基于可拓學(xué)的高速公路施工安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及應(yīng)用

呂雪芳， 杜澍祥， 張 昊

(1.湖南省交通科學(xué)研究院， 湖南 長沙 410015； 2.湖南省婁衡高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 衡陽 421001)

基于可拓學(xué)的高速公路施工安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)及應(yīng)用

呂雪芳1， 杜澍祥2， 張 昊2

(1.湖南省交通科學(xué)研究院， 湖南 長沙 410015； 2.湖南省婁衡高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 衡陽 421001)

高速公路施工過程復(fù)雜，事故多發(fā)，一旦發(fā)生事故往往給社會(huì)帶來巨大的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。危險(xiǎn)源是事故鏈的起端，準(zhǔn)確識(shí)別危險(xiǎn)源，進(jìn)行安全現(xiàn)狀評(píng)價(jià)并及時(shí)采取措施，可以規(guī)避或者分解各種施工危險(xiǎn)，保障項(xiàng)目的順利施工。以湖南省婁衡高速施工項(xiàng)目為背景，采用可拓學(xué)的理論和方法對(duì)高速公路施工危險(xiǎn)源進(jìn)行辨識(shí)和研究，旨在通過危險(xiǎn)源辨識(shí)與評(píng)價(jià)，確定危險(xiǎn)源等級(jí)，提供針對(duì)性措施。

高速公路； 施工安全； 危險(xiǎn)源； 可拓學(xué); 評(píng)價(jià)

1 研究背景

2016年10月31日，習(xí)近平總書記在全國安全生產(chǎn)監(jiān)管系統(tǒng)先進(jìn)集體和先進(jìn)工作者表彰大會(huì)上作出重要指示，指出安全生產(chǎn)事關(guān)人民福祉，事關(guān)經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展大局。強(qiáng)調(diào)各級(jí)安全監(jiān)管監(jiān)察部門要牢固樹立發(fā)展決不能以犧牲安全為代價(jià)的紅線意識(shí)，以防范和遏制重特大事故為重點(diǎn)，堅(jiān)持標(biāo)本兼治、綜合治理、系統(tǒng)建設(shè)，統(tǒng)籌推進(jìn)安全生產(chǎn)領(lǐng)域改革。

本文以湖南省婁衡高速施工項(xiàng)目為背景，對(duì)高速公路施工危險(xiǎn)源進(jìn)行分析和評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)樣本為婁衡高速某施工標(biāo)段。

湖南省婁衡高速為湖南省內(nèi)的一條南北向的高速通道。主線全長116.9 km，另建連接線7條，共長42.8 km。主線連續(xù)與多條高速公路復(fù)線交叉，牽涉面廣，技術(shù)要求高，安全風(fēng)險(xiǎn)大，是一條施工組織較為復(fù)雜的高速公路建設(shè)項(xiàng)目。由于高速公路施工項(xiàng)目是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)存在大量危險(xiǎn)源。有效管理并控制高速公路施工危險(xiǎn)源就是控制事故發(fā)生的核心[1]。

2 高速公路施工危險(xiǎn)源辨識(shí)

2.1 高速公路施工危險(xiǎn)源概述

高速公路施工危險(xiǎn)源按在安全事故發(fā)生發(fā)展過程中的作用分為兩類：第一類危險(xiǎn)源和第二類危險(xiǎn)源[1]。本文為了便于評(píng)價(jià)把這些危險(xiǎn)源細(xì)化為環(huán)境因素、材料設(shè)備因素和組織管理因素。

2.1.1 環(huán)境因素

1) 自然環(huán)境。指施工作業(yè)的客觀地理和生態(tài)環(huán)境，包括地形地貌、水文條件、氣候條件(溫度、降水、大風(fēng)、自然采光)等。

2) 作業(yè)環(huán)境。指施工作業(yè)現(xiàn)場的人工通風(fēng)、防塵措施、人工照明、降噪措施、射線防護(hù)、通道設(shè)置、物料堆放等的情況。

