俞素平，刑喜樂(lè)

（1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院道路工程系，福州350007；2.廈門(mén)中平工程監(jiān)理咨詢(xún)有限公司，福建 廈門(mén)361000）

0 前言

隨著我國(guó)交通基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁施工技術(shù)得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，大量造型新穎、技術(shù)復(fù)雜、施工難度大的橋梁不斷涌現(xiàn)，積累了豐富的橋梁施工經(jīng)驗(yàn)。同時(shí)，越來(lái)越多的橋梁采用就地澆筑的施工方法，如高速公路的各種互通立交，城市中的互通立交、高架道路等，其中的簡(jiǎn)支箱梁、連續(xù)箱梁，大多采用現(xiàn)澆施工?，F(xiàn)澆施工離不開(kāi)大量的模板支架，而近年來(lái)發(fā)生了多起支架垮塌的安全事故，造成了嚴(yán)重人員傷亡和重大財(cái)產(chǎn)損失，橋梁支架施工的安全問(wèn)題日益引起橋梁建設(shè)者的重視。目前用于橋梁施工作為支撐系統(tǒng)的支架有扣件式鋼管支架、門(mén)式鋼管支架、碗扣式鋼管支架、萬(wàn)能桿件支架、貝雷片支架等多種形式［1］。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，碗扣式鋼管支架越來(lái)越多地應(yīng)用于公路橋梁的施工，尤其是現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工，因此，本文選取應(yīng)用廣泛的碗扣式鋼管支架進(jìn)行研究。

“本質(zhì)安全”的原意是通過(guò)設(shè)計(jì)等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使用在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會(huì)造成事故。在現(xiàn)階段，本質(zhì)安全已成為一種安全管理理念，廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)開(kāi)采、企業(yè)生產(chǎn)等各行各業(yè)。國(guó)務(wù)院《安全生產(chǎn)“十二五”規(guī)劃》也將“完善安全保障體系，提高企業(yè)本質(zhì)安全水平和事故防范能力”作為主要任務(wù)之一。2011年6月21日召開(kāi)的全國(guó)公路水運(yùn)工程平安工地建設(shè)推進(jìn)會(huì)上，交通運(yùn)輸部馮正霖副部長(zhǎng)要求進(jìn)一步強(qiáng)化、著重推廣“本質(zhì)安全”理念，將“本質(zhì)安全”作為“平安工地”建設(shè)活動(dòng)的一個(gè)重要原則，從“本質(zhì)安全”的角度看安全生產(chǎn)管理，使人的可靠性、物的可靠性和系統(tǒng)的可靠性有機(jī)結(jié)合，推動(dòng)公路水運(yùn)施工安全形勢(shì)的不斷好轉(zhuǎn)。鑒于此，本文基于本質(zhì)安全原理，從人員、機(jī)具、材料、作業(yè)環(huán)境、工藝技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)管理6個(gè)方面分析影響橋梁支架安全的風(fēng)險(xiǎn)因素，建立施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，應(yīng)用層次分析法確定各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，并結(jié)合實(shí)例進(jìn)行評(píng)估分析。

1 本質(zhì)安全的概念

本質(zhì)安全概念最初源于20世紀(jì)50年代世界宇航技術(shù)領(lǐng)域，主要是指電氣系統(tǒng)具備防止可能導(dǎo)致可燃物質(zhì)燃燒所需能量釋放的安全性［2］。維基百科（英文版）載明：“本質(zhì)安全是電氣設(shè)備在爆炸性環(huán)境和非正常工作條件下安全運(yùn)行的一種保護(hù)技術(shù)”［3］。

對(duì)于本質(zhì)安全的含義，從目前的研究來(lái)看，有廣義與狹義兩種闡述。狹義的本質(zhì)安全是指機(jī)器、設(shè)備本身所具有的安全特性。廣義的本質(zhì)安全是指“人—設(shè)備—環(huán)境—管理”這一系統(tǒng)表現(xiàn)出的安全性能，它包括人的可靠性、物的可靠性、系統(tǒng)的可靠性和管理的規(guī)范化與持續(xù)改進(jìn)等4個(gè)方面的內(nèi)容。

