基于WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的高速公路隧道安全管理技術(shù)研究

中圖分類號(hào)：U458.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A DOl：10.13282/j.cnki.wccst.2025.01.036

文章編號(hào)：1673-4874（2025）01-0119-04

0 引言

隨看經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，高速公路建設(shè)工程越來(lái)越多，但很多工程的建造環(huán)境惡劣，其中隧道建設(shè)環(huán)境更為惡劣1，因此隧道作業(yè)易造成重大安全事故，對(duì)施工人員的生命產(chǎn)生威脅2。目前有很多專家對(duì)高速公路隧道安全管理技術(shù)進(jìn)行了研究3。例如，汪霄等4為了提高隧道工程施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理效率，設(shè)計(jì)了一種基于改進(jìn)未確知測(cè)度法的安全管理成熟度評(píng)價(jià)模型，將該模型與其他模型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示該模型能在一定程度上降低隧道作業(yè)安全事故發(fā)生概率。為保障隧道施工安全，魏強(qiáng)團(tuán)隊(duì)提出了一種基于韌性理論的隧道施工安全韌性評(píng)估模型，將該模型與其他安全評(píng)估模型進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示該模型的評(píng)估準(zhǔn)確率提高了87. 6% 。但這些隧道安全管理技術(shù)還存在安全管理不及時(shí)、事故處理能力弱、安全事故風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別不準(zhǔn)確的問(wèn)題。因此，提出一種能夠提高風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力和安全事故處理能力的隧道安全管理技術(shù)是一項(xiàng)亟須解決的問(wèn)題7。工作分解結(jié)構(gòu)（WorkBreakdownStructure，WBS）是一種項(xiàng)目管理工具，該工具一般用于估算規(guī)模及估計(jì)工作量。路璐9利用WBS工具對(duì)直飲水處理工程中的成本進(jìn)行估計(jì)和分析，將工程的經(jīng)濟(jì)成本降低了 30.7% 。谷雨軒等[1]為提高阻力傘保障風(fēng)險(xiǎn)管理安全，設(shè)計(jì)了一種基于WBS的分析方法，將該方法用于實(shí)際情況中進(jìn)行分析，結(jié)果顯示該方法能夠?qū)L(fēng)險(xiǎn)控制在 1% 以下。但單獨(dú)使用WBS對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行工程分解僅能降低施工難度以及預(yù)估工作量，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別并不準(zhǔn)確。而風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)（RiskbreakdownStructure，RBS）可以對(duì)WBS分解出的工作包進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，該結(jié)構(gòu)廣泛用于各種系統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估中。鐘富力團(tuán)隊(duì)[2]針對(duì)電力物資供應(yīng)鏈中風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估不準(zhǔn)確的問(wèn)題，提出了一種基于RBS的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別技術(shù)，將該技術(shù)用于電力物資供應(yīng)鏈中進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果顯示該技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警效果為 92% 。所以，本研究將WBS和RBS結(jié)合，形成WBS一RBS方法，再使用該方法構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系，將該體系用于高速公路隧道安全管理中，以提高隧道安全管理技術(shù)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力。本研究的創(chuàng)新之處在于，將WBS和RBS進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，先利用WBS模型將高速公路隧道工程進(jìn)行工作量分解，將工作分解為多個(gè)子模塊，然后利用RBS對(duì)每個(gè)子模塊的風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，以此構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系，并將該體系用于高速公路隧道安全管理中，以保障隧道施工的安全。

1基于WBS一RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的安全管理技術(shù)

1.1基于WBS一RBS方法構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系

隨著生活水平的提高，人們對(duì)交通便利的要求越來(lái)越高，而我國(guó)有很多不良地形對(duì)交通發(fā)展造成了巨大的影響[13]。其中，高速公路隧道的施工面臨的地形條件更為復(fù)雜，施工環(huán)境惡劣，易發(fā)生風(fēng)險(xiǎn)事故。為了對(duì)風(fēng)險(xiǎn)事故進(jìn)行有效控制，需要建立一套風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行準(zhǔn)確評(píng)估，對(duì)隧道施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行安全管理[14]。WBS是一種工作分解結(jié)構(gòu)方法，可以對(duì)整個(gè)施工項(xiàng)目進(jìn)行分解，以便施工人員對(duì)各個(gè)部分進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別[15]。該方法通過(guò)將施工項(xiàng)目分解成任務(wù)，再將任務(wù)分解成不同工作，然后將這些工作分配給不同的人，直至分解完畢。通過(guò)該方式將工程項(xiàng)目進(jìn)行分解，可以降低管理難度。WBS按照項(xiàng)目功能、施工過(guò)程、項(xiàng)目目標(biāo)、項(xiàng)目智能等多種不同的形式進(jìn)行分解，其分解結(jié)構(gòu)如圖1所示。