2.1.2 設(shè)備材料因素

1) 機(jī)械設(shè)備。指施工作業(yè)使用的各類機(jī)械，包括挖掘機(jī)、推土機(jī)、沖擊鉆、裝載機(jī)、平地機(jī)、運(yùn)輸車、強(qiáng)夯機(jī)、灑水車、壓路機(jī)、拌合設(shè)備、吊車、空壓機(jī)、錨桿臺(tái)車、襯砌臺(tái)車、張拉設(shè)備、壓力容器等。

2) 材料物資。指施工材料，包括水泥、砂子、石灰、瀝青、混凝土、各類鋼材、木材、防水材料、金屬制品、耐火材料、油漆化工、各類結(jié)構(gòu)件等。

3) 防護(hù)設(shè)施。指作業(yè)中在有墜落危險(xiǎn)的邊緣設(shè)置的防護(hù)欄桿、防護(hù)網(wǎng)，在洞口的地方設(shè)置的圍欄、蓋板，在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的軸上設(shè)置防護(hù)罩，在機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)的輪上設(shè)置防護(hù)套。

4) 標(biāo)志標(biāo)牌。指施工作業(yè)中懸掛或張貼的提示、指令、警告、禁止標(biāo)志和標(biāo)牌。

2.1.3 組織管理因素

1) 勞動(dòng)保護(hù)。指作業(yè)人員使用的安全帶、安全帽、安全繩、防護(hù)手套、絕緣鞋、護(hù)目鏡、防護(hù)服等。

2) 教育培訓(xùn)。指項(xiàng)目上對(duì)工人及管理人員進(jìn)行的培訓(xùn)，通過知識(shí)、技能、安全意識(shí)等各方面的內(nèi)容對(duì)工人進(jìn)行的教育培訓(xùn)。

3) 項(xiàng)目安全軟環(huán)境。指由安全文化、管理機(jī)制、規(guī)章制度、政策法規(guī)等構(gòu)成的，區(qū)別于物理環(huán)境的內(nèi)容。

2.2 層次分析法確定權(quán)重

1) 構(gòu)建層次結(jié)構(gòu)模型。

根據(jù)對(duì)系統(tǒng)的層次分析以及評(píng)價(jià)指標(biāo)分析，結(jié)合層次分析法建立目標(biāo)層、準(zhǔn)則層。指標(biāo)層結(jié)構(gòu)，如圖1所示。

圖1 高速公路施工危險(xiǎn)源分析層次結(jié)構(gòu)

2) 構(gòu)造判斷矩陣。

① AHP法確立權(quán)重系數(shù)。

構(gòu)造判斷矩陣及進(jìn)行一致性檢驗(yàn)[2]，本報(bào)告采用發(fā)放調(diào)查問卷的形式進(jìn)行調(diào)查，分析整理后得到最終判斷矩陣如下：

經(jīng)計(jì)算得到高速公路施工項(xiàng)目危險(xiǎn)源辨識(shí)評(píng)價(jià)各指標(biāo)權(quán)重,如表1所示。

表1 高速公路施工危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重

② 一致性檢驗(yàn)。

對(duì)于A，CR=0.0316<0.1，通過一致性檢驗(yàn)；對(duì)于A1，CR=-1.1217<0.1，通過一致性檢驗(yàn)；對(duì)于A2，CR=0.0200<0.1，通過一致性檢驗(yàn)；對(duì)于A3，CR=0.0925<0.1，通過一致性檢驗(yàn)。

從表1可知: 主要的危險(xiǎn)源有勞動(dòng)保護(hù)不足、教育培訓(xùn)缺失、防護(hù)設(shè)施缺陷和作業(yè)環(huán)境不良。

3 基于可拓學(xué)的危險(xiǎn)源評(píng)價(jià)

3.1 可拓學(xué)

