俞素平，刑喜樂

（1.福建船政交通職業(yè)學(xué)院道路工程系，福州350007；2.廈門中平工程監(jiān)理咨詢有限公司，福建 廈門361000）

0 前言

隨著我國交通基礎(chǔ)建設(shè)的快速發(fā)展，橋梁施工技術(shù)得到了長足的進步，大量造型新穎、技術(shù)復(fù)雜、施工難度大的橋梁不斷涌現(xiàn)，積累了豐富的橋梁施工經(jīng)驗。同時，越來越多的橋梁采用就地澆筑的施工方法，如高速公路的各種互通立交，城市中的互通立交、高架道路等，其中的簡支箱梁、連續(xù)箱梁，大多采用現(xiàn)澆施工。現(xiàn)澆施工離不開大量的模板支架，而近年來發(fā)生了多起支架垮塌的安全事故，造成了嚴重人員傷亡和重大財產(chǎn)損失，橋梁支架施工的安全問題日益引起橋梁建設(shè)者的重視。目前用于橋梁施工作為支撐系統(tǒng)的支架有扣件式鋼管支架、門式鋼管支架、碗扣式鋼管支架、萬能桿件支架、貝雷片支架等多種形式［1］。隨著工程技術(shù)的發(fā)展，碗扣式鋼管支架越來越多地應(yīng)用于公路橋梁的施工，尤其是現(xiàn)澆連續(xù)箱梁的施工，因此，本文選取應(yīng)用廣泛的碗扣式鋼管支架進行研究。

“本質(zhì)安全”的原意是通過設(shè)計等手段使生產(chǎn)設(shè)備或生產(chǎn)系統(tǒng)本身具有安全性，即使用在誤操作或發(fā)生故障的情況下也不會造成事故。在現(xiàn)階段，本質(zhì)安全已成為一種安全管理理念，廣泛應(yīng)用于礦產(chǎn)開采、企業(yè)生產(chǎn)等各行各業(yè)。國務(wù)院《安全生產(chǎn)“十二五”規(guī)劃》也將“完善安全保障體系，提高企業(yè)本質(zhì)安全水平和事故防范能力”作為主要任務(wù)之一。2011年6月21日召開的全國公路水運工程平安工地建設(shè)推進會上，交通運輸部馮正霖副部長要求進一步強化、著重推廣“本質(zhì)安全”理念，將“本質(zhì)安全”作為“平安工地”建設(shè)活動的一個重要原則，從“本質(zhì)安全”的角度看安全生產(chǎn)管理，使人的可靠性、物的可靠性和系統(tǒng)的可靠性有機結(jié)合，推動公路水運施工安全形勢的不斷好轉(zhuǎn)。鑒于此，本文基于本質(zhì)安全原理，從人員、機具、材料、作業(yè)環(huán)境、工藝技術(shù)及現(xiàn)場管理6個方面分析影響橋梁支架安全的風(fēng)險因素，建立施工安全風(fēng)險評估指標體系，應(yīng)用層次分析法確定各級指標的權(quán)重，采用風(fēng)險矩陣法作為風(fēng)險評價準則，并結(jié)合實例進行評估分析。

1 本質(zhì)安全的概念

本質(zhì)安全概念最初源于20世紀50年代世界宇航技術(shù)領(lǐng)域，主要是指電氣系統(tǒng)具備防止可能導(dǎo)致可燃物質(zhì)燃燒所需能量釋放的安全性［2］。維基百科（英文版）載明：“本質(zhì)安全是電氣設(shè)備在爆炸性環(huán)境和非正常工作條件下安全運行的一種保護技術(shù)”［3］。

對于本質(zhì)安全的含義，從目前的研究來看，有廣義與狹義兩種闡述。狹義的本質(zhì)安全是指機器、設(shè)備本身所具有的安全特性。廣義的本質(zhì)安全是指“人—設(shè)備—環(huán)境—管理”這一系統(tǒng)表現(xiàn)出的安全性能，它包括人的可靠性、物的可靠性、系統(tǒng)的可靠性和管理的規(guī)范化與持續(xù)改進等4個方面的內(nèi)容。