由圖1可知，WBS分解可以將整個(gè)項(xiàng)目分解成各個(gè)子模塊，以便施工團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目經(jīng)理確定和管理項(xiàng)目的工作進(jìn)度。具體為：施工團(tuán)隊(duì)拿到承包項(xiàng)自時(shí)的工作說(shuō)明書，確定工作項(xiàng)自分解方式；對(duì)工作項(xiàng)自進(jìn)行分解，畫出WBS分解的層次結(jié)構(gòu)；將施工項(xiàng)目中的主要項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)分，分解為更小的、更易于管理的工作包，包含預(yù)計(jì)成本、進(jìn)度安排、人員分配等。但使用WBS對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行分解后，為評(píng)估施工風(fēng)險(xiǎn)，還需要結(jié)合RBS方法對(duì)每個(gè)分解項(xiàng)目的施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行安全管理。RBS方法是以風(fēng)險(xiǎn)管理理論為基本理論，再結(jié)合風(fēng)險(xiǎn)定量、定性分級(jí)要求進(jìn)行科學(xué)的風(fēng)險(xiǎn)水平分級(jí)和分類監(jiān)管。將WBS與RBS結(jié)合，對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行細(xì)分并對(duì)每個(gè)項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行識(shí)別和分析?；赪BS一RBS的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系基本結(jié)構(gòu)如圖2所示。

由圖2可知，WBS-RBS將WBS劃分出的各個(gè)子項(xiàng)目作為矩陣的行，將RBS分解出的各個(gè)風(fēng)險(xiǎn)節(jié)點(diǎn)作為矩陣的列，構(gòu)建出一個(gè)基于WBS-RBS的項(xiàng)目工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別矩陣。矩陣中黑色表示該子項(xiàng)目存在對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)隱患，而白色表示不存在風(fēng)險(xiǎn)隱患或者該風(fēng)險(xiǎn)可以被忽略。通過(guò)建立WBS-RBS矩陣圖對(duì)施工項(xiàng)目的各種風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)估，顯示各個(gè)子項(xiàng)自的風(fēng)險(xiǎn)大小，以便項(xiàng)目施工人員對(duì)各個(gè)子項(xiàng)目的進(jìn)度和成本進(jìn)行管理。

1.2WBS一RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系在高速公路隧道安全管理中的應(yīng)用

大多數(shù)隧道工程施工環(huán)境惡劣，施工過(guò)程中會(huì)存在很多風(fēng)險(xiǎn)，如果安全管理人員不能夠準(zhǔn)確評(píng)估施工風(fēng)險(xiǎn)，則會(huì)造成重大安全事故。為了對(duì)高速公路隧道工程進(jìn)行安全管理，本文研究利用WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)把控?；赪BS-RBS風(fēng)險(xiǎn)控制體系的高速公路隧道安全管理流程如圖3所示。

