地铁施工安全风险评估体系研究及应用研究

郑甲

（兰州市轨道交通有限公司，甘肃 兰州 730000）

0 引言

随着城市经济的快速发展，城市轨道交通的发展越来越快。作为一种节能、节地、环保的绿色出行模式，地铁为我国日益突出的交通环境和其他城市疾病提供了现实可行的解决方案，并在许多大城市大力推广和建设，带来了地铁建设行业的蓬勃发展。在地铁施工的整个安全管理过程中，及时判断施工安全状态尤为重要。因而，通过对地铁轨道施工安全风险评价等级进行确定以及使用熵权法对地铁轨道施工安全风险进行评估，可以准确预测和判断发生的事故类型，不仅缓解了城市的交通拥堵，还在改变人们的生活方式及出行方式等方面起到重要作用。

1 地铁轨道施工安全风险评估的必要性

随着城市的扩展和移动车辆的增加，城市中迫切需要一个合适和快速的公共交通系统。为了改善城市交通，防止市民浪费时间，并防止环境污染，发展公共交通系统十分重要。考虑到修建隧道存在许多风险，通过在项目开始前预测和识别风险，可以有效采取预防措施及降低成本。识别因素和风险，评估影响及如何应对这些因素和风险是管理项目风险的主要内容。考虑到识别隧道内的风险，确定其优先级及其相互影响，以便采取预防措施，减少或消除可能存在的风险。施工安全风险评估过程的第一步是识别风险。其中，隧道施工项目的潜在风险是风险的重要组成部分，风险分类有助于识别项目的不同风险［1］。

建立地铁轨道施工安全风险评估体系，可以为类似项目的安全风险管理提供理论依据，帮助施工单位有效控制类似项目的风险，防止或减少施工过程中可能出现的不利影响［2］。因此，地铁施工单位应高度重视施工过程中的现场安全管理。目前，我国在这方面的研究主要集中在构建地铁施工安全管理评价模型，建立评价因子指标体系，确定各指标的权重和等级。例如，闫文周等［3］建立了地铁事故多维轨道交叉风险耦合成因模型，选取了16个地铁施工风险影响因素，通过构建交互矩阵求出权重，对地铁施工风险进行了评估。CHEN等［4］建立了以可拓方法为核心的地铁施工安全风险多层次可拓评价模型，并采用AHP和熵权相结合的方法确定权重。地铁轨道施工项目具有技术复杂、风险高的特点，开展风险评估具有重要意义。

2 地铁轨道施工安全风险评估体系研究

2.1 地铁轨道施工安全风险评估体系

第一步，在通过文献检索和现场调查确定初步风险因素。第二步，筛选风险因素初步清单，保留影响较大的主要风险因素，从而获得关键风险因素清单。第三步，利用关键风险因素清单构建风险评估指标体系，并根据国家规范和专家意见划分各指标的风险等级范围。第四步，根据建立的评估指标体系，选择合适的评估方法，建立风险评估模型。在评价模型中，采用熵权法计算各指标的权重，并对各指标的风险等级进行分级，确定项目的风险等级。第五步，对评价结果中风险等级较高的指标提出了相应的风险控制措施。

地铁现场施工安全评价离不开工程建设全过程的各个环节。构建合理严谨的安全评价指标体系的前提是全面分析工程建设过程中的各个施工环节。这要求详细描述施工现场，了解复杂的地铁施工现场。通过对施工单位进行实地考察后，利用因子分析可建立地铁施工现场安全风险评估指标体系（如图1）。

图1 地铁轨道施工安全风险评估指标体系

2.2 基于熵权法的安全风险权重计算

地铁轨道施工安全风险评价指标体系使用3个参数Ex、En和He描述数值的大小、振荡程度和分散程度，与熵概念基本相同，但数据内涵更丰富，更符合实际分布。本文使用桥梁施工安全风险评价指标体系并参考熵法对指标可变性进行改进，得到了计算指标权重的改进模型。专家的主观判断通过数据处理为代表不确定性的关键代表性参数，然后改进的计算模型通过主观和客观测量的有机结合，获得反映风险因素重要性的权重分布。

