曾凡飛

（遼陽縣水庫移民局，遼寧 遼陽 111200）

HAZOP-LOPA法在水利工程空間沖突風(fēng)險評估中的應(yīng)用

曾凡飛

（遼陽縣水庫移民局，遼寧 遼陽 111200）

為客觀辨識水利工程施工中空間沖突風(fēng)險，本文在綜合危險與可操作性研究方法（HAZOP）以及保護層分析方法（LOPA）基礎(chǔ)上，實現(xiàn)對水利工程施工進程中空間沖突的評估分析，并提出相應(yīng)風(fēng)險防范舉措。應(yīng)用實例表明，模型在水利工程空間沖突分析評估中具有較強適用性，研究可為工程施工空間沖突風(fēng)險防范提供決策依據(jù)。

危險與可操作性分析；保護層分析；水利工程；空間沖突

大多數(shù)水利工程施工選址相對偏僻、空間資源有限且極易引起空間沖突，進而誘發(fā)安全事故。王仁超等把空間看作資源，提出了人—機—環(huán)系統(tǒng)，以沖突體積大小為參數(shù)推算出了空間沖突的危險度。唐凱等學(xué)者將空間沖突風(fēng)險與自然災(zāi)害風(fēng)險進行類比，提出了空間沖突風(fēng)險的四要素：恢復(fù)性、脆弱性、持續(xù)性和危險性，并根據(jù)經(jīng)濟學(xué)原理測度空間沖突風(fēng)險［1］。王廷魁等借助BIM模型找出施工過程中各分階段設(shè)計方案的空間沖突，并運用關(guān)聯(lián)度模型對不同方案進行評估。國外學(xué)者Theunissen用沖突檢測儀進行空間體積分析，把各個影響要素轉(zhuǎn)化為幾何圖形，通過分析沖突的幾何圖形形狀得到風(fēng)險程度。目前，已經(jīng)有許多學(xué)者將空間信息技術(shù)運用在水利工程各種問題的解決中［2］。然而，進行空間沖突的預(yù)防需要一定的資金投入，這與工程各參與方所希望的相同收益下使成本最小化目的相沖突。鑒于此，本文將保護層分析方法（LOPA）、危險與可操作性研究方法（HAZOP）結(jié)合用于分析評估水利工程空間沖突，以期為工程施工空間風(fēng)險評估與防范提供有益借鑒。

1 水利工程空間分析

1.1 水利工程的特點

（1）地域限制。多數(shù)水利工程修建在偏僻的高山或峽谷之中，可以利用的空間比較少，這對水利工程的施工造成了很大的影響。

（2）施工機具的影響。在水利工程中往往會使用到大型的施工機具，占地多，移動速度慢，操作不靈活。這就對施工組織設(shè)計要求很高，否則極易導(dǎo)致窩工， 機械損壞， 甚至人員傷亡［3］。

（3）施工技術(shù)要求高。水利工程一般都是大型工程，涉及多種工種，技術(shù)難度高，往往會引入多個專業(yè)的施工隊伍同時進行施工。這就要求對各施工隊的進場時間必須安排合理，否則就容易發(fā)生空間沖突，導(dǎo)致施工不能正常進行。

（4）工期長。由于水利工程的工程量很大，所以施工的工期會很長，有的多達數(shù)年之久。工期越長，自然環(huán)境條件、地質(zhì)條件就越容易發(fā)生變化［4］。而且先完成的部分也會對后序的施工產(chǎn)生影響，這些因素都可能會產(chǎn)生空間沖突。

（5）經(jīng)濟。水利工程建設(shè)過程中，為了縮短施工工期，往往會在上一個工序還沒有完成時就開始下一個工序的施工，這就會在同一個時間和空間內(nèi)交叉作業(yè)，可能會導(dǎo)致空間沖突的產(chǎn)生。

1.2 空間沖突的產(chǎn)生及安全評估的重要性

在水利工程施工中，有兩個及以上的施工活動同時進行時，對施工空間的占用上就會出現(xiàn)重疊，這就有可能對施工進度產(chǎn)生不利影響，形成空間沖突，產(chǎn)生安全隱患， 甚至?xí)斐扇藛T傷亡［5］。 總之，在水利施工過程中必須做好對施工機具、施工作業(yè)人員以及施工環(huán)境這三種影響要素的合理分配，如果分配不合理就會導(dǎo)致空間沖突的產(chǎn)生。

