顾及风险影响因子的LEC法在公路隧道施工安全评价中应用研究

光 辉， 曹立梅， 邹 强

(1.郑州升达经贸管理学院， 河南 郑州 451191； 2.西南科技大学 环境与资源学院， 四川 绵阳 621010)



顾及风险影响因子的LEC法在公路隧道施工安全评价中应用研究

光 辉1， 曹立梅1， 邹 强2

(1.郑州升达经贸管理学院， 河南 郑州 451191； 2.西南科技大学 环境与资源学院， 四川 绵阳 621010)

为了准确评价公路隧道工程施工危险源的风险等级，降低施工过程中的风险水平。基于传统LEC法在公路隧道工程施工风险评估中的不足，通过引入人员因素、管理因素、环境因素等3个风险影响因子，提出顾及风险影响因子的LEC法，建立公路隧道施工现实风险评价指标体系和评价模型。针对某高速公路隧道工程，采用改进后的顾及风险影响因子的LEC法进行安全评价，并将评价结果与现场实际情况进行对比，验证该方法的合理性及可行性，为公路隧道施工安全评价提供了一种有效的方法和途径。

顾及风险影响因子； LEC法； 公路隧道； 安全评价

0 前言

公路隧道工程由于其隐蔽性、施工技术和地质条件的复杂性、作业活动和施工机械的多样性等特征，造成其施工过程中存在众多的不确定风险因素，具有高风险性，并且与其他工程相比较，隧道工程安全事故往往会造成巨大的损失。基于此，采用有效合理的安全评估方法对公路隧道工程施工过程中的风险进行科学评估，根据评估结果采取相应的安全事故防范措施可在工程安全管理中起到积极作用。目前，施工单位经常采用传统的作业条件危险性评价方法(LEC法)进行公路隧道工程安全风险评估，该方法在使用过程中凭借经验判断事故发生的可能性、频率和后果，并没有考虑安全管理水平等因素对风险等级的影响，导致评价结果与工程实际风险水平之间存在差距。基于此，专家学者对传统的LEC法进行了改进，文献[1]采用专家可信度理论对LEC法进行改正，由于评价过程中顾及了评价人员的技术水平等，从而提高了评价结果的可信度。文献[2]在LEC法计算模型中引进了人员素质和安全管理安全补偿系数，改进后的模型具有普遍适用性。在已有研究的基础上，利用传统LEC法计算工程项目的固有风险性，并在计算模型中引入人员因素、管理因素、环境因素3种风险影响因子，提出顾及风险影响因子的LEC法，结合工程实例计算工程，以期为公路隧道施工安全评价提供了一种有效的方法和途径。

1 传统的LEC法

传统的LEC法是一种简单易行的半定性或定量评价方法，其数学表达式为：

D=L×E×C

(1)

式中：D为作业危险性；L为事故或危险事件发生的可能性大小；E为人员在危险环境中的暴露时间，h；C为危险的严重程度。对于公路隧道工程事故统计、原因分析[3-5]以及公路隧道施工所涉及的有关法规、标准、规范等[6-7]，L、E、C共3种要素指标的取值标准，如表1所示。

表1 传统的LEC法要素指标取值标准Table1 TraditionalindexvaluestandardfactorsofLECmethodL值风险出现概率E值风险出现频率程度C值风险产生后果程度10完全可能预料10每天连续24h暴露100死亡10人以上或急性中毒30人或直接经济损失100万元以上6相当可能预料6每天工作时间暴露40死亡3～9人或急性中毒10～29人或直接经济损失30万元以上3可能预料,但不经常3每周暴露一次或偶尔暴露15死亡1～2人或急性中毒5人或直接经济损失10万元以上1可能性小,完全意外2每月一次暴露71人以上重伤或急性中毒5人以下或直接经济损失5万元以上0.5很不可能,但可以设想1每年几次暴露31人重伤或直接经济损失1万元以上0.2极不可能预料0.5非常罕见的暴露1轻伤或直接经济损失不足1万元

传统的LEC法模型原理简明，操作方便，在公路隧道工程安全风险评估报告中得到广泛应用。由于公路隧道工程施工过程复杂，风险因素众多，传统的LEC法在实际应用中存在着不足之处： ①未考虑施工人员因素在安全风险管理中的影响，施工人员的施工水平、安全意识、工作状态等都会对工程风险等级产生影响； ②传统模型只根据计算出的工程固有风险值评价公路隧道工程施工安全状况，没有考虑是否采取相应的安全管理措施控制危险因素， 对于安全管理良好的施工该企业，完善的安全管理措施能够有效抵消危险源的固有风险性； ③未施工现场环境因素在安全风险管理中的影响，对于同一公路隧道工程，不同的作业面对应的气候条件、施工条件等均不相同，所以施工安全评价应该考虑施工现场的实际情况，同一工程的在不同施工时间节点的风险等级也是不同的。