使用m个专家和n个评估度量，根据云模型逆生成器公式，获得计算第j个评估度量的云模型数值特征值的公式：

其中，i=1，2，…，m；j=1，2，…，n；Exj，Enj，Hej分别是第j个指标的期望值、熵值和超熵值。传统的权重计算方法用于求解第j个评价指标权重βj，公式如下：

2.3 地铁轨道施工安全风险评估与分析

本文主要通过熵权法对地铁轨道施工安全风险进行评估。为了便于专家判断和评分，使用了统一的判断标准。安全风险评估结合施工现场安全规范和专家意见。施工安全风险根据风险的可能性和严重程度分为5个等级，并用定性语言描述为极低、低、中等、高和极高，风险等级分类标准见表1。

表1 风险等级分类标准

在地铁项目建设风险评估过程中，不仅要加强风险指标的识别和控制，而且要制定合理的风险评估标准。确定地铁建设的风险水平有助于决策者了解地铁事故的不利影响，促进风险防范。为此邀请了9位专家对地铁轨道施工现况进行了调查分析，并根据两个原则对风险指标进行评分：风险概率大小和风险损失大小，评分结果见表2。

表2 地铁轨道施工安全风险指标评分结果

通过处理表2中的专家评分结果后，根据等式（1）至等式（3）获得每个风险因素的预期得分Exj、离散度Enj和随机度Hej。根据等式（4），通过传统的权重计算方法计算权重βj，结果见表3。

表3分析表明，各风险指标的预期值分布良好，区间差异更为明显；熵值和超熵值表示专家意见的分散程度。通过权重计算方法获得的风险权重值一般为7%~9%，权重值分布相对均匀。

表3 风险指标的客观加权

2.4 地铁轨道施工安全风险评价等级的确定

通过地铁轨道施工安全风险评价等级的确定，并根据上述熵权法得到各级风险指标的评估权重，得到地铁轨道施工安全风险评价指标的总体层次排序（见表4）。每个风险指标的权重从小到大排序（如图2）。

表4 地铁轨道施工安全风险评价指标的总体层次排序

图2 风险指标权重图

综上所述，本研究在总结现有研究成果的基础上，结合地铁项目的施工特点，构建了一套地铁轨道施工安全风险评估体系，并将熵权法引入安全风险评估，其评估结果如下：从表4和图2中可以看到，从大到小将一级指标的权重排列顺序为材料和设备风险因素＞人为风险因素＞环境风险因素＞施工技术风险因素；在12个二级指标中，权重排在最前面的3个指标为现场保护条件C10、各类工程的干扰程度C12和临时支撑和安全防护C4。

3 地铁轨道施工安全风险控制措施

地铁轨道施工具有不确定性，存在许多安全隐患。针对当前地铁施工过程中可能存在的材料和设备风险、人为风险、环境风险、施工技术风险等安全风险，提出以下5点措施：一是设计地铁施工监控预警系统，采用数据推送技术实现移动视频监控、分级管理，提高安全管理的灵活性。二是建设单位应该积极协助地铁施工单位做好项目安全风险管理工作，建立健全安全风险管理机制，认真核实施工方案，规范施工单位的安全措施。三是施工时决策者应对风险防范做出整体安排，并在紧急情况发生时迅速成立工作组，对紧急情况做出快速反应。四是根据施工安全情况，立即启动相应的应急措施，避免损失扩大。五是通过安全风险产生的规律和施工人员的工作经验，可以预见可能的连锁风险，及时加强薄弱环节的风险承受能力。

综上，地铁施工阶段的安全评估和预测研究可以根据分析结果提前识别重大风险，提高地铁施工的管理、控制能力和预警能力，从而提高施工现场的安全水平，减少我国地铁施工期间的事故。尽可能避免或减少人员和财务损失，为促进我国城市轨道交通建设提供安全保障，对今后地铁综合安全评估具有重要的理论意义。

4 结语

随着城市人口和经济的快速增长，交通拥堵问题十分严重。为了改善城市交通环境，我国加快了地铁建设的步伐。但与此同时，地铁轨道施工项目具有投资大、工期短、项目关系复杂、多交叉节点同时作业等特征，这些特征都大大增加了施工难度。并且施工周围环境复杂，存在部分工作人员缺乏施工经验，且施工地点多位于市中心区，所以地铁的施工风险较高。因此，开展科学、客观、有针对性的风险评估，对于确保地铁轨道施工安全，减少生命财产损失具有重要意义。