水利施工過程中如果發(fā)現(xiàn)某兩個施工要素之間有發(fā)生空間沖突的可能性，而消除這種沖突所消耗的資金比這種空間沖突發(fā)生后受到的損失還要大，這時為了保證工程利益就要保留這個空間沖突。比如在某項工作中，兩個工作小組之間發(fā)生了空間沖突，導(dǎo)致了工作計劃的延誤，造成了窩工，但經(jīng)過分析發(fā)現(xiàn)由于窩工所耽誤的時間在非關(guān)鍵線路上，這對整個工程的施工工期并不會產(chǎn)生影響，保留這個空間沖突所耗費的費用就會較少［6］。所以，在水利工程中，采用科學(xué)的方法對空間沖突進行評估分析，進而判斷所采取的措施是否經(jīng)濟合理是很重要的。

2 空間沖突的安全評估過程

2.1 識別潛在的空間沖突

在大型水利工程施工過程中，能夠科學(xué)、全面的對潛在的空間沖突進行分析是很有必要的。危險與可操作性研究方法是一個系統(tǒng)全面的綜合評估方法，它可以對整個系統(tǒng)進行危險識別并進行全面的分析，進而準確的識別出工程中的潛在危險。這種方法可以在施工組織設(shè)計、圖紙設(shè)計、施工地形地貌以及合同條款等諸多有關(guān)的因素中進行分析，找到存在的偏差，并對偏差產(chǎn)生的原因、帶來的后果以及所采取的措施進行分析［7］。HAZOP分析方法的工作流程如下：①確定要分析的對象（即整個水利工程項目）；②采集相關(guān)的工程資料，如工程所在地的地形圖、工程設(shè)計相關(guān)圖紙（工程主體構(gòu)造圖、工程布置平面圖、河岸邊坡、水電站以及各種臨時性水工建筑物的相關(guān)圖紙等）、施工方案、施工組織設(shè)計方案等；③對所采集的相關(guān)資料進行分析；④確定評估小組的成員（以成本預(yù)算控制方面的專家和安全管理方面的專家為主，還包括有關(guān)工程施工方、材料供應(yīng)方以及設(shè)計方有一定專業(yè)能力的代表）；⑤在對基本資料熟悉分析的基礎(chǔ)上，開展討論會議，進入HAZOP分析階段。

整個HAZOP分析的工作流程中，其核心的環(huán)節(jié)是工作討論會議。在這個環(huán)節(jié)中需要有關(guān)空間沖突安全評估方面的專家發(fā)揮自己的專業(yè)技術(shù)優(yōu)勢，對可能存在或發(fā)生的空間沖突進行逐一分析排查，然后在分析討論的基礎(chǔ)上制定出消除或者減輕空間沖突的措施。通過對空間沖突進行HAZOP分析，把得到的分析結(jié)果填寫在HAZOP空間沖突分析表中（表中可以包括產(chǎn)生的偏差、偏差產(chǎn)生的原因、可能帶來的后果以及需要采取的安全措施等），為后面的保護性分析做準備。

2.2 保護層分析

保護層分析（LOPA）是依據(jù)HAZOP分析的結(jié)果，在HAZOP分析的基礎(chǔ)上進行的。它能夠?qū)崿F(xiàn)對所采取的安全措施的可靠性評估進行量化處理，確定這些安全措施降低或消除危險的能力。在進行保護層分析時，將HAZOP分析中所提出的所有安全措施都看作是是保護層（每一個措施看作是一個保護層）。在此假設(shè)所制定的安全措施是有序的，即必須在上一個措施實施完成以后才能夠進行下一個措施。把所采取的安全措施對空間沖突作用的大小用概率來表示（若措施不起作用，此時的概率稱為失效概率），進行保護層分析就是要把事故發(fā)生的概率盡可能的降低，使空間沖突發(fā)生時的期望損失值比安全措施實施中所投入的資金要少。在保護層分析中，把采取安全措施后事故發(fā)生稱為減輕事件，沒有采取安全措施（即保護層）情況下事故發(fā)生稱為未減輕事故［8］。保護層分析的具體分析過程見圖1。在對空間沖突的損失進行量化時，需要重點考慮的是對于可能造成傷亡的空間沖突，它的損失量是無法估量的，此時圖1中所示損失應(yīng)該是無窮大的，所以對于此類損失，無論需要多少資金都需要采取措施來防止該類沖突的發(fā)生。

