常常需要面對很多難以預測的風險。像高速公
路立交橋這樣的大型施工工程不可避免的會經(jīng)
常發(fā)生事故，因此對于其施工過程中的風險識
別與評估就顯得尤為重要。2001年3月21日～
23日，期間多個學術協(xié)會在馬耳他舉辦的大型
學術研討會主演針對安全與風險的議題進行探
討，其中的論文有力推動了風險評估在工程領
域中的應用?。2006年，同濟大學阮欣的博士論
文橋梁工程風險評估體系及關鍵問題研究[ ，其
中對橋梁風險評估研究的基本體系，以及針對
橋梁的風險事件的統(tǒng)計、風險概率損失評價和
決策方法等問題進行了更加深入的研究。2003
年中國工程院咨詢項目同意《大型建筑工程風
險評價與保險研究》立項研究，該項目是由范立
礎院士提出的關注于大型工程項目的風險評價
方法及其保險策略研究。2005年，長安大學的張
柳煜對項目施工階段的主要風險的識別和評估
以及控制理論研究進行了理論上的探索。長安
大學劉英富通過分析施工過程中常見風險事
故，總結并建立了橋梁施工風險識別體系，同時
也引入模糊控制法對風險進行評估管理 。到現(xiàn)
階段為止對大型施工的風險識別和評估的研
究，主要都是基礎性、理論性和宏觀性的研究分
析，而很少關注于類似立交橋施工這類具體的
施工方案中出現(xiàn)的風險。
收稿日期：2014—11-12
作者簡介：岳建東(1968一)，男，河北邢臺人，高級工程師，從
事路橋養(yǎng)護管理工作。
施工風險識別是施工風險評估的基礎，風險
識別是否全面和準確，直接影響著風險評估結果
的可靠性。在風險識別過程中任何一種風險在都
必須重視，特別是重大風險，這些風險一旦忽視，
將會導致非常嚴重的后果，甚至整個項目失敗。高
速公路立交橋施工風險識別分為7個步驟，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．類似工程的有關數(shù)據(jù)和資料；d．與之交叉路
段的運營情況；
(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)風險因素識別；
(7)確定風險事件建立風險清單。
2 高速公路立交橋施工風險評估流程及模型
高速公路立交橋施工風險評估的主要流程見
圖1。
風險辨別 風險事故、風險因素
風險估測卜-— 風險概率、風險損失
風險評價 —+J風險等級
風險應對卜一—◆l應對策略
圖1 高速公路立交橋施工風險評估流程圖
80 管理施工 城市道橋與防洪 2015年2月第2期
在確定層次結構模型時，首先是要確定影響因
素及其相互關系，將風險因素按不同層次組合。高
速公路立交橋施工期整體風險是有多方面因素構
成的，風險評估就是對安全、環(huán)境質(zhì)量、投資等目
標風險進行評價和估計。要把握整體目標風險，就
要分析實際發(fā)風險事件的風險來源和風險損失，
對風險事件進行分級。進行層次結構的建立，即將
安全、環(huán)境質(zhì)量、投資作為目標風險，以此建立層
次結構。高速公路立交橋施工風險之間的隸屬關
系比較容易判斷，其層次關系也比較容易判斷清
楚。在層次結構建立時，目標風險作為總得決策
層，風險發(fā)生的結果即風險事件作為第二層次來
建立模型，將不同的風險事件放在同一層次內(nèi)構
第二層，也稱做準側層；施工階段的風險因素和風
險損失決定了風險事件的嚴重等級，所以將風險因
素和風險損失第三層次，稱為指標層；盡管不同時
期的橋型不同，結構不同，風險指標也不同，但是建
立的層次模型形式相同嘲。圖2為層次結構簡圖。
田固 圈田 園困
3 權重確定方法
(1)判斷矩陣的構造【 ]
層次結構建立后，各層元素之間的隸屬關系就
已經(jīng)確定了好了，然后就是根據(jù)同一層中各因素
對上一層的重要性標準來確定各自的權重，權重
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，AHP法采用的是填寫兩
兩比較判斷矩陣的方法。
(2)權重的計算方法嘲
填寫完成比較矩陣后，根據(jù)比較矩陣計算各元
素的權重值，通過計算比較矩陣的最大特征根對
應的特征向量即為權重值。本文采用和法計算法
計算權重，對于一個判斷矩陣日，它的每一列歸一
化后就是相應的權重向量。當判斷矩陣不一致時，
每一列歸一化后近似于權重向量。和法就是采用
這n個列向量的算術平均作為權重向量【7J。因此有：
Σb
Wi= i=j=l、2、? 、n (1)
Σ Σb
^ = 1 = 1
其計算步驟如下：
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
得權重向量(正規(guī)化)；
第四步：求特征根，和法可按式(2)計算：
A。 羔 ： 主 (2)
， i= 1 W i ， i= 1 W i
式中： 一向量Aw 的第i個分量。
4 工程實例
邢衡高速公路是河北省“五縱六橫七條線”高
速公路網(wǎng)主骨架的重要補充，該互通主線設計速度
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計速度為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406．553 m。