2 顾及风险影响因子的LEC法

2.1 公路隧道施工现实风险性评价指标体系

公路隧道施工安全评价中顾及风险影响因子的LEC法是在传统的LEC法的基础上，考虑施工现场的实际情况提出的，参考输变电工程施工风险性评价模型[8]、煤矿瓦斯灾害危险源定量评价[9]，建立公路隧道施工现实风险评价指标体系和评价模型，如图1所示。该评价指标体系包含公路隧道施工固有风险性指标和风险影响因子指标两部分，固有风险性指标包含风险出现的概率(L)、频率程度(E)及风险产生后果程度(D)。风险影响因子指标包含人员因素影响因子(M1)、管理因素影响因子(M2)、环境因素影响因子(M3)，风险影响因子指标体系，如图2所示。

图1 公路隧道施工现实风险评价指标体系Figure 1 Highway tunnel construction risk evaluation index system of reality

在公路隧道工程评价指标体系中，固有风险通过风险出现的概率(L)、频率程度(E)及风险产生后果程度(D)计算得出，施工过程现实风险通过固有风险和风险影响因子计算得出，得到顾及风险影响因子公路隧道施工安全评价模型计算公式：

R=L●E●C●M

(2)

图2 风险影响因子指标体系Figure 2 Index system of risk factors

M=M1+M2+M3

(3)

M1=W1M11+W2M12+W3M13+W4M14+

W5M15+W6M16

我国中药材企业普遍存在体量小、抗市场风险冲击能力弱的问题，以甘肃为例，甘肃是中药材产出大省，然而甘肃省内却没有大型的中药材企业，分散的、零散的中小型企业常年面临技术、融资、产能、市场问题的困扰，很难形成产业优势，限制了甘肃省的中药材产业发展。

(4)

M2=W7M21+W8M22+W9M23+W10M24

(5)

M3=W11M31+W12M32+W13M33+W14M34

(6)

式中，Wi(i=1,2,…,14)为风险影响因子指标的权重。

2.2 风险影响因子

2.2.1 人员因素影响因子

2.2.2 管理因素影响因子

对于危险性较高的公路隧道工程，严格的安全管理能够很大程度上抵消施工机械及施工工艺的固有风险性，基于此，在改进的LEC法中引入管理因素影响因子，统计评价指标及评分标准，见表3。

表2 人员因素影响因子评价指标及评分标准Table2 Personnelfactorsimpactfactorevaluationindexandscoringstandard类型评价指标评分标准人员因素影响因子M1类似工程岗位工龄M11大于或等于5a———3;4～5a———5;3～4a———7;2～3a———8;其他———10安全意识和素养M12(安全知识考核成绩)90分以上———3;80分以上———5;70分以上———7;60分以上———8;60分以下———10无事故工作时间M135a以上———3;4～5a———5;3～4a———7;2～3a———8;其他———10从业人员资质M14技师及以上———3;高级技工———5;中级技工———7;初级技工———8;无资质———10疲劳程度M15(连续工作时间)小于5h———3;5～6h———5;6～7h———7;7～8h———8;8h以上———10身体状况M16很好———3;好———5;较好———7;一般———8;较差———10

表3 管理因素影响因子评价指标及评分标准Table3 Managementfactorsimpactfactorevaluationindexandthescoringcriteria类型评价指标评分标准安全规章制度落实M21很健全落实很好———3;较健全落实好———5;健全有落实———7;不健全欠落实———8;无———10安全防护设备、资金落实M22很健全落实很好———3;较健全落实好———5;健全有落实———7;不健全欠落实———8;无———10管理因素影响因子M2三级安全教育活动M23开展效果很好———3;开展效果好———5;开展效果良好———7;开展效果不佳———8;无———10应急救援机制M24针对性、可操作性很全面———3;针对性、操作性全面———5;针对性、可操作性较全面———7;针对性、可操作性不全面———8;无———10

2.2.3 环境因素影响因子

在公路隧道工程施工过程中，隧洞内施工粉尘浓度、施工空间、气候情况等环境条件的好坏会直接影响施工人员的行为，恶劣的作业环境会使施工人员产生注意力不集中、疲劳甚至自控能力下降等，容易引起安全事故，基于此，在改进的LEC法中引入环境因素影响因子，统计评价指标及评分标准，见表4所示。