本文采用廣義的本質(zhì)安全進行研究，即考慮人、設(shè)備、環(huán)境、管理等因素。

2 橋梁支架本質(zhì)安全風(fēng)險評估指標體系的建立

引發(fā)橋梁支架垮塌事故的因素很多，主要分為人員、機具、材料、作業(yè)環(huán)境、工藝技術(shù)及現(xiàn)場管理6個方面，根據(jù)相關(guān)規(guī)范［4－6］，查閱相關(guān)文獻［7－9］并征求專家意見后，制定了19個二級指標，6個一級指標，其安全風(fēng)險評價指標體系見圖1。

圖1 橋梁支架施工安全風(fēng)險評估指標體系

3 評估指標權(quán)重的確定

3.1 層次分析法確定權(quán)重的過程

（1）構(gòu)造梯階層次結(jié)構(gòu)模型。按評估目標的不同，將評估系統(tǒng)分為幾個等級層次，構(gòu)成由最高層、若干中間層和最低層排列的層次分析結(jié)構(gòu)模型。按照圖1所建立的評估體系，橋梁支架施工安全風(fēng)險A 包括人員（A1）、機具（A2）、材料（A3）、作業(yè)環(huán)境（A4）、工藝技術(shù)（A5）及現(xiàn)場管理（A6）6個準則層指標，每層指標又由若干個因素組成。

（2）對各指標因素兩兩比較評分，建立判斷矩陣

對各評價指標進行兩兩比較決定其重要性，對比較結(jié)果進行評分。在層次分析法中，一般采用1～9標度方法（見表1）來確定分值，以表示其重要性。

表1 重要性描述分值表

假定Ak為因素B1，B2，…，Bn上一層次某一因素，bij為Bi與Bj相對重要程度的分值，經(jīng)評分可得兩兩判斷矩陣，見表2。該矩陣有如下性質(zhì)：bii＝1，bji＝1／bij，bij≥0（i，j＝1，2，…，n）。

表2 兩兩判斷矩陣表

可寫成判斷矩陣

式中bij為因素Bi和Bj相對于上次因素Ak的相對重要性之比。

（3）計算各判斷矩陣權(quán)重向量

（4）一致性檢驗

計算判斷矩陣的最大特征值λmax：

式中（Aω）i為向量（Aω）的第i個元素。

計算CI，進行一致性檢驗。在算出λmax后，可計算CI，進行一致性檢驗，其公式如下：

上式中n為判斷矩陣階數(shù)，根據(jù)表3，查隨機一致性指標RI，并計算比值CR＝CI／RI。

當CR＜0.1時，可以認為得到的權(quán)重結(jié)果有了滿意的一致性，否則應(yīng)對判斷矩陣做適當修正。

根據(jù)以上計算方法，對其他各層指標判斷矩陣進行計算、檢驗，可得到各級指標的權(quán)重。

3.2 計算綜合權(quán)重

由于專家工作經(jīng)驗、學(xué)術(shù)背景及對所評估項目的了解程度不同，專家的權(quán)重也不盡一樣。專家自身的權(quán)重主要考慮職稱、從事橋梁工程時間、對工程風(fēng)險理論及方法的熟悉程度及對本支架施工方案了解程度而綜合確定，分指標分值按最高取10分，其他按五級制遞減取定，見表4。

表3 RI取值表

表4 專家權(quán)重體系

表中分指標相對權(quán)值為分指標對應(yīng)分值除以分值之和30。

由于職稱、從事橋梁工程時間等幾個指標的重要程度相近，可以認為各指標權(quán)重是相同的，將各位專家實際情況對應(yīng)的分指標相對權(quán)值相加，然后進行歸一化處理，則可得專家自身的權(quán)重，記為w（k）。設(shè)第k個專家給出的權(quán)重向量為：