本文采用廣義的本質(zhì)安全進(jìn)行研究，即考慮人、設(shè)備、環(huán)境、管理等因素。

2 橋梁支架本質(zhì)安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的建立

引發(fā)橋梁支架垮塌事故的因素很多，主要分為人員、機(jī)具、材料、作業(yè)環(huán)境、工藝技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)管理6個(gè)方面，根據(jù)相關(guān)規(guī)范［4－6］，查閱相關(guān)文獻(xiàn)［7－9］并征求專(zhuān)家意見(jiàn)后，制定了19個(gè)二級(jí)指標(biāo)，6個(gè)一級(jí)指標(biāo)，其安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系見(jiàn)圖1。

圖1 橋梁支架施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

3 評(píng)估指標(biāo)權(quán)重的確定

3.1 層次分析法確定權(quán)重的過(guò)程

（1）構(gòu)造梯階層次結(jié)構(gòu)模型。按評(píng)估目標(biāo)的不同，將評(píng)估系統(tǒng)分為幾個(gè)等級(jí)層次，構(gòu)成由最高層、若干中間層和最低層排列的層次分析結(jié)構(gòu)模型。按照?qǐng)D1所建立的評(píng)估體系，橋梁支架施工安全風(fēng)險(xiǎn)A 包括人員（A1）、機(jī)具（A2）、材料（A3）、作業(yè)環(huán)境（A4）、工藝技術(shù)（A5）及現(xiàn)場(chǎng)管理（A6）6個(gè)準(zhǔn)則層指標(biāo)，每層指標(biāo)又由若干個(gè)因素組成。

（2）對(duì)各指標(biāo)因素兩兩比較評(píng)分，建立判斷矩陣

對(duì)各評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行兩兩比較決定其重要性，對(duì)比較結(jié)果進(jìn)行評(píng)分。在層次分析法中，一般采用1～9標(biāo)度方法（見(jiàn)表1）來(lái)確定分值，以表示其重要性。

表1 重要性描述分值表

假定Ak為因素B1，B2，…，Bn上一層次某一因素，bij為Bi與Bj相對(duì)重要程度的分值，經(jīng)評(píng)分可得兩兩判斷矩陣，見(jiàn)表2。該矩陣有如下性質(zhì)：bii＝1，bji＝1／bij，bij≥0（i，j＝1，2，…，n）。

表2 兩兩判斷矩陣表

可寫(xiě)成判斷矩陣

式中bij為因素Bi和Bj相對(duì)于上次因素Ak的相對(duì)重要性之比。

（3）計(jì)算各判斷矩陣權(quán)重向量

（4）一致性檢驗(yàn)

計(jì)算判斷矩陣的最大特征值λmax：

式中（Aω）i為向量（Aω）的第i個(gè)元素。

計(jì)算CI，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)。在算出λmax后，可計(jì)算CI，進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，其公式如下：

上式中n為判斷矩陣階數(shù)，根據(jù)表3，查隨機(jī)一致性指標(biāo)RI，并計(jì)算比值CR＝CI／RI。

當(dāng)CR＜0.1時(shí)，可以認(rèn)為得到的權(quán)重結(jié)果有了滿(mǎn)意的一致性，否則應(yīng)對(duì)判斷矩陣做適當(dāng)修正。

根據(jù)以上計(jì)算方法，對(duì)其他各層指標(biāo)判斷矩陣進(jìn)行計(jì)算、檢驗(yàn)，可得到各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重。

3.2 計(jì)算綜合權(quán)重

由于專(zhuān)家工作經(jīng)驗(yàn)、學(xué)術(shù)背景及對(duì)所評(píng)估項(xiàng)目的了解程度不同，專(zhuān)家的權(quán)重也不盡一樣。專(zhuān)家自身的權(quán)重主要考慮職稱(chēng)、從事橋梁工程時(shí)間、對(duì)工程風(fēng)險(xiǎn)理論及方法的熟悉程度及對(duì)本支架施工方案了解程度而綜合確定，分指標(biāo)分值按最高取10分，其他按五級(jí)制遞減取定，見(jiàn)表4。

表3 RI取值表

表4 專(zhuān)家權(quán)重體系

表中分指標(biāo)相對(duì)權(quán)值為分指標(biāo)對(duì)應(yīng)分值除以分值之和30。

由于職稱(chēng)、從事橋梁工程時(shí)間等幾個(gè)指標(biāo)的重要程度相近，可以認(rèn)為各指標(biāo)權(quán)重是相同的，將各位專(zhuān)家實(shí)際情況對(duì)應(yīng)的分指標(biāo)相對(duì)權(quán)值相加，然后進(jìn)行歸一化處理，則可得專(zhuān)家自身的權(quán)重，記為w（k）。設(shè)第k個(gè)專(zhuān)家給出的權(quán)重向量為：

