景語

(山西誠(chéng)達(dá)公路勘察設(shè)計(jì)有限公司, 山西 太原 030006)

目前,以有軌電車為代表的城軌交通系統(tǒng)建設(shè)在全國(guó)多個(gè)地區(qū)鋪展開來。該類工程具有建設(shè)規(guī)模大、建設(shè)周期長(zhǎng)、施工環(huán)境復(fù)雜、工藝工法特殊等特點(diǎn),在一定程度上增加了其施工難度,施工過程中的風(fēng)險(xiǎn)類型比其他工程項(xiàng)目多,且其施工階段的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高。尤其是在舊橋上進(jìn)行拼寬改造,面臨的問題更多、更復(fù)雜:被拼寬的橋梁自身已運(yùn)營(yíng)一段時(shí)間,暴露了一些缺陷;原有舊橋的設(shè)計(jì)及施工時(shí)并未考慮拼寬,特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、預(yù)留的各項(xiàng)參數(shù)可能存在不足;缺少相關(guān)施工經(jīng)驗(yàn),施工中對(duì)安全管理可能做不到位,安全風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率增大[1]。王峰重點(diǎn)分析某橋梁工程技術(shù)、環(huán)境等層面的現(xiàn)狀,構(gòu)建該工程施工風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系,建立全過程模糊評(píng)價(jià)模型,通過模型綜合評(píng)價(jià),得到了各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)及風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率[2]。熊山銘采用文獻(xiàn)調(diào)研法識(shí)別橋梁施工對(duì)周邊建筑結(jié)構(gòu)安全影響的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo),結(jié)合模糊評(píng)價(jià)法對(duì)某市政橋梁工程的施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行模糊評(píng)價(jià),確定了其風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)[3]?，F(xiàn)有研究以相關(guān)經(jīng)驗(yàn)分析和可行性研究階段給出的風(fēng)險(xiǎn)內(nèi)容及建議為基礎(chǔ),易受工作人員自身綜合能力的影響,所選用的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)涵蓋的范圍不足,風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別存在片面及碎片化的問題;風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)識(shí)別多采用傳統(tǒng)方法,獲得的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)全面性及科學(xué)性不足。本文采用德爾菲法識(shí)別風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo),采用模糊綜合分析法對(duì)某城市立體有軌交通拼寬橋梁工程施工安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行綜合評(píng)價(jià),分析橋梁施工過程中風(fēng)險(xiǎn)因素的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)。

1 模糊綜合分析理論

模糊綜合分析法是從模糊數(shù)學(xué)的角度對(duì)受多因素影響的事物進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)的方法[4]。采用模糊綜合分析法評(píng)價(jià)拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)的步驟:

(1) 構(gòu)建評(píng)價(jià)因素的指標(biāo)集。拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)集用U={U1,U2,U3,…,Un}表示,其中Un為風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

(2) 計(jì)算指標(biāo)權(quán)重。采用層次分析法計(jì)算拼寬橋梁施工安全的各層次風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重[5]。

(3) 構(gòu)建評(píng)價(jià)結(jié)果的評(píng)語集V。拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)水平用V={V1,V2,V3,…,Vn}表示,其中Vn為評(píng)價(jià)水平。結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)特點(diǎn),確定拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)水平V=(高,較高,中等,較低,低)。

(4) 建立隸屬度矩陣R。邀請(qǐng)專家按照評(píng)語集對(duì)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)進(jìn)行歸類,統(tǒng)計(jì)歸類結(jié)果構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣。

(5) 按式(1)計(jì)算模糊綜合評(píng)判集B,按照最大隸屬度原則對(duì)風(fēng)險(xiǎn)水平進(jìn)行評(píng)價(jià)。

B=AR=(a1,a2,a3,…,an)·

(1)

式中:A為指標(biāo)權(quán)重向量;R為隸屬度矩陣;bj(j=1,2,…,m)為評(píng)語集元素。

2 拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)體系

2.1 篩選拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系

從施工安全控制的角度,分析拼寬橋梁施工中的風(fēng)險(xiǎn)因素。在中國(guó)知網(wǎng)搜索拼寬橋梁施工、施工安全風(fēng)險(xiǎn)、施工安全對(duì)策等關(guān)鍵詞,篩選出33篇文獻(xiàn),從橋梁、既有建筑物施工、橋梁施工技術(shù)、橋梁施工環(huán)境、橋梁施工組織管理等方面進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)篩選,獲得19項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)因素(見表1)。

表1 城市立體有軌交通拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)初次識(shí)別結(jié)果

2.2 結(jié)合德爾菲法識(shí)別拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)