則L位專家確定的評價指標權(quán)重綜合在一起得到各評價指標權(quán)重的矩陣為：

4 確定風(fēng)險等級

目前，公路橋梁施工安全風(fēng)險評估時，多采用風(fēng)險矩陣法作為風(fēng)險評價準則［10］，風(fēng)險矩陣評價準則較為簡單直觀，便于應(yīng)用，本文也采用此法來確定橋梁支架安全風(fēng)險等級。根據(jù)風(fēng)險事故可能性和事故嚴重程度，將橋梁支架安全風(fēng)險等級分為4級，建立風(fēng)險矩陣如表5所示，其中風(fēng)險事故可能性等級分為很可能、可能、偶然、不太可能4級。根據(jù)交通運輸部施工安全風(fēng)險評估的相關(guān)要求［12］，確定事故嚴重程度等級如表6、表7所示，事故嚴重程度主要考慮人員傷亡和直接經(jīng)濟損失，兩者同時產(chǎn)生時，采用就高原則確定事故嚴重程度等級。在該風(fēng)險等級矩陣中，Ⅰ級（低度）風(fēng)險表示可忽略，不需采取風(fēng)險處理措施和監(jiān)測；Ⅱ級（中度）風(fēng)險表示可接受，一般不需采取風(fēng)險處理措施，但需予以監(jiān)測；Ⅲ 級（高度）風(fēng)險表示不期望，必須采取風(fēng)險處理措施降低風(fēng)險并加強監(jiān)測；Ⅳ級（極高）風(fēng)險表示不可接受，必須高度重視，采取切實可行的規(guī)避措施并加強監(jiān)測，否則要不惜代價將風(fēng)險至少降低到不期望的程度。

表5 風(fēng)險等級矩陣

表6 人員傷亡等級

表7 直接經(jīng)濟損失等級

5 應(yīng)用實例

5.1 背景材料

漳永高速公路A5合同段和平樞紐互通主線2號橋長119m（左幅K95＋533.9—K95＋652.9，右幅K95＋534.19—K95＋653.189），橋梁平面分別位于緩和曲線和直線上，縱斷面坡度2.8%，墩臺等角度布置。該橋上部采用現(xiàn)澆后張預(yù)應(yīng)力連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，橋梁跨徑組合設(shè)計為左幅（30＋32＋30＋20）m，右幅（20＋30＋32＋30）m。梁體設(shè)計為單箱二室連續(xù)箱梁結(jié)構(gòu)，箱梁高1.8m，頂寬12m，底寬7m，懸臂長2.5m。除2＃墩前后各16.45m范圍采用鋼管柱加工字鋼支架法跨越莆永高速，其余均用滿堂支架法現(xiàn)澆施工。

現(xiàn)澆箱梁滿堂支架采用WDJ碗扣式多功能腳手桿搭設(shè)，使用與立桿配套的橫桿及立桿可調(diào)底座、立桿可調(diào)托撐。立桿頂設(shè)二層方木，立桿頂托上縱向設(shè)10cm×12cm方木；縱向方木上設(shè)10cm×10cm的橫向方木，間距30cm。模板用厚1.8cm的優(yōu)質(zhì)竹膠合板，橫板邊角用4cm厚木板加強，防止轉(zhuǎn)角漏漿或出現(xiàn)波浪形，影響外觀。腹板外側(cè)根部采用5cm×10cm的方木固定在底模外側(cè)進行加固。支頂用鋼管支撐，固定在支架上。支架縱橫均設(shè)置剪刀撐，其中橫橋向斜撐每3.0m設(shè)一道，縱橋向斜撐沿橫橋向共設(shè)5道（單幅），位置為邊腹板、中腹板下及最外一排立桿處（即支架外表面滿布剪刀撐），水平剪刀撐設(shè)3道，分別為上、中、下各一道。每根立桿底部應(yīng)設(shè)置底座或墊板，同時支架立桿設(shè)置縱、橫向掃地桿。剪刀撐、斜撐搭設(shè)隨立桿、縱向和橫向水平桿等同步搭設(shè)。

為嚴防安全事故發(fā)生，切實完成生產(chǎn)目標，組織相關(guān)專家在研究設(shè)計圖紙及施工單位編寫的專項施工方案和滿堂支架方案計算書的基礎(chǔ)上，結(jié)合現(xiàn)場考察掌握的第一手資料，對該支架的施工安全風(fēng)險進行評估。

