基于風險矩陣的膠凝砂礫石壩安全風險分級管控研究

苗新虎，楊勝品，王彥紅，顧業(yè)香

（1.雷山縣水務局，貴州 黔東南，557199；2.貴州水投水務集團雷山有限公司，貴州 黔東南，557199）

0 引言

膠凝砂礫石壩是介于碾壓混凝土與堆石壩之間的一種新壩型，具有經濟、安全、施工方便、低碳和環(huán)境友好等特點[1]，逐步在國內永久性水利工程中展開應用。目前，膠凝砂礫石已應用于山西守口堡水庫、四川順江堰水庫、四川金雞溝水庫、雷山縣貓貓河山塘、雷山縣西江水庫等水利樞紐工程建設[2]。我國對膠凝砂礫石筑壩的研究始于20世紀90年代，由中國水利水電科學研究院、河海大學、華北水利水電學院、武漢大學、新疆農業(yè)大學、山西省水利水電勘測設計研究院和福建省水利水電勘測設計研究院等單位，對膠凝砂礫石壩的筑壩材料特性、大壩穩(wěn)定和應力分析、施工工藝等問題進行了廣泛探索[3]。由此可見，國內對于膠凝砂礫石壩的研究多集中在材料特性和力學性能方面，鮮有對膠凝砂礫石壩安全風險分級管控方面的研究。本研究以雷山縣西江水庫為例，采用項目結構圖法（WBS）將膠凝砂礫石密切相關作業(yè)內容逐層劃分至最小評估單元，并利用風險矩陣法對最小評估單元安全風險點進行風險評估，確定風險等級。該方法具有方便快捷且兼顧定性分析和定量分析的特點，可為類似水利工程項目的安全風險識別、分級和管控提供參考和指導意見。

1 風險矩陣法

風險矩陣是用于識別風險和對其進行優(yōu)先排序的有效工具[4]，由美國，空軍電子系統(tǒng)中心（Electronic Systems Center，ESC）的采辦工程小組于1995年4月提出，目前已被廣泛應用于風險管理的各個領域[5]。

風險矩陣法是基于“風險等級=風險發(fā)生的概率×后果的嚴重程度”的模型，綜合考慮可能性與嚴重性兩方面，對項目風險因素進行風險評估[5]。該方法主要由管理人員根據事先確定的風險發(fā)生可能性與嚴重性等級標準，基于二維矩陣思維直接判定風險水平等級[6]。為規(guī)范風險矩陣法在水電工程風險管理中的應用，2014年6月1日起實施的GB/T 50927—2013《大中型水電工程建設風險管理規(guī)范》，從概率或頻率值給出了風險發(fā)生可能性程度等級標準；從人員傷亡、經濟損失、工期延誤、環(huán)境影響和社會影響五個方面給出了風險損失嚴重性程度等級標準；基于二維矩陣思維，將安全風險等級劃分為四級，并給出了風險等級標準矩陣；基于不同等級的風險，給出了相應的風險控制措施[7-8]。

2 工程案例

2.1 雷山縣西江水庫概況

雷山縣西江水庫大壩是雷山縣繼貓貓河山塘大壩之后的又一座膠凝砂礫石壩，壩址位于貴州省黔東南苗族侗族自治州雷山縣西江鎮(zhèn)境內，距離西江千戶苗寨核心景區(qū)1.2 km，工程規(guī)模屬?。?）型，是一座以防洪、集鎮(zhèn)供水、灌溉和改善景區(qū)水環(huán)境為主要任務的綜合性水利樞紐工程。水庫校核洪水位900.13 m，總庫容472 萬m3；正常蓄水位896.00 m，相應庫容360 萬m3；死水位872.00 m，相應庫容24.4萬m3；汛限水位888.50 m，相應庫容202萬m3；防洪高水位896.00 m，相應庫容360萬m3；興利庫容336 萬m3，調洪庫容158 萬m3。水庫年供水量296 萬m3，具有年調節(jié)能力。水庫由擋水建筑物、泄水建筑物和取水建筑物組成，其中擋水建筑為膠凝砂礫石壩，最大壩軸線長198.5 m，最大壩高49.5 m，壩頂寬6 m，最大壩底寬48.8 m。工程總投資23 076.14 萬元[9]。由于施工經驗匱乏，為了保證大壩建設安全有序推進，對其作業(yè)過程進行全方位的風險評估和防控具有重要意義。