則L位專(zhuān)家確定的評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重綜合在一起得到各評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的矩陣為：

4 確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)

目前，公路橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估時(shí)，多采用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則［10］，風(fēng)險(xiǎn)矩陣評(píng)價(jià)準(zhǔn)則較為簡(jiǎn)單直觀，便于應(yīng)用，本文也采用此法來(lái)確定橋梁支架安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)事故可能性和事故嚴(yán)重程度，將橋梁支架安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)分為4級(jí)，建立風(fēng)險(xiǎn)矩陣如表5所示，其中風(fēng)險(xiǎn)事故可能性等級(jí)分為很可能、可能、偶然、不太可能4級(jí)。根據(jù)交通運(yùn)輸部施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的相關(guān)要求［12］，確定事故嚴(yán)重程度等級(jí)如表6、表7所示，事故嚴(yán)重程度主要考慮人員傷亡和直接經(jīng)濟(jì)損失，兩者同時(shí)產(chǎn)生時(shí)，采用就高原則確定事故嚴(yán)重程度等級(jí)。在該風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)矩陣中，Ⅰ級(jí)（低度）風(fēng)險(xiǎn)表示可忽略，不需采取風(fēng)險(xiǎn)處理措施和監(jiān)測(cè)；Ⅱ級(jí)（中度）風(fēng)險(xiǎn)表示可接受，一般不需采取風(fēng)險(xiǎn)處理措施，但需予以監(jiān)測(cè)；Ⅲ 級(jí)（高度）風(fēng)險(xiǎn)表示不期望，必須采取風(fēng)險(xiǎn)處理措施降低風(fēng)險(xiǎn)并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)；Ⅳ級(jí)（極高）風(fēng)險(xiǎn)表示不可接受，必須高度重視，采取切實(shí)可行的規(guī)避措施并加強(qiáng)監(jiān)測(cè)，否則要不惜代價(jià)將風(fēng)險(xiǎn)至少降低到不期望的程度。

表5 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)矩陣

表6 人員傷亡等級(jí)

表7 直接經(jīng)濟(jì)損失等級(jí)

5 應(yīng)用實(shí)例

5.1 背景材料

漳永高速公路A5合同段和平樞紐互通主線2號(hào)橋長(zhǎng)119m（左幅K95＋533.9—K95＋652.9，右幅K95＋534.19—K95＋653.189），橋梁平面分別位于緩和曲線和直線上，縱斷面坡度2.8%，墩臺(tái)等角度布置。該橋上部采用現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁跨徑組合設(shè)計(jì)為左幅（30＋32＋30＋20）m，右幅（20＋30＋32＋30）m。梁體設(shè)計(jì)為單箱二室連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁高1.8m，頂寬12m，底寬7m，懸臂長(zhǎng)2.5m。除2＃墩前后各16.45m范圍采用鋼管柱加工字鋼支架法跨越莆永高速，其余均用滿(mǎn)堂支架法現(xiàn)澆施工。

現(xiàn)澆箱梁滿(mǎn)堂支架采用WDJ碗扣式多功能腳手桿搭設(shè)，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調(diào)底座、立桿可調(diào)托撐。立桿頂設(shè)二層方木，立桿頂托上縱向設(shè)10cm×12cm方木；縱向方木上設(shè)10cm×10cm的橫向方木，間距30cm。模板用厚1.8cm的優(yōu)質(zhì)竹膠合板，橫板邊角用4cm厚木板加強(qiáng)，防止轉(zhuǎn)角漏漿或出現(xiàn)波浪形，影響外觀。腹板外側(cè)根部采用5cm×10cm的方木固定在底模外側(cè)進(jìn)行加固。支頂用鋼管支撐，固定在支架上。支架縱橫均設(shè)置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每3.0m設(shè)一道，縱橋向斜撐沿橫橋向共設(shè)5道（單幅），位置為邊腹板、中腹板下及最外一排立桿處（即支架外表面滿(mǎn)布剪刀撐），水平剪刀撐設(shè)3道，分別為上、中、下各一道。每根立桿底部應(yīng)設(shè)置底座或墊板，同時(shí)支架立桿設(shè)置縱、橫向掃地桿。剪刀撐、斜撐搭設(shè)隨立桿、縱向和橫向水平桿等同步搭設(shè)。