5.2 權(quán)重的確定

5.2.1 專家權(quán)重的確定

邀請5位橋梁施工方面的專家對本橋梁支架進行風(fēng)險評估，專家權(quán)重在表4對應(yīng)的相對權(quán)值基礎(chǔ)上，考慮每位專家實際情況確定對應(yīng)的權(quán)值，然后求和并歸一化處理，得到每位專家實際權(quán)重w（k）＝［0.24330.21800.20530.16670.1667］，見表8所示。

表8 每位專家實際權(quán)重

5.2.2 指標權(quán)重的計算

首先，請專家分別應(yīng)用AHP法確定各級指標權(quán)重，具體計算可用相關(guān)軟件（如 Matlab或YAAHP0.60）計算。然后，考慮專家的權(quán)重w（k）＝［0.243 3 0.218 0 0.205 3 0.166 7 0.166 7］，根據(jù)式（6）計算得到各級指標的最終權(quán)重，權(quán)重結(jié)果計算如下：

5.3 橋梁支架安全風(fēng)險評估

首先，請專家分別根據(jù)風(fēng)險事故發(fā)生可能性等級（表5）、事故嚴重程度等級（表6和表7），結(jié)合支架的實際情況，評估各二級指標的風(fēng)險等級，綜合專家的評估結(jié)果，得出二級指標的最終風(fēng)險等級及分值。二級指標中有4項屬于Ⅲ級高度風(fēng)險，屬不期望風(fēng)險，必須采取相應(yīng)措施降低風(fēng)險并在施工過程中加強監(jiān)測。

其次，根據(jù)二級指標的分值及權(quán)重，得出相應(yīng)一級指標的綜合分值及風(fēng)險等級，表9為一級指標工藝技術(shù)（A4）的風(fēng)險等級確定過程。用同樣方法，得到各一級指標的綜合分值及風(fēng)險等級，具體計算見表10。一級指標中有3項屬于Ⅱ級偏上中度風(fēng)險，基本屬可接受風(fēng)險，但必須注意監(jiān)測。

表9 工藝技術(shù)（A4）風(fēng)險評估結(jié)果

6 結(jié)語

（1）從人員、機具、材料、作業(yè)環(huán)境、工藝技術(shù)及現(xiàn)場管理6個方面分析影響橋梁支架安全的風(fēng)險因素，建立了施工安全風(fēng)險評估指標體系，體現(xiàn)了本質(zhì)安全管理的理念和內(nèi)涵。

（2）綜合考慮專家的工作經(jīng)驗、學(xué)術(shù)背景及對所評估項目了解程度等情況，運用層次分析法確定各級指標的權(quán)重，并用風(fēng)險矩陣法作為風(fēng)險評價準則，較好地解決了專家主觀評判帶來的誤差，方法簡單直觀，便于應(yīng)用。

（3）結(jié)合漳永高速公路A5合同段和平樞紐互通主線2號橋項目，對現(xiàn)澆箱梁WDJ碗扣式鋼管支架的安全風(fēng)險進行全面的定量評估，得到各級指標的安全風(fēng)險等級和整個橋梁支架施工安全總體風(fēng)險等級，幫助管理人員及時了解和掌握現(xiàn)場安全風(fēng)險情況，從而提高企業(yè)本質(zhì)安全水平和事故防范能力。

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［3］周緒利.本質(zhì)安全——安全生產(chǎn)的本質(zhì)抓手［C］∥本質(zhì)安全優(yōu)秀論文集.北京：人民交通出版社，2012：73－78.

［4］JGJ59—2011建筑施工安全檢查標準［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［5］JGJ130—2011建筑施工扣件式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2011.

［6］JGJ166—2008建筑施工碗扣式鋼管腳手架安全技術(shù)規(guī)范［S］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2008.

［7］金偉良，魯征，劉鑫，等.支模架施工安全性的評價研究［J］.浙江大學(xué)學(xué)報：工學(xué)版，2006，40（5）：800－803.

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［10］交通運輸部工程質(zhì)量監(jiān)督局.公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險評估制度及指南解析［M］.北京：人民交通出版社，2011：231－232.