圖1 保護層分析過程思路

3 應(yīng)用實例

遼陽灌區(qū)承擔(dān)遼陽城郊、柳壕河西岸以及太子河以南等區(qū)域農(nóng)業(yè)灌溉重任，控制灌溉面積近190km2。然而，隨著灌區(qū)的持續(xù)運行，渠道淤積問題逐步凸顯，大多數(shù)水利工程建筑物出現(xiàn)損壞以及帶病運行等問題。近年來，遼陽灌區(qū)相繼實施了一系列配套改造工程，針對灌區(qū)骨干閘門、渠首擋水壩、渠系建筑物、分干渠道、防滲襯砌以及進水涵洞等19項工程實施了改造建設(shè)。遼陽灌區(qū)改造工程共有五個施工單位參與該系列工程的施工，為了方便說明簡稱為一到五單位。由于該工程不止一個施工單位施工，且工程復(fù)雜，所以編制的施工設(shè)計方案中必須考慮到同一施工段或同一施工面有兩家或多家單位同時施工以及運輸?shù)缆凡荒軡M足運輸要求的情況。為此，在業(yè)主單位的組織下成立了空間沖突評估小組，研究各種資料并開會討論后，總結(jié)出了可能會發(fā)生的空間沖突，如表1所示。

表1 水利工程施工中空間沖突統(tǒng)計表（部分）

在對該工程中可能出現(xiàn)的空間沖突分析討論的基礎(chǔ)上，編制出了分析結(jié)果表，對其中的一個空間沖突進行詳細分析，如表2所示。

表2 HAZOP分析結(jié)果表（部分）

按照措施實施所需要的費用多少對所有的安全措施進行排序，優(yōu)先選擇效果好且所需費用最少的安全防范措施。從表中的三種安全措施可以看出，改變設(shè)計重新修建道路最不經(jīng)濟，然后是繞遠路進行運輸，也需要大量的費用，最經(jīng)濟合理的是第三個措施，即對施工組織方案進行重新設(shè)計，從附近原有的運輸能力接近的道路上進入場地，這樣產(chǎn)生的運輸費用最低。所以三個措施的實施順序依次為3—2—1。但是如果不分析這三條安全措施，全部運用或是運用其中的任何一條都是不經(jīng)濟的。所以，需要在HAZOP分析的基礎(chǔ)上進行LOPA分析，如表3和表4所示。

表3 空間沖突LOPA分析結(jié)果（1）

表4 空間沖突LOPA分析結(jié)果（2）

通過HAZOP分析評估和LOPA分析評估可以看出，對施工組織方案進行重新設(shè)計，從附近原有的運輸能力接近的道路上進入場地這條措施是最經(jīng)濟的方案，實施該措施的失效概率為86%，可能會導(dǎo)致施工機械之間的時間沖突，造成窩工。可是如果再采取一條措施，所需要的成本比損失期望值要大，所以理性考慮在這種情況下不適合再采取安全措施。

4 結(jié)語

本文通過結(jié)合HAZOP與LOPA法識別出水利工程施工過程中潛在空間沖突風(fēng)險，在對施工過程中空間沖突進行分析評估基礎(chǔ)上，提出削弱或消除風(fēng)險的安全措施。同時，遵循經(jīng)濟效益最優(yōu)化原則，實現(xiàn)了對水利工程施工空間沖突防范舉措經(jīng)濟效果的評估。應(yīng)用實例表明該方法可為辨識評估施工空間沖突提供理論支撐，有助于降低空間沖突消耗成本。然而，該方法僅依據(jù)防范舉措是否經(jīng)濟對安全措施實施評估排序，如何將實施的有效性與經(jīng)濟因素相結(jié)合，實現(xiàn)對空間沖突防范舉措的綜合評估排序?qū)⑹墙窈笱芯康闹攸c。

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TV512

A

1672-2469（2017）02-0065-04

10.3969/j.issn.1672-2469.2017.02.021

2016-05-23

曾凡飛（1973年—），男，工程師。