2.3 现实风险性评价

公路隧道工程的现实风险是在运用传统的LEC法评价工程固有风险的基础上，考虑人员因素、管理因素、环境因素3种风险影响因子而得到的评价结果。结合施工现场的实际情况，结合专家意见确定各个风险影响因子指标的分值及其权重，按照公式(2)计算风险值，对照表5划分风险等级[10]。

表4 环境因素影响因子评价指标及评分标准Table4 Environmentalfactorsthatimpactfactorscorestandardandevaluationindex类型评价指标评分标准环境因素影响因子M3作业环境的微气候条件M31(温度、湿度等)气候条件很适宜施工———3;气候条件适宜施工———5;气候条件较为适宜施工———7;需要采取措施降低气候条件不良影响———8;气候条件不适宜施工———10作业环境的粉尘浓度、有害气体浓度、噪声、通风量、风速等指标M32所有指标均优于标准规定值———3;所有指标均达到标准规定值———5;少量指标(少于10%)没有达到标准规定值需采取措施———7;较多指标(少于30%)没有达到标准规定值需采取措施———8;大量指标(少于50%)没有达到标准规定值需采取措施———10作业环境危险警告明显的设备比例M33100%———3;80%～100%———5;60%～80%———7;40%～60%———8;40%以下———10作业环境照明条件M34很好———3;好———5;一般———7;较差———8;差———10 注:表中的标准规定值指的是《公路隧道施工技术规范》(JTGF60-2009)对公路隧道施工作业环境中通风、防尘、防有害气体的容许值。

表5 风险性评价标准值及危险等级Table5 Riskevaluationstandardanddangerouslevel传统LEC法顾及风险影响因子的LEC法D值危险程度危险等级R值危险程度危险等级D≥320重大风险,不能继续施工ⅤR≥7000重大风险,不能继续施工Ⅴ320>D≥160高度风险,需立即整改Ⅳ7000>R≥3000高度风险,需立即整改Ⅳ160>R≥70显著风险,需要整改Ⅲ3000>R≥1500显著风险,需要整改Ⅲ70>R≥20一般风险,需要注意Ⅱ1500>R≥500一般风险,需要注意Ⅱ20>R稍有风险,可以接受Ⅰ500>R稍有风险,可以接受Ⅰ

3 工程实例应用

3.1 工程概况

某公路隧道工程为分离式隧道，左线长2379 m，其中Ⅲ级围岩1020 m、Ⅳ级围岩1255 m、Ⅴ级围岩104 m，最大埋深约360 m；右线长2400 m，其中Ⅲ级围岩1020 m、Ⅳ级围岩1255 m、Ⅴ级围岩104 m，最大埋深约360 m。勘察表明，隧址覆盖层较薄，岩体结构及岩体质量总体较差，自然山坡处于稳定状态，进出洞口开挖边仰坡会发生崩塌、掉块现象，隧道内局部处于褶皱、溶洞区，局部岩溶发育地段可能发生涌水、突泥事故，不良地质段施工是隧道施工安全控制的关键。评估人员，结合工程实际情况，主要选取了破面开挖、隧道开挖、爆破、施工用电、装渣与洞内运输、支护衬砌，共计6项作业单元进行危险因素分析，如表6所示。

表6 作业单元危险因素分析Table6 Operationunitofriskfactorsforanalysis序号作业单元危险因素事故类型1坡面开挖洞口边坡、仰坡不稳定;洞口支护轻度不够;违规超挖;(R1)坍塌洞口边坡、仰坡不稳定;未正确穿戴劳保用品;在危险区域作业;(R2)物体打击隧洞原岩的应力失衡;开挖进尺过大;进入危险区域;(R3)冒顶片帮边壁落石;(R4)物体打击2隧道开挖机械故障;非操作人员违规操作;未正确穿戴劳保用品;(R5)机械伤害不良及特殊地质;(R6)透水/涌水机械规章;护栏高度不够;台车违规起升降落;未正确穿戴劳保用品;(R7)高处坠落3爆破爆破作业产生的能量;(R8)火药爆炸爆破作业产生的炮烟、粉尘等;(R9)中毒/窒息4施工用电施工机具、电缆线漏电;电路保护装置失效;违规检修电路等;(R10)触电围岩破碎,危石清理不彻底;危险区域作业;未正确穿戴劳保用品;(R11)物体打击5装渣与洞内运输车辆故障;视线不好;违规操作等;(R12)车辆伤害爆破器材运输时雷管与炸药混放;车辆安全装置有缺陷;违规运输等;(R13)火药爆炸6支护衬砌支护破坏;衬砌结构断裂等;(R14)坍塌台车无防护设施或设置不符合要求;危险区域作业;未正确穿戴劳保用品;(R15)高处坠落