棗園樞紐互通立交橋部分施工過程中的重大
風險主要存在于以下幾個方面：鉆孔灌注樁及DX
擠擴樁施工、梁板的預制與吊裝、現(xiàn)澆橋梁施工、
架橋機施工，其各具特點。詳細風險清單見表1。
通過對棗園樞紐互通施工階段風險等級的評
價，該橋梁不存在“IV級、極高”等級的風險，坍塌、
高空墜落、物體打擊、支架失穩(wěn)、火災觸電的最高
風險等級為“III級、高度”。
采用層次分析法計算重大風險相對于總體風
險的權重，計算見表2～表4。
通過計算得最大特征值對應特征向量：
W={0．077 8 0．500 4 0．222 0．103 2 0．050 9
0．045 7}
再進行一致性檢驗：
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)計算判斷矩陣一致性指標
單排序判斷矩陣分析結果如下： 一=6．580 45，
代入一致性指標公式得：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 立交橋風險清單表
1．防護措施不當
2．崗前安全培訓不到位，
安全意識淡薄 人員傷亡
高空墜落；： 會羹 詈操作規(guī)程MP,、D 主 誓
5．施工組織管理不善 經(jīng)濟損失
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一施工技術因素；P一人員因素；M一
管理因素；s一材料設備因素。)
表2 層次模型建立
風險等級 風險事件
總體風險(A)
坍塌(B1)
高空墜落(B2)
物體打擊(B3)
支架失穩(wěn)(B4)
火災、觸電(B5)
施工機械傷害(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)隨機一致性比率計算
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。
采用加權平均法，并結合各項重大風險等級，
對總體風險進行計算，見表5。
表5 總體風險判斷矩陣
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險。風險管
理的動態(tài)性是由對地質(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)、火災或觸電、施工機械
傷害的風險處置預案，同時做好應對突發(fā)風險的
(下轉第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
行支座更換操作。 、
(5)在開始頂升操作之前，應進行試頂，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橫向各支撐點高度保持在
同一水準線上之后，再進行頂升作業(yè)。
(6)頂升應緩慢、平衡進行，實時觀測高度監(jiān)控
標尺上的讀數(shù)，與千斤頂?shù)母叨炔畈荒艹^5 mm。
(7)頂升到位后，應立即進行支座更換工作。
施工人員快速將舊支座取出，并將底面清理干凈，
緊接著進行新支座的定位放線，確定位置后，將新
支座安裝到位，并進行固定。
(8)更換完畢并檢查各支座準確到位后，方可
開始同步落梁。
(9)落梁完畢后，必須仔細檢查支座有沒有脫
空現(xiàn)象，如有則重新頂升，加墊薄鋼板處理。
5 結語
橋梁安全是關系到社會民生的重大問題，橋梁支
座與混凝土結構相比，使用壽命較短，而橋梁一般位于
交通流量大的運輸樞紐，封閉橋梁影響面廣，更換橋梁
支座應安全陜速，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、安全地進行橋梁支
座的更換，應用較簡單，施工方應對支架的結構安全陛
進行驗算，確保施工安全。實踐證明，應用懸掛支架能
夠陜速、簡單地進行支座更換，這對以后的城市橋梁支
座快速維修更換工作具有一定的參考價值。
參考文獻
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【3]彭建綱．橋梁支座更換施工技術[J1．中國高新技術企業(yè)，2010
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(上接第81頁)
準備工作，根據(jù)施工過程中的實際情況對施工風
險進行再評估；處理好風險事件造成的不利后果，
用合理的成本來保證預定目標安全、可靠地實現(xiàn)。
5 結論
本文運用了層次分析法對棗園互通立交橋部
分的施工階段的風險進行了劃分，分析不同施工
各工序的風險特點，得到了主要的風險事件。將風
險事件的風險因素劃分為兩個層次，層次中各風
險因素的發(fā)生概率等級和損失等級通過對有經(jīng)驗
的專家調(diào)查來獲得，運用層次分析法和變權原理
計算施工階段風險事件的權重，對其發(fā)生的可能
性進行排序，突出了主要的風險事件，最后對整個
施工階段風險進行整體評價，計算出整體風險指
標，為管理者對風險管理與預防提供依據(jù)。
參考文獻
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