李 娟，吳忠廣，戴曉棟，孫曉軍，陳 魁

（1.交通運輸部科學(xué)研究院，北京 100029；2.浙江省交通工程管理中心，浙江 杭州 310005；3.浙江省交通投資集團有限公司杭金衢分公司，浙江 衢州 324000）

0 引言

隨著我國社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，現(xiàn)有的高速公路已不能滿足日益增長的交通運輸需要，因此出現(xiàn)越來越多的高速公路改擴建工程。在高速公路改擴建工程施工作業(yè)的同時，需要保持一定的交通通行能力，因此改擴建施工面臨施工環(huán)境復(fù)雜、施工技術(shù)難度大、交通組織協(xié)調(diào)復(fù)雜的難題，尤其在改擴建施工現(xiàn)場，安全事故呈現(xiàn)易發(fā)、頻發(fā)、多發(fā)的態(tài)勢，成為現(xiàn)階段公路施工安全管理瓶頸之一。因此，有必要針對我國高速公路改擴建工程施工現(xiàn)狀，制定有針對性的安全管理措施。

關(guān)于高速公路施工安全及安全管理評價的問題，國內(nèi)外很多學(xué)者進行了相關(guān)研究。Wong[1]對公路工程施工安全防護系統(tǒng)進行分析，建立了以風(fēng)險指數(shù)為考核指標的安全管理評價方法。Zhang 等[2]提出了基于交通流理論、交通量、限速第3 個評價指標的安全風(fēng)險評價模型，評估高速公路作業(yè)區(qū)的行車風(fēng)險。Michael 等[3]通過改進職業(yè)安全與健康法案（Occupational Safety and Health Act,OSHA）中的施工安全標準，以減少施工現(xiàn)場人員傷亡。李國良等[4]基于集對分析（Set Pair Analysis,SPA）理論構(gòu)建綜合評價模型，建立了包括施工現(xiàn)場布設(shè)、安全防護、施工作業(yè)等在內(nèi)的評價指標體系，考慮了不確定因素對評價結(jié)果的影響。劉維民[5]采用敏感性分析方法對高速公路改擴建工程前期的安全性進行評價，為改擴建高速公路的優(yōu)化設(shè)計提供指導(dǎo)，但未提出施工安全評價的有效方法。戴坤陽等[6]從多因素耦合的視角，建立了人、機、料、方法、環(huán)境等多因素的評價指標體系用于施工安全評價。除此之外，國內(nèi)外還有很多關(guān)于高速公路改擴建施工安全管理及評價方面的研究[7-17]。

綜上所述，目前針對改擴建工程的安全管理評價主要側(cè)重于對前期設(shè)計方案的評價，部分關(guān)于施工安全的評價則主要局限于人、機、料等傳統(tǒng)因素，未能針對改擴建工程施工現(xiàn)場的特殊環(huán)境提出相應(yīng)的評價方法。此外，行業(yè)內(nèi)也尚未發(fā)布專門針對高速公路改擴建施工安全管理及安全評價方面的標準規(guī)范。因此，本文擬在傳統(tǒng)高速公路施工安全管理評價的基礎(chǔ)上，結(jié)合改擴建工程邊通車邊施工這一作業(yè)特點，在考慮交通運營影響的施工條件下選取影響施工安全的關(guān)鍵因素，建立評價指標體系，對改擴建工程施工安全管理狀態(tài)進行定量判定。

1 改擴建工程施工安全風(fēng)險分析

考慮到高速公路改擴建工程施工作業(yè)與交通運營相互影響的特點，從施工作業(yè)對交通運營產(chǎn)生的安全風(fēng)險、交通運營對施工作業(yè)產(chǎn)生的安全風(fēng)險以及施工作業(yè)本身的安全風(fēng)險等3 個方面對改擴建工程施工安全風(fēng)險進行分析。

1.1 施工作業(yè)對交通運營產(chǎn)生的安全風(fēng)險

高速公路改擴建施工作業(yè)對交通運營產(chǎn)生的安全風(fēng)險主要體現(xiàn)在以下3 個方面。首先，是施工作業(yè)本身造成的影響，如路基臺階開挖、擋土墻施工引發(fā)既有高速公路路面坍塌，橋臺錐坡開挖引發(fā)既有公路臺后脫空，舊橋拆除防護不當(dāng)引起橋下路面受損，等等。其次，路面改造、跨線橋重建等項目，由于施工的復(fù)雜性需頻繁地進行交通轉(zhuǎn)換，若交通組織方案不合理、臨時防護設(shè)施設(shè)置不到位，發(fā)生交通安全事故的概率將大大增加。最后，改擴建工程施工現(xiàn)場的作業(yè)人員、機械設(shè)備經(jīng)常與高速通行的車輛處于同一水平面，作業(yè)人員橫穿高速公路以及違章操作機械設(shè)備等不當(dāng)行為也會引起安全事故。