2.2 評估單元劃分

由于水利工程建設項目施工具有“點多、面廣、線長”的特點，因此，為了保障風險評估內容“橫向到邊，縱向到底”，需要對水利工程項目進行評估單元劃分。西江水庫膠凝砂礫石壩風險評估單元劃分主要依據類似工程經驗辨識和分析項目危險、有害因素，并在工程基礎資料和現(xiàn)場踏勘的基礎上，運用項目結構圖法（WBS）對膠凝砂礫石壩作業(yè)結構進行逐層分解[10-11]，將膠凝砂礫石壩全過程作業(yè)劃分為附屬工程作業(yè)區(qū)域（包含通水、通電、通風系統(tǒng)、棄渣場、石料場和場內交通等）、場內加工作業(yè)區(qū)域（包含砂石料生產系統(tǒng)、混凝土生產系統(tǒng)、膠凝砂礫石生產系統(tǒng)和綜合加工廠系統(tǒng)）和大壩樞紐作業(yè)區(qū)域，每個作業(yè)區(qū)域按照施工作業(yè)活動類、大型設備類、設施場所類、危險環(huán)境類和其他五個類別逐項劃分至最小評估單元，并在最小評估單元的基礎上劃分96個安全風險點。西江水庫膠凝砂礫石壩安全風險評估單元劃分結果見表1～3。

表1 場內加工作業(yè)區(qū)域最小評估單元劃分結果Table 1 The minimum assessment units in the processing area

2.3 風險分析

2.3.1 風險過程分析

西江水庫膠凝砂礫石壩密切相關作業(yè)內容的安全風險點為96個，數量較多，只選取大壩樞紐作業(yè)區(qū)域負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑風險點介紹風險分析過程。負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑時發(fā)生事故的可能性主要集中在支撐體系坍塌、進料口和出料口膠凝砂礫石離析石塊物體打擊傷害、檢修人員高處墜落、負壓溜槽安裝起重吊裝物體打擊傷害、高處作業(yè)墜落傷害、觸電等方面。根據建筑工程事故統(tǒng)計情況，結合風險發(fā)生的可能性等級標準，負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑發(fā)生高處墜落、坍塌事故的可能性等級為有可能。負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑一旦發(fā)生事故，易造成1～2 人死亡，工程經濟損失20萬元，延誤建設項目工期1～2個月。結合風險損失嚴重性程度等級標準，負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑風險損失嚴重性程度等級為較大。依據風險等級標準矩陣，以負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑風險發(fā)生可能性等級（有可能）和風險損失嚴重性程度等級（較大）的交叉點，判定負壓溜槽膠凝砂礫石澆筑安全風險點安全評估等級為Ⅱ級。

表2 附屬工程作業(yè)區(qū)域最小評估單元劃分結果Table 2 The minimum assessment units in the ancillary engineering area

表3 大壩樞紐作業(yè)區(qū)域最小評估單元劃分結果Table 3 The minimum assessment units in the dam area

2.3.2 風險結果分析

運用項目結構圖法（WBS）將西江水庫膠凝砂礫石密切相關作業(yè)內容劃分為96 個安全風險點。其中，大壩樞紐作業(yè)區(qū)域安全風險點較為集中，占比43%，共計41 個；附屬工程作業(yè)區(qū)域次之，占比33%，共計30 個；場內加工作業(yè)區(qū)域最少，占比26%，共計25個。

運用風險矩陣法對西江水庫膠凝砂礫石密切相關作業(yè)內容的96個安全風險點進行安全風險評估分析，安全風險共分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級和Ⅳ級四個等級。其中，主要安全風險等級為Ⅲ級，即有條件可接受風險，占比51%，共計49 個；其次為Ⅱ級安全風險，即可接受風險，占比38%，共計36個；再次為Ⅳ級安全風險，即不可接受風險，占比6%，共計6個；占比最小為Ⅰ級安全風險，即可忽略風險，占比5%，共計5個。

由風險矩陣法評估結果可以發(fā)現(xiàn)，西江水庫膠凝砂礫石壩Ⅳ級安全風險全部集中在大壩樞紐作業(yè)區(qū)域，具體為大壩壩肩明挖施工評估單元、大壩導流洞洞室開挖及支護評估單元、大壩填筑工程評估單元、圍堰評估單元和超標準洪水評估單元；Ⅰ級安全風險主要分布在附屬工程作業(yè)區(qū)域和場內加工作業(yè)區(qū)域，其風險點主要在鋼筋的平面運輸、供水系統(tǒng)等輔助工程上。

運用柱狀圖進一步統(tǒng)計分析各作業(yè)區(qū)域、各風險類別的安全風險等級分布情況。各作業(yè)區(qū)域安全風險等級分布與整個膠凝砂礫石作業(yè)安全風險等級分布一致，即Ⅲ級安全風險為主要安全風險，Ⅱ級安全風險次之，再次為Ⅰ級安全風險，Ⅳ級安全風險主要集中在大壩樞紐作業(yè)區(qū)域；各風險類別中，施工作業(yè)活動類安全風險點分布最多，為63個，設施場所類次之，為14個，再次為大型設備類8個、危險環(huán)境類6 個、其他5 個，Ⅳ級安全風險主要集中在施工作業(yè)活動類、設施場所類和危險環(huán)境類三個風險類別中。具體見圖1～2。

圖1 各作業(yè)區(qū)域安全風險等級分布Fig.1 Distribution of safety risk levels in each operation area