為嚴(yán)防安全事故發(fā)生，切實(shí)完成生產(chǎn)目標(biāo)，組織相關(guān)專(zhuān)家在研究設(shè)計(jì)圖紙及施工單位編寫(xiě)的專(zhuān)項(xiàng)施工方案和滿(mǎn)堂支架方案計(jì)算書(shū)的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)考察掌握的第一手資料，對(duì)該支架的施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估。

5.2 權(quán)重的確定

5.2.1 專(zhuān)家權(quán)重的確定

邀請(qǐng)5位橋梁施工方面的專(zhuān)家對(duì)本橋梁支架進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估，專(zhuān)家權(quán)重在表4對(duì)應(yīng)的相對(duì)權(quán)值基礎(chǔ)上，考慮每位專(zhuān)家實(shí)際情況確定對(duì)應(yīng)的權(quán)值，然后求和并歸一化處理，得到每位專(zhuān)家實(shí)際權(quán)重w（k）＝［0.24330.21800.20530.16670.1667］，見(jiàn)表8所示。

表8 每位專(zhuān)家實(shí)際權(quán)重

5.2.2 指標(biāo)權(quán)重的計(jì)算

首先，請(qǐng)專(zhuān)家分別應(yīng)用AHP法確定各級(jí)指標(biāo)權(quán)重，具體計(jì)算可用相關(guān)軟件（如 Matlab或YAAHP0.60）計(jì)算。然后，考慮專(zhuān)家的權(quán)重w（k）＝［0.243 3 0.218 0 0.205 3 0.166 7 0.166 7］，根據(jù)式（6）計(jì)算得到各級(jí)指標(biāo)的最終權(quán)重，權(quán)重結(jié)果計(jì)算如下：

5.3 橋梁支架安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

首先，請(qǐng)專(zhuān)家分別根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)事故發(fā)生可能性等級(jí)（表5）、事故嚴(yán)重程度等級(jí)（表6和表7），結(jié)合支架的實(shí)際情況，評(píng)估各二級(jí)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，綜合專(zhuān)家的評(píng)估結(jié)果，得出二級(jí)指標(biāo)的最終風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及分值。二級(jí)指標(biāo)中有4項(xiàng)屬于Ⅲ級(jí)高度風(fēng)險(xiǎn)，屬不期望風(fēng)險(xiǎn)，必須采取相應(yīng)措施降低風(fēng)險(xiǎn)并在施工過(guò)程中加強(qiáng)監(jiān)測(cè)。

其次，根據(jù)二級(jí)指標(biāo)的分值及權(quán)重，得出相應(yīng)一級(jí)指標(biāo)的綜合分值及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，表9為一級(jí)指標(biāo)工藝技術(shù)（A4）的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)確定過(guò)程。用同樣方法，得到各一級(jí)指標(biāo)的綜合分值及風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，具體計(jì)算見(jiàn)表10。一級(jí)指標(biāo)中有3項(xiàng)屬于Ⅱ級(jí)偏上中度風(fēng)險(xiǎn)，基本屬可接受風(fēng)險(xiǎn)，但必須注意監(jiān)測(cè)。

表9 工藝技術(shù)（A4）風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估結(jié)果

6 結(jié)語(yǔ)

（1）從人員、機(jī)具、材料、作業(yè)環(huán)境、工藝技術(shù)及現(xiàn)場(chǎng)管理6個(gè)方面分析影響橋梁支架安全的風(fēng)險(xiǎn)因素，建立了施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，體現(xiàn)了本質(zhì)安全管理的理念和內(nèi)涵。

（2）綜合考慮專(zhuān)家的工作經(jīng)驗(yàn)、學(xué)術(shù)背景及對(duì)所評(píng)估項(xiàng)目了解程度等情況，運(yùn)用層次分析法確定各級(jí)指標(biāo)的權(quán)重，并用風(fēng)險(xiǎn)矩陣法作為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則，較好地解決了專(zhuān)家主觀評(píng)判帶來(lái)的誤差，方法簡(jiǎn)單直觀，便于應(yīng)用。

（3）結(jié)合漳永高速公路A5合同段和平樞紐互通主線2號(hào)橋項(xiàng)目，對(duì)現(xiàn)澆箱梁WDJ碗扣式鋼管支架的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行全面的定量評(píng)估，得到各級(jí)指標(biāo)的安全風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)和整個(gè)橋梁支架施工安全總體風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，幫助管理人員及時(shí)了解和掌握現(xiàn)場(chǎng)安全風(fēng)險(xiǎn)情況，從而提高企業(yè)本質(zhì)安全水平和事故防范能力。

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