2.2.1 構(gòu)建初始問卷

根據(jù)表1設(shè)計(jì)調(diào)查問卷,除風(fēng)險(xiǎn)因素外,還包括工程項(xiàng)目背景介紹、項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)介紹、調(diào)研目的等,同時(shí)設(shè)置專家意見欄,目的是希望專家提出建設(shè)性意見,進(jìn)一步完善拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)體系。選擇118名調(diào)研人員,包括32名市政橋梁工程方面的高級(jí)工程師、19名質(zhì)監(jiān)部門及住建部門的工作人員、16名高校土木工程專業(yè)的教授、26名市政工程建設(shè)單位管理人員、13名拼寬橋梁設(shè)計(jì)人員、12名監(jiān)理工程師。共發(fā)放118份問卷,回收118份問卷,問卷回收率100%,達(dá)到預(yù)期回收效果。

2.2.2 檢驗(yàn)風(fēng)險(xiǎn)因素的一致性

對(duì)專家對(duì)決策指標(biāo)的熟悉程度及判斷依據(jù)賦予合理系數(shù),根據(jù)專家的判斷依據(jù)和熟悉程度大小形成權(quán)威程度。其中:熟悉程度包括不熟悉、不太熟悉、一般熟悉、熟悉、很熟悉,系數(shù)分別為0.0、0.2、0.6、0.8、1.0;判斷依據(jù)包括經(jīng)驗(yàn)類、理論類、了解程度類、直觀類,系數(shù)分別為1.00、0.75、0.50、0.25。權(quán)威程度=(判斷依據(jù)+熟悉程度)/2。收集各專家的判斷依據(jù)及熟悉程度,整理形成專家權(quán)威程度檢驗(yàn)值,經(jīng)兩輪檢驗(yàn),權(quán)威程度值均大于0.7。根據(jù)文獻(xiàn)[6],問卷調(diào)查權(quán)威程度為可接受。

采用肯德爾和諧系數(shù)W對(duì)專家意見一致性進(jìn)行判斷,其取值為[0,1]。W值越大,數(shù)據(jù)結(jié)果展示的一致性程度越高。W=1,專家意見完全一致;W=0,專家意見完全不一致。計(jì)算公式如下:

(2)

式中:Ri為第i個(gè)評(píng)價(jià)對(duì)象數(shù)量之和;N為評(píng)價(jià)對(duì)象數(shù)量;K為評(píng)定人數(shù)。

采用SPSS軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。兩輪的W值分別為0.876、0.896,較接近,專家意見的一致性較高。

2.2.3 問卷初次調(diào)研

初始問卷調(diào)研結(jié)果見表2。

表2 拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)因素初始問卷調(diào)研結(jié)果

續(xù)表2

根據(jù)表2,19項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)中,拼裝方案風(fēng)險(xiǎn)和拼裝規(guī)模風(fēng)險(xiǎn)在概念上有重復(fù),用拼裝規(guī)?？烧宫F(xiàn)拼裝方案;與周邊建筑物的位置關(guān)系可由設(shè)計(jì)合理度、橋位特征等因素展現(xiàn);污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)較籠統(tǒng),各環(huán)節(jié)均可能產(chǎn)生污染環(huán)境風(fēng)險(xiǎn),不必單獨(dú)作為一個(gè)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)。

另外,有65位專家建議在一級(jí)指標(biāo)的施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)中增加破壞既有橋梁結(jié)構(gòu)風(fēng)險(xiǎn),在施工管理風(fēng)險(xiǎn)中增加高空作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)。拼寬橋梁施工會(huì)對(duì)既有橋梁產(chǎn)生擾動(dòng),可能引起既有橋梁結(jié)構(gòu)破壞。拼寬橋梁施工中,高空作業(yè)是經(jīng)常性的,在施工管理中須重視高空作業(yè)的科學(xué)管控。

2.2.4 問卷再次調(diào)研

以初次問卷調(diào)研結(jié)果為基礎(chǔ)形成二次問卷內(nèi)容,將二次問卷發(fā)放給一次問卷調(diào)研中的93位專家,問卷回收率為100%。調(diào)研結(jié)果見表3。

