劉佳

（中鐵十五局集團(tuán)第三工程有限公司，成都610000）

1 高速公路工程可靠性研究

1.1 工程簡(jiǎn)介

本工程合同段為G0511線德陽至都江堰高速公路項(xiàng)目DDTJ7標(biāo)，起止點(diǎn)里程樁號(hào)為K50+790～K61+315，全長(zhǎng)10.525km，主要施工內(nèi)容為路基7.386km、挖方1.33×106m3，填方1.90×106m3；橋梁3.403km/14座，其中，包含特大橋1座（小石河特大橋）、人行天橋1座、框架橋1座、互通1處（葛仙山互通）、收費(fèi)站1座、涵洞35座等工程。

1.2 系統(tǒng)可靠性研究方法

高速公路施工中常見的事故類型有高處墜落、坍塌、重物撞擊、觸電和機(jī)械傷害等幾種[1]。而這些事故種類中，高處墜落事故是造成死亡人數(shù)最多的事故，也是高速公路施工中安全管理的重點(diǎn)。為此，本文以該工程中高處墜落事故為研究對(duì)象，建立事故樹，對(duì)施工的可靠性進(jìn)行評(píng)估。

常規(guī)的事故樹分析法中先將事故因素分為客觀因素和人為因素，隨后使用THERP+HCR模式進(jìn)行計(jì)算。但在實(shí)際操作中，由于客觀因素過于復(fù)雜，還應(yīng)當(dāng)采用概率統(tǒng)計(jì)和問卷調(diào)查法進(jìn)行修正，最終加權(quán)求得事件發(fā)生的概率。計(jì)算過程如圖1所示。

圖1 計(jì)算事件發(fā)生概率的過程

2 高速公路施工高處墜落事故樹分析

2.1 客觀因素失效概率

客觀因素失效多指安全設(shè)備自身的失效導(dǎo)致的墜落事故，如腳手架長(zhǎng)期處于超載狀態(tài)導(dǎo)致過度疲勞。在施工過程中，對(duì)安全設(shè)備的使用強(qiáng)度越大或越不注重養(yǎng)護(hù)，客觀因素失效的概率就越大。以腳手架為例，造成腳手架疲勞的壽命曲線模型為：

式中，σα為腳手架材料受到的應(yīng)力；N為材料在相應(yīng)載荷下的使用壽命；C為材料常數(shù)。

在本文的模型中，認(rèn)為產(chǎn)品的壽命滿足威布爾分布，則產(chǎn)品的威布爾分布函數(shù)和可靠度分別為：

式中，λ為比例參數(shù)，λ=1/N；k為形狀參數(shù)；t為產(chǎn)品壽命。

2.2 人為因素失效概率

當(dāng)人員未能及時(shí)響應(yīng)異常狀態(tài)，即未能及時(shí)處理異常情況時(shí)，施工事故便有可能發(fā)生。而判定人員能否及時(shí)響應(yīng)的概率的方式為HCR，將時(shí)間分為響應(yīng)時(shí)間t和執(zhí)行時(shí)間T1/2，且同樣遵從威布爾分布，即：

式中，α、β和γ是和人員行為類型相關(guān)的參數(shù)。

人員行為出現(xiàn)差錯(cuò)的概率在不同行業(yè)中是不同的，而人能夠承受的負(fù)荷和人的差錯(cuò)率的關(guān)系相當(dāng)密切。因此，在計(jì)算人為因素失效的概率之前，應(yīng)當(dāng)針對(duì)施工行業(yè)的特點(diǎn)，計(jì)算該行業(yè)從業(yè)人員出現(xiàn)差錯(cuò)的概率以及其承受負(fù)荷的能力。

通常來說，人在工作中的負(fù)荷承受能力和連續(xù)工作時(shí)間有著緊密聯(lián)系，連續(xù)工作的時(shí)間越長(zhǎng)，人的承受能力就越差，工作中出現(xiàn)差錯(cuò)的概率就越大。

除了從業(yè)人員承受負(fù)荷的能力外，施工現(xiàn)場(chǎng)的管理水平也是影響安全事故發(fā)生概率的人為因素之一，管理水平越強(qiáng)，發(fā)生安全事故的概率就越小。而施工現(xiàn)場(chǎng)的管理工作內(nèi)容包括安全培訓(xùn)、安全檢查、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督、組織方案和技術(shù)交底。將管理水平由高到低分為4個(gè)級(jí)別，從而明確不同管理水平對(duì)人為因素的修正值，如表1所示。

表1 安全管理水平等級(jí)

與時(shí)間相關(guān)的人為因素出現(xiàn)差錯(cuò)的概率定義為he（t），則he（t）為：

式中，Re（t）為總工作時(shí)間t時(shí)人的可靠度，即不出現(xiàn)差錯(cuò)的概率，在時(shí)間0～t范圍內(nèi)對(duì)式（5）進(jìn)行積分可以得到：

式中，BHEP為基本人為差錯(cuò)概率；PSF為績(jī)效形成因子；μ（t）為負(fù)荷承受因子；m為材料常數(shù)。

3 高速公路施工安全預(yù)警機(jī)制

3.1 預(yù)警機(jī)制

由于施工中造成安全事故的因素存在概率，因此，在建立預(yù)警機(jī)制時(shí)，應(yīng)當(dāng)劃分為多個(gè)安全等級(jí)，如果設(shè)置得過于嚴(yán)格，則頻繁發(fā)生錯(cuò)誤的警報(bào)反而容易導(dǎo)致施工人員習(xí)以為常，最后放松警惕，而設(shè)置的過于寬松則容易遺漏危險(xiǎn)因素。因此，本文中設(shè)置4個(gè)安全等級(jí)，按照發(fā)生事故的可能性為紅色100%、橙色99%、黃色95%和綠色90%。按照不同的安全等級(jí)，可以采用不同的管理方式，4種安全等級(jí)分別對(duì)應(yīng)表1中的4種管理措施，從而最大限度地防止墜落事故的發(fā)生。

3.2 危險(xiǎn)源管控意見

1）加強(qiáng)安全管理教育。施工單位應(yīng)當(dāng)加強(qiáng)對(duì)各施工隊(duì)和人員的安全教育，確保作業(yè)人員每年接受安全教育的時(shí)間不少于20h，從事危險(xiǎn)作業(yè)的人員則不少于30h。現(xiàn)場(chǎng)施工時(shí)應(yīng)當(dāng)派人監(jiān)督指導(dǎo)安全施工，并定期匯報(bào)施工情況。

2）檢查腳手架。定期對(duì)腳手架進(jìn)行檢查，對(duì)變形和破損的部位立刻更換，并督促在腳手架上施工的工人及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題。

3）檢查安全網(wǎng)。定期對(duì)安全網(wǎng)進(jìn)行檢查，及時(shí)更換破損的安全網(wǎng)，并督促工人檢查安全網(wǎng)的潛在問題。

4）控制工作時(shí)間。一線施工工人連續(xù)工作時(shí)間不得超過3.5h，工作3h后應(yīng)當(dāng)休息至少30min。在夏季施工時(shí)，應(yīng)當(dāng)為工人準(zhǔn)備足夠的避暑物品，對(duì)于需要在高處施工的工人，在施工之前應(yīng)當(dāng)檢查其身體狀態(tài)，在確保正常后方可進(jìn)行施工。

4 結(jié)語

本文采用事故樹模型，對(duì)高速公路施工中的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估進(jìn)行了分析，從客觀因素和人為因素2方面，分析了2種因素的失效概率并制訂了相應(yīng)的預(yù)警機(jī)制和安全管控意見。