圖2 各類別安全風險等級分布Fig.2 Distribution of safety risk levels in each category

綜上所述，西江水庫膠凝砂礫石密切相關作業(yè)內容中以Ⅲ級安全風險為主，應根據風險點潛在危險及有害因素特點制定風險點防范、監(jiān)測及風險處置措施，并明確安全管理責任人，以控制或減輕風險引起的安全生產事故危害；Ⅱ級安全風險次之，雖然其造成人員傷亡和財產損失較小，但因其數量較多，仍需予以關注，并加強日常監(jiān)督管理工作，采用工作安全分析法（JSA）[8]最大限度消除和控制風險；再次為Ⅳ級安全風險，該風險一旦發(fā)生，則極易造成大量人員傷亡和財產損失，并附帶一定的社會影響，必須采取風險控制措施降低風險，或將其風險等級降低至Ⅱ級或Ⅲ級，并編制風險預警和處置方案，以最大限度避免此類風險引起的事故發(fā)生，提高工程整體安全性。

通過數據整理分析可以發(fā)現(xiàn)，大壩樞紐作業(yè)區(qū)安全風險點最為集中，且該區(qū)域Ⅳ級安全風險、Ⅲ級安全風險、Ⅱ級安全風險數量最多，因此應重點加強該作業(yè)區(qū)域內風險點的監(jiān)督管控，督促落實各項安全防護措施，加大作業(yè)人員安全生產教育培訓及安全技術交底頻次，以降低該區(qū)域安全風險點事故發(fā)生的概率。安全風險點主要集中在施工作業(yè)活動類，且該類別中各等級安全風險數量眾多，因此應加大對各作業(yè)區(qū)域施工作業(yè)活動類風險點的安全管理工作，加大各作業(yè)區(qū)域施工作業(yè)活動類安全檢查頻次，落實施工作業(yè)活動類的主動防護措施及“三級安全教育”，以降低施工作業(yè)活動類安全風險點事故發(fā)生的概率。

通過Ⅳ級安全風險分析可以發(fā)現(xiàn)，該風險全部集中在大壩樞紐作業(yè)區(qū)域施工作業(yè)活動類、設施場所類和危險環(huán)境類中，涉及洞室開挖及支護、邊坡開挖及支護、大壩填筑等作業(yè)內容。該區(qū)域作為主體工程施工區(qū)域，具有工期長、施工條件難度大、參與人員多等特點，極易引發(fā)大規(guī)模的人員傷亡和財產損失，尤其是覆蓋層較厚的滑坡地帶高邊坡開挖及支護、地質條件不明的導流洞開挖及支護等作業(yè)；其次，大壩距離核心旅游景區(qū)僅1.6 km，一旦遭遇超標準洪水，引發(fā)圍堰和大壩坍塌，造成的人員傷亡、經濟損失和社會影響是不可估量的。

3 結語

基于風險矩陣法對膠凝砂礫石密切相關作業(yè)內容進行了風險評估，得出以下結論：

（1）采用項目結構圖法（WBS）將西江水庫膠凝砂礫石壩密切相關作業(yè)內容劃分為3個作業(yè)區(qū)域、55個評估單元、96個安全風險點，并運用柱狀圖等數據分析工具，綜合分析安全風險點和安全風險等級在各作業(yè)區(qū)域的分布特點，并提出了各作業(yè)區(qū)域、各風險等級下的風險點防控措施。

（2）通過風險分析可知，西江水庫安全風險等級主要為Ⅱ級和Ⅲ級，需根據風險點潛在危險及有害因素特點制定風險點防范、監(jiān)測及風險處置措施，并明確安全管理責任人，以控制或減輕風險引起的安全生產事故危害。其次，Ⅳ級安全風險全部集中在大壩樞紐作業(yè)區(qū)域，分布于高邊坡、洞室開挖、大壩和圍堰等易發(fā)生自然災害的部位，需采取風險控制措施降低風險，或將其風險等級降低至Ⅱ級或Ⅲ級，并編制風險預警和處置方案，與景區(qū)負責人共同做好預警和處置方案演練。

（3）通過資料收集準備、辨識與分析危險和有害因素、劃分評價單元、實施評價、提出安全對策措施建議5 個步驟，將膠凝砂礫石壩按照作業(yè)區(qū)域、最小評估單元、安全風險點3 個層級逐層劃分，并運用風險矩陣法進行風險評估，綜合分析安全風險分級管控。該方法符合膠凝砂礫石壩工程項目建設實際情況，可進一步推廣應用到中小型水利工程項目建設安全風險評估及安全分級管控中。

（4）從西江水庫膠凝砂礫石壩風險分析評估過程可知，膠凝砂礫石壩安全風險分析與常用建筑材料水利工程安全風險分析無異，但應區(qū)別分析膠凝砂礫石的生產設備、澆筑工藝及設備、原材料的生產及運輸等內容?！?/p>