表3 最終問卷風(fēng)險(xiǎn)因素識(shí)別結(jié)果

根據(jù)表3,拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)包括18項(xiàng)。

3 案例分析

3.1 工程概況

3.1.1 拼寬橋梁概況

為降低某立體軌道交通道路增設(shè)有軌電車對(duì)道路通行的影響,對(duì)某路段A線和B線引橋的一側(cè)分別新建一車道拼寬橋梁。拼寬橋梁主梁采用與既有橋梁一致的預(yù)應(yīng)力混凝土梁,橋面寬4.50 m,梁高1.40 m?？紤]到橋梁寬度較小,整體側(cè)向剛度小,采用連續(xù)梁以提高結(jié)構(gòu)體系的整體性。主梁采用單箱單室直腹板截面,翼緣板懸挑長(zhǎng)度為1.00 m,箱梁頂板厚度為0.25 m,底板厚度為0.25～0.30 m,腹板厚度為0.30～0.40 m。拼寬橋梁采用現(xiàn)澆施工。橋墩采用獨(dú)柱T形墩,墩柱截面尺寸為1.20 m×1.20 m。墩基礎(chǔ)采用1.50 m樁,設(shè)雙樁承臺(tái),承臺(tái)尺寸為4.50 m×2.00 m×1.50 m。A線拼寬橋梁的結(jié)構(gòu)形式見圖1。

圖1 A線拼寬橋梁的結(jié)構(gòu)形式(單位:mm)

3.1.2 關(guān)鍵風(fēng)險(xiǎn)描述

(1) 破壞既有橋梁結(jié)構(gòu)。有軌電車占用既有橋梁內(nèi)側(cè)一條車道,拆除外側(cè)車道的防撞墻并新增拼寬車道,對(duì)應(yīng)機(jī)動(dòng)車道整體外移,拼寬橋梁實(shí)施后既有橋梁承受的荷載發(fā)生變化,進(jìn)而影響既有橋梁結(jié)構(gòu)受力。橋梁拼寬后橫向梁數(shù)量增加,荷載橫向分布系數(shù)減小,拼寬橋梁施工對(duì)既有橋梁的影響顯著。新建拼寬橋梁下部基礎(chǔ)施工可能導(dǎo)致較大的基礎(chǔ)變形。拼寬橋梁樁基與既有橋梁樁基之間的距離較小,最小的只有3.5 m,樁基或承臺(tái)基坑施工會(huì)對(duì)自身及周邊既有橋梁基礎(chǔ)產(chǎn)生影響,如造成周邊橋梁樁基變形、下陷等。

(2) 鄰近既有鐵路線施工。該工程施工涉及橫跨鐵路的公路橋梁病害處理,病害處理作業(yè)區(qū)過于靠近既有營(yíng)運(yùn)鐵路,一旦發(fā)生危及火車正常運(yùn)行的行為,將直接影響鐵路運(yùn)營(yíng)及人員、設(shè)備安全。

(3) 施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)已有高壓桿線的影響。拼寬橋梁北段引橋前段的路基中央存在220 kV高壓輸電線路鐵塔,拼寬橋梁施工會(huì)對(duì)既有高壓線鐵塔結(jié)構(gòu)安全產(chǎn)生影響,導(dǎo)致鐵塔基礎(chǔ)水平位移和垂直不均勻沉降,造成鐵塔頂部發(fā)生傾斜或偏移等。

(4) 擾動(dòng)高壓燃?xì)夤堋１倍我龢虻谝豢绲叵麓嬖?根高壓燃?xì)?輸油管,既有橋梁為“先橋后管”,實(shí)測(cè)距離不足5 m(規(guī)范要求橋梁基礎(chǔ)距管道凈距不得小于5 m)。拼寬橋梁的建設(shè)拉大了第一跨和管線的距離,第二跨跨度相應(yīng)減小,施工中存在破壞既有市政管線的風(fēng)險(xiǎn)。施工現(xiàn)場(chǎng)存在工程車輛及運(yùn)輸車輛,其作業(yè)過程對(duì)土體產(chǎn)生交通荷載,并間接對(duì)管道施加應(yīng)力,重載車輛碾壓路面可能造成管道變形或破壞等。

(5) 占道施工影響交通。拼寬橋梁施工封閉部分車道,造成周邊道路交通擁堵,擁堵導(dǎo)致的交通分流也會(huì)在一定程度上增加其他相鄰路段的交通壓力。施工期間,拼寬橋梁核心施工區(qū)域的路網(wǎng)服務(wù)水平將顯著降低。

3.2 拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

3.2.1 確定安全風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重

采用層次分析法計(jì)算各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的權(quán)重,計(jì)算結(jié)果見表4,其中綜合權(quán)重=一級(jí)指標(biāo)權(quán)重×二級(jí)指標(biāo)權(quán)重。

