高速公路桥梁施工中安全风险识别与评估的应用

刘佳

（中铁十五局集团第三工程有限公司，成都610000）

1 高速公路工程可靠性研究

1.1 工程简介

本工程合同段为G0511线德阳至都江堰高速公路项目DDTJ7标，起止点里程桩号为K50+790～K61+315，全长10.525km，主要施工内容为路基7.386km、挖方1.33×106m3，填方1.90×106m3；桥梁3.403km/14座，其中，包含特大桥1座（小石河特大桥）、人行天桥1座、框架桥1座、互通1处（葛仙山互通）、收费站1座、涵洞35座等工程。

1.2 系统可靠性研究方法

高速公路施工中常见的事故类型有高处坠落、坍塌、重物撞击、触电和机械伤害等几种[1]。而这些事故种类中，高处坠落事故是造成死亡人数最多的事故，也是高速公路施工中安全管理的重点。为此，本文以该工程中高处坠落事故为研究对象，建立事故树，对施工的可靠性进行评估。

常规的事故树分析法中先将事故因素分为客观因素和人为因素，随后使用THERP+HCR模式进行计算。但在实际操作中，由于客观因素过于复杂，还应当采用概率统计和问卷调查法进行修正，最终加权求得事件发生的概率。计算过程如图1所示。

图1 计算事件发生概率的过程

2 高速公路施工高处坠落事故树分析

2.1 客观因素失效概率

客观因素失效多指安全设备自身的失效导致的坠落事故，如脚手架长期处于超载状态导致过度疲劳。在施工过程中，对安全设备的使用强度越大或越不注重养护，客观因素失效的概率就越大。以脚手架为例，造成脚手架疲劳的寿命曲线模型为：

式中，σα为脚手架材料受到的应力；N为材料在相应载荷下的使用寿命；C为材料常数。

在本文的模型中，认为产品的寿命满足威布尔分布，则产品的威布尔分布函数和可靠度分别为：

式中，λ为比例参数，λ=1/N；k为形状参数；t为产品寿命。

2.2 人为因素失效概率

当人员未能及时响应异常状态，即未能及时处理异常情况时，施工事故便有可能发生。而判定人员能否及时响应的概率的方式为HCR，将时间分为响应时间t和执行时间T1/2，且同样遵从威布尔分布，即：

式中，α、β和γ是和人员行为类型相关的参数。

人员行为出现差错的概率在不同行业中是不同的，而人能够承受的负荷和人的差错率的关系相当密切。因此，在计算人为因素失效的概率之前，应当针对施工行业的特点，计算该行业从业人员出现差错的概率以及其承受负荷的能力。

通常来说，人在工作中的负荷承受能力和连续工作时间有着紧密联系，连续工作的时间越长，人的承受能力就越差，工作中出现差错的概率就越大。

除了从业人员承受负荷的能力外，施工现场的管理水平也是影响安全事故发生概率的人为因素之一，管理水平越强，发生安全事故的概率就越小。而施工现场的管理工作内容包括安全培训、安全检查、现场监督、组织方案和技术交底。将管理水平由高到低分为4个级别，从而明确不同管理水平对人为因素的修正值，如表1所示。

表1 安全管理水平等级

与时间相关的人为因素出现差错的概率定义为he（t），则he（t）为：

式中，Re（t）为总工作时间t时人的可靠度，即不出现差错的概率，在时间0～t范围内对式（5）进行积分可以得到：

式中，BHEP为基本人为差错概率；PSF为绩效形成因子；μ（t）为负荷承受因子；m为材料常数。

3 高速公路施工安全预警机制

3.1 预警机制

由于施工中造成安全事故的因素存在概率，因此，在建立预警机制时，应当划分为多个安全等级，如果设置得过于严格，则频繁发生错误的警报反而容易导致施工人员习以为常，最后放松警惕，而设置的过于宽松则容易遗漏危险因素。因此，本文中设置4个安全等级，按照发生事故的可能性为红色100%、橙色99%、黄色95%和绿色90%。按照不同的安全等级，可以采用不同的管理方式，4种安全等级分别对应表1中的4种管理措施，从而最大限度地防止坠落事故的发生。

3.2 危险源管控意见

1）加强安全管理教育。施工单位应当加强对各施工队和人员的安全教育，确保作业人员每年接受安全教育的时间不少于20h，从事危险作业的人员则不少于30h。现场施工时应当派人监督指导安全施工，并定期汇报施工情况。

2）检查脚手架。定期对脚手架进行检查，对变形和破损的部位立刻更换，并督促在脚手架上施工的工人及时发现问题。

3）检查安全网。定期对安全网进行检查，及时更换破损的安全网，并督促工人检查安全网的潜在问题。

4）控制工作时间。一线施工工人连续工作时间不得超过3.5h，工作3h后应当休息至少30min。在夏季施工时，应当为工人准备足够的避暑物品，对于需要在高处施工的工人，在施工之前应当检查其身体状态，在确保正常后方可进行施工。

4 结语

本文采用事故树模型，对高速公路施工中的安全风险评估进行了分析，从客观因素和人为因素2方面，分析了2种因素的失效概率并制订了相应的预警机制和安全管控意见。