由圖3可知，隧道工程安全管理技術(shù)先要收集隧道工程項(xiàng)目的基本數(shù)據(jù)，如施工圖紙、施工方案等，將數(shù)據(jù)收集好之后進(jìn)行統(tǒng)一的格式化處理，再將處理后的數(shù)據(jù)輸入到WBA-RAB模塊中，由該模塊對(duì)整個(gè)隧道施工項(xiàng)自進(jìn)行細(xì)分，并對(duì)各個(gè)子項(xiàng)自的完成時(shí)間、完成自標(biāo)、項(xiàng)目結(jié)構(gòu)、操作環(huán)境等進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。若存在風(fēng)險(xiǎn)，則判斷該風(fēng)險(xiǎn)是否需要進(jìn)行分解，建立新的風(fēng)險(xiǎn)；若還需要分解，則將該風(fēng)險(xiǎn)返回至風(fēng)險(xiǎn)分解中再次進(jìn)行分解直至不能分解為止。風(fēng)險(xiǎn)分解完畢后，需要對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行編碼、風(fēng)險(xiǎn)因素、風(fēng)險(xiǎn)事件、風(fēng)險(xiǎn)后果分析。根據(jù)這些分析結(jié)果對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)和分級(jí)，并通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)分級(jí)情況將風(fēng)險(xiǎn)分給不同的項(xiàng)目人員，由項(xiàng)目人員策劃風(fēng)險(xiǎn)控制措施。對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制措施進(jìn)行跟蹤驗(yàn)證和定期更新，并再次對(duì)風(fēng)險(xiǎn)控制措施進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別。若初始風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別中沒(méi)有檢測(cè)到風(fēng)險(xiǎn)存在，則需要通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別對(duì)三要素資產(chǎn)、脆弱性和威脅性再次進(jìn)行篩查，若篩查出存在風(fēng)險(xiǎn)則將篩查出的風(fēng)險(xiǎn)返回到風(fēng)險(xiǎn)分解步驟中，進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)分解，直至篩查不出風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)多次風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別和分解，建立項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)清單和項(xiàng)目風(fēng)險(xiǎn)控制措施清單，以此對(duì)隧道施工項(xiàng)目的安全進(jìn)行管理。

此次研究以廣西都巴高速公路發(fā)瑞特長(zhǎng)隧道為研究對(duì)象進(jìn)行模擬試驗(yàn)。該工程位于廣西河池市，是廣西S30賀西線都安至巴馬高速公路建設(shè)項(xiàng)目控制性工程，于2021年正式通車。該工程隧道左洞全長(zhǎng)5. 334k m ，右洞全長(zhǎng)5. 328k m ，是國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)施工難度極大、風(fēng)險(xiǎn)極高的公路隧道之一。

2 WBS一RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系的效果分析

為了驗(yàn)證WBS一RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別效果，本研究對(duì)該風(fēng)險(xiǎn)是識(shí)別體系和傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別進(jìn)行了仿真模擬試驗(yàn)。試驗(yàn)基于廣西都巴高速公路發(fā)瑞特長(zhǎng)隧道進(jìn)行，收集該隧道的各項(xiàng)數(shù)據(jù)作為仿真試驗(yàn)的依據(jù)。將該隧道工程通過(guò)WBS劃分為多個(gè)子模塊，再利用RBS對(duì)每個(gè)子模塊進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，將各模塊的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別準(zhǔn)確率、誤差率、耗時(shí)進(jìn)行權(quán)重分配再相加，得到該工程的總準(zhǔn)確率、誤差率和風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別耗時(shí)。對(duì)該工程進(jìn)行10次仿真模擬試驗(yàn)，以兩種方法的識(shí)別準(zhǔn)確率和誤差率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖4所示。

由圖4（a）可知，基于WBS一RBS方法構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別能力準(zhǔn)確率較高，由多次模擬試驗(yàn)可得，其風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別準(zhǔn)確率平均為 99.8% ，遠(yuǎn)超過(guò)預(yù)期的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別準(zhǔn)確率，而傳統(tǒng)方法對(duì)于工程風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的平均準(zhǔn)確率僅有65. 7% ，且準(zhǔn)確率極其不穩(wěn)定，風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力弱。由圖4（b）可知，在施工過(guò)程中對(duì)工程項(xiàng)自的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別預(yù)期誤差率需要 -2% ，WBS-RBS方法構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系誤差率僅有 1.1% ，達(dá)到了預(yù)期的要求，而傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別的誤差率高達(dá) 3.7% ，未達(dá)要求。由上述試驗(yàn)可得，基于WBS一RBS方法構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系能夠提高施工過(guò)程中的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力。將該風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系用于新疆東天山特長(zhǎng)隧道的安全管理中進(jìn)行模擬試驗(yàn)，檢測(cè)其實(shí)際應(yīng)用效果，并與傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別時(shí)間和施工項(xiàng)目的覆蓋率進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖5所示。