3.2 安全评价

在作业单元危险因素分析的基础上，运用传统的LEC法和顾及风险影响因子的LEC法对该隧道工程施工安全进行风险评价，评价结果，如表7所示。

表7 公路隧道工程作业单元危险因素风险评价结果Table7 Homeworkunitsofriskfactorsforriskassessmentresults作业单元危险因素LECD风险等级MR风险等级坡面开挖R13640720Ⅴ53600ⅣR2667252Ⅳ61512ⅢR33640720Ⅴ53600ⅣR4667252Ⅳ51260Ⅱ隧道开挖R5367126Ⅲ7882ⅡR63140120Ⅲ6720ⅡR7367126Ⅲ5630Ⅱ爆破R83340360Ⅴ72520ⅢR933763Ⅱ8504Ⅱ施工用电R103315135Ⅲ4540ⅡR11367126Ⅲ6756Ⅱ装渣与洞内运输R12367126Ⅲ6756ⅡR133340360Ⅴ51800Ⅲ支护衬砌R143640360Ⅴ51800ⅢR1533763Ⅱ7441Ⅰ

由表可知: 按照传统的LEC法进行危险因素风险评价，计算结果如表7中的D值所示，其中风险因素R1、R3、R8、R14、R14风险等级为Ⅴ级，R2、R4风险等级为Ⅳ级，R5、R6、R7、R10、R11、R12风险等级为Ⅲ级，R9、R15风险等级为Ⅱ级；按照顾及风险影响因子的LEC法进行危险因素风险评价，计算结果如表7中的R值所示，其中风险因素R1、R3风险等级为Ⅳ级，R2、R8、R13、R14风险等级为Ⅲ级，R4、R5、R6、R7、R9、R10、R11、R12风险等级为Ⅱ级，R9、R15风险等级为Ⅱ级，R15风险等级为Ⅱ级。

分析可知，引入人员因素、管理因素、环境因素等3个风险影响因子，共有14个危险因素的风险等级呈现下降趋势，结果表明，顾及风险影响因子的约束作用，可以降低作业条件的危险性；在公路隧道工程的实际施工过程中，选择高素质、高水平的施工队伍，重视施工人员的安全教育，加强现场安全管理，采用科学、合理的施工方法，优化作业环境等一系列的风险控制措施，可以控制重大风险的发生。

4 结论

① LEC法能够直观快速地评估危险因素的风险程度，非常适用于施工过程复杂，风险水平高的公路隧道工程，为制定和采取相关的风险防范措施奠定基础。

② 针对传统LEC法在公路隧道工程施工风险评估中的不足，通过引入人员因素、管理因素、环境因素等3个风险影响因子，提出了顾及风险影响因子的LEC法，并建立了公路隧道施工现实风险评价指标体系和评价模型。

③ 将本文提出顾及风险影响因子的LEC法应用到某公路隧道工程施工安全评价中，评价结果表明，引入风险影响因子后，危险源的风险水平普遍呈现下降趋势，这表明风险影响因子对施工安全具有约束作用，本文改进后LEC法是公路隧道安全评估的有效方法。

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Consider LEC Method of Risk Factors in Application Research on Evaluation of Highway Tunnel Construction Safety

GUANG Hui1, CAO Limei1, ZOU Qiang2

(1.Shengda Trade Economics & Management College of Zhengzhou, Zhengzhou, Henan 451191, China; 2.School of Environmental and Resource, Southwest University of Science and Technology, Mianyang Sichuan, 621010, China)

In order to accurately evaluate highway tunnel construction hazard risk level, reduce the level of risk in the process of construction. In this paper, based on the traditional LEC method in highway tunnel construction risk assessment, with the introduction of personnel factor, management factor, environmental factors, such as three risk factors, and consider the LEC method of risk influence factors is put forward, to establish highway tunnel construction risk evaluation index system and evaluation model of reality. In a highway tunnel project, using the improved risk influence factors of LEC method for safety assessment, evaluation and the result was compared with the actual situation, to verify the rationality and feasibility of the method, for safety assessment of highway tunnel construction provides an effective method and way.

consider risk factors; LEC method; highway tunnel; safety evaluation

2016 — 08 — 08

国家自然科学基金项目(41401598)

光 辉(1984 — )，男，河南三门峡人，工学博士，讲师，研究方向：公路工程项目施工管理。通讯作者: 曹立梅,caoeryaya@163.com

U 456.3

A

1674 — 0610(2016)05 — 0151 — 05