由表4可知:一級(jí)指標(biāo)中,施工環(huán)境和施工管理的權(quán)重一致,施工技術(shù)的權(quán)重較小;二級(jí)指標(biāo)中,破壞既有橋梁結(jié)構(gòu)的權(quán)重最大,其次是設(shè)計(jì)合理度、橋位特征、高支模工程、高空作業(yè)、占道施工影響交通、施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)已有高壓桿線的影響等,這些因素對(duì)整個(gè)項(xiàng)目施工安全的影響較大。

3.2.2 計(jì)算風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)等級(jí)

按照GB/T 23694—2013《風(fēng)險(xiǎn)管理 術(shù)語》[7]、GB/T 27921—2023《風(fēng)險(xiǎn)管理 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估技術(shù)》[8]等規(guī)范對(duì)風(fēng)險(xiǎn)概率、影響程度、風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的劃分要求計(jì)算拼寬橋梁施工安全二級(jí)指標(biāo)的風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及影響程度,綜合確定各風(fēng)險(xiǎn)的加權(quán)分值,據(jù)此確定風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)(見表5)。

表4 拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重w

表5 風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)計(jì)算結(jié)果

續(xù)表5

由表5可知:破壞既有橋梁結(jié)構(gòu)、施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)已有高壓桿線的影響、占道施工影響交通的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高,為5級(jí);達(dá)到4級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)包括高支模工程、預(yù)應(yīng)力施工、高空作業(yè)、鄰近高壓線施工、設(shè)計(jì)合理度等;自然災(zāi)害和工期的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最低。拼寬橋梁施工中,可結(jié)合表7有針對(duì)性地進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)防范,通過加強(qiáng)現(xiàn)場(chǎng)施工管理、完善技術(shù)方案等盡可能地降低風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率及損失程度。

3.2.3 計(jì)算隸屬度矩陣

風(fēng)險(xiǎn)隸屬度矩陣由專家對(duì)各風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的等級(jí)判斷統(tǒng)計(jì)獲得。拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)隸屬度分為5個(gè)等級(jí),即高、較高、中等、較低、低。收集專家的打分,形成風(fēng)險(xiǎn)因素等級(jí)隸屬度矩陣:

3.2.4 風(fēng)險(xiǎn)模糊綜合評(píng)價(jià)

設(shè)拼寬橋梁施工風(fēng)險(xiǎn)的一級(jí)指標(biāo)評(píng)價(jià)向量為Bi(i=1,2,3,4,5),則有:

B1=w1×R1=(0.22,0.16,0.40,0.12,0.10)

B2=w2×R2=(0.15,0.25,0.39,0.10,0.11)

B3=w3×R3=(0.11,0.17,0.36,0.26,0.10)

式中:w1、w2、w3分別為施工技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、施工環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)、施工管理風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)權(quán)重集合;R1、R2、R3分別為3個(gè)一級(jí)指標(biāo)的隸屬度矩陣。

將一級(jí)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的評(píng)價(jià)向量匯總形成拼寬橋梁施工安全的總隸屬評(píng)價(jià)矩陣:

拼寬橋梁施工安全風(fēng)險(xiǎn)程度綜合評(píng)價(jià)結(jié)果A為:

A=w×R=(0.150,0.155,0.460,0.110,0.035)

按照最大隸屬度原則,該拼寬橋梁施工整體風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平。

4 結(jié)論

(1) 一級(jí)指標(biāo)中,施工環(huán)境和施工管理的權(quán)重一致,施工技術(shù)的權(quán)重較低。二級(jí)指標(biāo)中,破壞既有橋梁結(jié)構(gòu)的權(quán)重最大,其次是設(shè)計(jì)合理度、橋位特征、高支模工程、高空作業(yè)、占道施工影響交通、施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)已有高壓桿線的影響等,權(quán)重大的風(fēng)險(xiǎn)因素對(duì)拼寬橋梁施工安全的影響較大。

(2) 拼寬橋梁施工的整體風(fēng)險(xiǎn)處于中等水平。單項(xiàng)風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)中,破壞既有橋梁結(jié)構(gòu)、施工及運(yùn)營(yíng)對(duì)已有高壓桿線的影響、占道施工影響交通的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)最高,為5級(jí);達(dá)到4級(jí)風(fēng)險(xiǎn)的指標(biāo)包括高支模工程、預(yù)應(yīng)力施工、高空作業(yè)、鄰近高壓線施工、設(shè)計(jì)合理度等。風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)較高的因素是施工中應(yīng)重點(diǎn)監(jiān)測(cè)的指標(biāo),施工前應(yīng)針對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)全過程分析,制定專項(xiàng)施工方案,并加強(qiáng)施工現(xiàn)場(chǎng)管控。