由圖5（a）可知，在實(shí)際施工項(xiàng)目中，WBS-RBS方法構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系完成風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別檢測(cè)的時(shí)間平均為 ，而傳統(tǒng)方法對(duì)施工項(xiàng)目進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別檢測(cè)的時(shí)間為 ，對(duì)整個(gè)施工項(xiàng)目的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別檢測(cè)完整性稱為項(xiàng)目檢測(cè)的覆蓋率。由圖5（b）可知，WBS-RBS方法構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的覆蓋率為98. 7% ，并且每次試驗(yàn)的覆蓋率都比較穩(wěn)定，均在 95% 以上，而傳統(tǒng)方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別覆蓋率遠(yuǎn)低于WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系。在多次試驗(yàn)中，傳統(tǒng)方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別覆蓋率最高僅有 67.7% ，平均覆蓋率也僅有 58.7% ，并且傳統(tǒng)方法的識(shí)別覆蓋率不穩(wěn)定，易造成風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別漏報(bào)的問(wèn)題。對(duì)使用WBS一RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系的施工過(guò)程中安全事故發(fā)生概率和施工速度進(jìn)行分析，并與傳統(tǒng)方法、未做風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理的施工項(xiàng)目進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如圖6所示。

由圖6（a）可知，經(jīng)過(guò)WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理的施工項(xiàng)目每月安全事故發(fā)生概率降低了 96.3% ，而項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的預(yù)期降低量為 80% ，說(shuō)明基于WEB-RBS方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)；使用傳統(tǒng)識(shí)別方法后，每個(gè)月的安全事故發(fā)生概率降低百分比僅有58. 9% ，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。由圖6（b）可知，經(jīng)過(guò)WBS一RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理后的項(xiàng)目施工速度每月平均加快了 96.7% ，而使用傳統(tǒng)方法進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估后，項(xiàng)目施工速度每月僅提高47.8% ，遠(yuǎn)達(dá)不到預(yù)期要求的 73.5% 。由上述研究結(jié)果可知，基于WBS-RBS方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別管理體系可以提高項(xiàng)自施工的速度，降低安全事故發(fā)生概率。對(duì)使用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的項(xiàng)目工程的質(zhì)量進(jìn)行評(píng)估，結(jié)果如表1所示。

由表1可知，傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系對(duì)于項(xiàng)目的運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)、社會(huì)影響、經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境保護(hù)風(fēng)險(xiǎn)的管理未能達(dá)到預(yù)期要求的結(jié)果，而基于WBS一RBS方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系完全能夠達(dá)到預(yù)期要求，且對(duì)于經(jīng)濟(jì)風(fēng)險(xiǎn)的降低量達(dá)到了 97% ，是幾種風(fēng)險(xiǎn)安全管理方法中降低量最多的，顯著優(yōu)于傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別安全管理體系。由上述分析結(jié)果可知，基于WBS一RBS方法的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別安全管理體系可以大幅度降低各種風(fēng)險(xiǎn)的發(fā)生概率，提高項(xiàng)目的可行性和施工效率，保障施工人員的生命安全。

3結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前高速公路隧道安全管理技術(shù)存在風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別誤差較大、準(zhǔn)確率低、安全管理能力弱的問(wèn)題，研究將WBS和RBS進(jìn)行融合，并基于融合的WBS-RBS構(gòu)建風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系，再將該體系用于高速公路隧道安全管理中，以提高隧道的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別能力。將WBS一RBS構(gòu)建的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系與傳統(tǒng)的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果顯示W(wǎng)BS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系的識(shí)別準(zhǔn)確率為 99.8% ，遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)方法的65. 7% ，且WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系的誤差率僅為 1.1% 。對(duì)該體系的實(shí)際應(yīng)用效果進(jìn)行分析，結(jié)果顯示使用該體系后的高速公路隧道安全管理的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別耗時(shí)僅需1.1min，且WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系對(duì)整個(gè)項(xiàng)目的覆蓋率達(dá)到了98. 7% ，而傳統(tǒng)方法的覆蓋率僅為58. 7% 。同時(shí)，WBS-RBS風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系將項(xiàng)目工程的安全事故發(fā)生概率降低了96. 3% ，對(duì)技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、運(yùn)維風(fēng)險(xiǎn)、法律風(fēng)險(xiǎn)、經(jīng)濟(jì)成本風(fēng)險(xiǎn)和環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)都降低了87% 以上，能夠達(dá)到預(yù)期標(biāo)準(zhǔn)。由此可得，研究提出的風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別體系能夠降低隧道安全事故的發(fā)生概率，保障施工的進(jìn)度和安全。但惡劣天氣對(duì)試驗(yàn)結(jié)果是否有影響還有待考察。

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