可拓學(xué)是在我國學(xué)者蔡文提出的物元分析法的基礎(chǔ)之上經(jīng)過20余年的研究，發(fā)展起來的一門新興學(xué)科。它是以形式化的模型，探討事物拓展的可能性及開拓創(chuàng)新的規(guī)律與方法，并用于解決矛盾問題的學(xué)科。矛盾問題，指現(xiàn)有條件下人們無法實(shí)現(xiàn)想要達(dá)到目標(biāo)的問題。可拓學(xué)的研究是通過可拓變換，將矛盾問題變?yōu)椴幻艿膯栴}。目前，可拓學(xué)研究的事物拓展可能性及拓展分析方法，研究描述現(xiàn)實(shí)生活中事物關(guān)系及問題的形式化模型，提出矛盾問題轉(zhuǎn)化的基本方法，考慮處理復(fù)雜問題的關(guān)鍵與協(xié)調(diào)方法，建立了基于物元的拓展分析理論與方法?？赏貙W(xué)從新的角度為人們認(rèn)識(shí)與分析、解決現(xiàn)實(shí)世界中的矛盾問題提出了一種新的方法[3]。

3.2 模型建立

多級(jí)可拓評(píng)價(jià)模型見圖2。

評(píng)價(jià)的步驟如下：

圖2 多級(jí)可拓評(píng)價(jià)模型

1) 確定危險(xiǎn)等級(jí)域U及評(píng)價(jià)因素集。

評(píng)價(jià)因素集是高速公路施工危險(xiǎn)源等級(jí)判定的特征指標(biāo)，根據(jù)評(píng)價(jià)因素的指標(biāo)值，將各標(biāo)段按照危險(xiǎn)源等級(jí)進(jìn)行劃分[3]。

2) 確定經(jīng)典域和節(jié)域。

3) 確定待評(píng)物元。

4) 建立關(guān)聯(lián)函數(shù)。

5) 多級(jí)可拓評(píng)價(jià)。

6) 確定危險(xiǎn)源等級(jí)。

3.3 多級(jí)可拓評(píng)價(jià)

3.3.1 確定危險(xiǎn)源等級(jí)域和評(píng)價(jià)因素集

確定危險(xiǎn)源等級(jí)域U為：

U={U1U2U3U4U5}= {很危險(xiǎn)危險(xiǎn)一般比較安全很安全}。

各指標(biāo)評(píng)價(jià)因素集F為：

F={F1F2F3}；

F1={f11f12}F2={f21f22f23f24}；

F3={f31f32f33}。

3.3.2 經(jīng)典域和節(jié)域

本文以F3組織管理因素為例說明計(jì)算過程。

組織管理因素F3的經(jīng)典域?yàn)椋?/p>

F3的節(jié)域?yàn)椋?/p>

3.3.3 待評(píng)物元

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)研情況及專家分析，對(duì)評(píng)價(jià)樣本進(jìn)行打分。指標(biāo)一共9項(xiàng)，每項(xiàng)滿分為100分，根據(jù)專家權(quán)重及評(píng)分，計(jì)算樣本的最終得分如下：

F=[89，72，88，86，85，94，78，91，92]

3.3.4 計(jì)算關(guān)聯(lián)度

V3=(v31,v32,v33)=(78,91,92)。

同理可求得:

ρ(v32,V1)=41，ρ(v32,V2)=31；

ρ(v32,V3)=11，ρ(v32,V4)=1；

ρ(v32,V5)=-1，ρ(v32,VU)=-9。

k1(f32)=-0.82，k2(f32)=-0.775；

k3(f32)=-0.55，k4(f32)=-0.1；

k5(f32)=0.125。

ρ(v33,V1)=42，ρ(v33,V2)=32；

ρ(v33,V3)=12，ρ(v33,V4)=2；

ρ(v33,V5)=-2，ρ(v33,VU)=-8。

k1(f33)=-0.84，k2(f33)=-0.8；

k3(f33)=-0.6，k4(f33)=-0.2；

k5(f33)=0.333 3。

由于篇幅有限，其他計(jì)算過程不再一一陳述，所有二級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度見表2。

表2 二級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度計(jì)算結(jié)果

3.3.5 多級(jí)可拓評(píng)價(jià)