1.2 交通運營對施工作業(yè)產(chǎn)生的安全風(fēng)險

交通運營對施工作業(yè)產(chǎn)生的安全風(fēng)險主要體現(xiàn)在以下兩個方面。一方面，改擴建工程受到運營車輛影響，施工作業(yè)區(qū)分散、作業(yè)區(qū)面積狹小，機械與機械、機械與人員的安全距離難以保證，存在較大的安全隱患。其次，改擴建施工期間，高速通行的車輛易發(fā)生意外沖入施工區(qū)域的情況，從而造成施工人員傷亡、施工設(shè)備受損，尤其是作業(yè)人員密集處，如路基擋墻施工、軟基處理、涵洞施工及橋梁樁基下部結(jié)構(gòu)施工等，一旦發(fā)生事故，損失慘重。

1.3 施工作業(yè)本身的安全風(fēng)險

除以上風(fēng)險外，高速公路改擴建工程線路長、車流量大，涉及橋梁重建、隧道拆除、高邊坡開挖等工序復(fù)雜、技術(shù)難度高的施工作業(yè)，且與地方道路交叉作業(yè)多，有時還處在巖溶地區(qū)、采空區(qū)等復(fù)雜的地質(zhì)條件下，施工自身安全風(fēng)險極大。若施工方式和安全防護措施不恰當(dāng)，或管理方面存在缺陷，如安全隱患排查不及時、應(yīng)急管理不到位等，均會導(dǎo)致重大安全事故發(fā)生。

2 評價體系建立

2.1 影響因素分析

基于前文對高速公路改擴建工程3 個方面施工安全風(fēng)險的分析，參考《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JTG F90—2015）、《高速公路改擴建設(shè)計細則》（JTG/T L11—2014）、《公路項目安全性評價規(guī)范》（JTG B05—2015）等標準規(guī)范[18-20]，將影響高速公路改擴建施工安全的因素概括為項目組織管理、施工作業(yè)安全、施工交通組織以及施工安全管理等4個方面。

（1）項目組織管理

根據(jù)高速公路改擴建工程實踐，按規(guī)定辦理涉路工程建設(shè)許可證、開展交通安全影響評價等合理的施工組織管理措施是保證施工安全的前提條件和基本保障。此外，結(jié)合前文關(guān)于施工作業(yè)對交通運營產(chǎn)生的安全風(fēng)險分析可知，作業(yè)人員的違規(guī)行為、對機械設(shè)備的不當(dāng)操作都會引起安全事故。因此，項目組織管理安全評價影響因素主要包括施工組織管理、人員管理和機械設(shè)備管理。

（2）施工作業(yè)安全

根據(jù)《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》（JTG F90—2015），高速公路工程施工安全包括路基路面工程、橋涵工程以及隧道工程的施工作業(yè)安全?？紤]到改擴建工程施工作業(yè)環(huán)境的特殊性，除以上分部分項工程施工作業(yè)安全要求外，還涉及上跨地方道路交叉口、中央分隔帶開口處等重要節(jié)點的施工作業(yè)。因此，施工作業(yè)安全評價影響因素應(yīng)包括路基路面施工安全、橋涵工程施工安全、隧道工程施工安全以及重要節(jié)點安全防護。

（3）施工交通組織

根據(jù)改擴建工程施工安全風(fēng)險分析以及現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn)，施工作業(yè)區(qū)的長度、間距以及限速值設(shè)置是否合理很大程度上影響施工作業(yè)與交通運營安全，臨時交通安全設(shè)施的設(shè)置位置和間距也會影響駕駛?cè)藛T對施工路段的認知，從而影響行車安全。此外，及時、全面地發(fā)布施工信息有助于減少施工路段交通流量和交通運營安全事故隱患。因此，施工交通組織安全評價影響因素主要包括施工作業(yè)區(qū)設(shè)置、臨時交安設(shè)施設(shè)置和信息發(fā)布。

（4）施工安全管理

在施工安全管理方面，及時進行安全風(fēng)險評估和隱患排查，以及做好特殊情況下的安全應(yīng)急管理工作，都是施工安全管理的重點內(nèi)容。因此，施工安全管理的安全評價影響因素主要包括風(fēng)險隱患管理和應(yīng)急管理。