根據(jù)表2中的二級(jí)指標(biāo)關(guān)聯(lián)度和各指標(biāo)權(quán)重進(jìn)行多級(jí)可拓評(píng)價(jià)。

1) 確定一級(jí)指標(biāo)針對(duì)各危險(xiǎn)源等級(jí)的關(guān)聯(lián)度，一級(jí)指標(biāo)對(duì)各級(jí)危險(xiǎn)源的關(guān)聯(lián)度矩陣K(A1)等于各二級(jí)指標(biāo)對(duì)于其權(quán)重向量的乘積[4]。以環(huán)境因素A1為例計(jì)算危險(xiǎn)源等級(jí)關(guān)聯(lián)度。

同理可求得：

K(A2)=

K(A3)=

2) 二級(jí)評(píng)價(jià)。

多級(jí)可拓關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)結(jié)果見表3。

表3 多級(jí)可拓關(guān)聯(lián)度評(píng)價(jià)結(jié)果

4 評(píng)價(jià)結(jié)果與對(duì)策分析

根據(jù)計(jì)算求得的關(guān)聯(lián)度可得，所評(píng)價(jià)項(xiàng)目的危險(xiǎn)源等級(jí)為四級(jí)，即比較安全，但其中環(huán)境因素危險(xiǎn)源等級(jí)為一般，需要改進(jìn)。環(huán)境因素包括自然環(huán)境和作業(yè)環(huán)境，自然環(huán)境為第一類危險(xiǎn)源，作業(yè)環(huán)境為第二類危險(xiǎn)源，對(duì)于自然環(huán)境危險(xiǎn)源控制措施以消除規(guī)避為主，對(duì)于第二類危險(xiǎn)源以加強(qiáng)管理為主。

1) 該項(xiàng)目在施工建設(shè)過程中的主要自然危險(xiǎn)源包括各大、中橋梁跨越山區(qū)和丘陵，隧道穿越丘陵，而湖南為大陸性亞熱帶季風(fēng)濕潤氣候，光、熱、水資源豐富，氣候年內(nèi)變化較大，春夏多雨，地帶為三面環(huán)山的山地。

針對(duì)地勢(shì)險(xiǎn)要、雨量豐富的特點(diǎn)，施工中對(duì)于自然環(huán)境危險(xiǎn)源以加強(qiáng)地質(zhì)監(jiān)測與氣象預(yù)報(bào)、及時(shí)排水為主，盡量避開地質(zhì)條件復(fù)雜難以確定的地帶，加強(qiáng)對(duì)隧道作業(yè)面的圍巖及隧道內(nèi)的溫度、濕度及有害氣體的監(jiān)測[5]。

2) 作業(yè)環(huán)境危險(xiǎn)源包括隧道作業(yè)面的通風(fēng)、防塵、噪音，采用人工通風(fēng)與機(jī)械通風(fēng)相結(jié)合保證隧道內(nèi)的空氣流通，采用濕式鑿巖、灑水等措施降塵，采用降噪措施、佩戴防噪音耳塞等[5]。

[1] 陳婧.高速公路施工危險(xiǎn)源辨識(shí)及評(píng)價(jià)分級(jí)研究[D].長沙：長沙理工大學(xué),2012.

[2] 李力,周克元，吳冉.基于AHP法的高速公路施工項(xiàng)目危險(xiǎn)源辨識(shí)及評(píng)價(jià)分析研究[J].湖南交通科技.2015,41(4):65-67.

[3] 謝歡.地鐵車站運(yùn)營脆弱性評(píng)價(jià)體系研究[D].北京：北京交通大學(xué),2014.

[4] 唐前松,韓偉威，陳赟.高速公路隧道施工安全管理水平多級(jí)可拓評(píng)價(jià)研究[J].公路與汽運(yùn),2014(6):199-203.

[5] 周克元，周朝暉，唐雨春.高速公路隧道施工危險(xiǎn)源辨識(shí)與控制研究[J].湖南交通科技,2015,42(1):137-140.

1008-844X(2017)02-0283-05

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