2.2 指標體系構(gòu)建

基于上述分析，利用層次分析法（Analytical Hierarchy Process,AHP）[21-22]構(gòu)建高速公路改擴建施工安全管理評價指標體系，如圖1 所示。安全管理評價指標體系共分為3 個層次，分別為：（1）目標層，即高速公路改擴建工程施工安全管理評價；（2）準則層，包括項目組織管理、施工作業(yè)安全、施工交通組織、施工安全管理等4 個方面，明確了施工安全管理評價的主要內(nèi)容；（3）因素層，即準則層中每個要素所包含的具體影響因素。

圖1 高速公路改擴建施工安全管理評價指標體系

2.3 安全等級劃分

為對高速公路改擴建施工安全管理水平進行綜合評價，需要對評價指標體系的每個要素及整體的評價標準作出明確定義。根據(jù)國內(nèi)關(guān)于施工安全管理程度的劃分以及專家意見，利用李克特5 級量表（Five-Point Likert Scale）[21]系數(shù)區(qū)間取值，對安全管理水平進行5 位區(qū)間劃分處理。因此，高速公路改擴建施工安全管理評價指標體系整體及各要素的安全等級可劃分為Ⅰ級、Ⅱ級、Ⅲ級、Ⅳ級和Ⅴ級，其對應(yīng)的安全管理評價得分和安全管理水平如表1 所示。

表1 安全管理水平等級定義

3 綜合評價方法

3.1 因素層指標評價標準

為確保評價方法的可操作性和可推廣性，本文通過確定因素層指標評價內(nèi)容及其對應(yīng)分值的方法來明確因素層指標評價標準。根據(jù)前期調(diào)研以及對既有標準規(guī)范的梳理發(fā)現(xiàn)，目前行業(yè)以及地方標準規(guī)范中針對改擴建工程施工安全管理及安全評價的條款內(nèi)容較少。因此，本文主要根據(jù)前文對改擴建施工安全3 個方面的風(fēng)險分析，結(jié)合對安徽省、浙江省在建高速公路改擴建工程施工安全專項方案的調(diào)研，同時參考交通運輸部發(fā)布的《公路水運工程平安工地建設(shè)考核評價指導(dǎo)性標準》以及相關(guān)施工安全評價標準規(guī)范，在傳統(tǒng)高速公路施工安全管理評價的基礎(chǔ)上，重點選取改擴建工程在邊通車邊施工環(huán)境下的安全管理及安全防護關(guān)鍵要素，由此確定因素層12個指標的評價內(nèi)容及其對應(yīng)分值，明確安全管理評價指標體系因素層評價標準，具體見表2。

邀請高速公路施工安全管理領(lǐng)域相關(guān)專家按照表2 的評價標準，對各項要素所包含的指標進行打分，取平均值后得到各指標Dij的分值，則因素層第i個指標的得分值Ci的計算公式為：

式（1）中：Ci為安全管理評價指標體系中因素層第i個指標的得分值，i=1,2,…,12；Dij為因素層第i個指標第j項評價內(nèi)容的得分值，j=1,2,…,5。

3.2 評價指標的權(quán)重值

為更加準確地描述安全管理等級，應(yīng)考慮體系中各指標對總體評價結(jié)果的影響程度，即各指標的權(quán)重。因此，利用AHP 對評價指標體系中的各指標權(quán)重進行計算。

表2 安全管理評價指標體系因素層評價標準

表2 （續(xù)）

（1）判斷矩陣構(gòu)造

由圖1 可知，評價指標體系被分為3 個層次，分別為目標層、準則層和因素層。依次構(gòu)建因素層指標對準則層指標，以及準則層指標對目標層指標的兩兩對比矩陣。比較結(jié)果可用判斷矩陣D表示，其計算公式為：

式（2）中：D為判斷矩陣；aij為第i個指標相對第j個指標的重要程度，取值范圍為1～9的整數(shù)及其倒數(shù)。

（2）權(quán)重向量計算

根據(jù)判斷矩陣D求得特征向量W及其最大特征值λmax。其中，特征向量W經(jīng)過歸一化，可以得到準則層指標對于目標層指標以及因素層指標對于準則層指標的相對重要性的權(quán)重向量，計算公式為：

式（3）中：D為判斷矩陣；λmax為最大特征值；W為特征向量。

（3）一致性檢驗

由于判斷矩陣的確定具有一定的主觀性，因此需要進行一致性檢驗，以確認權(quán)重向量的可靠性。檢驗數(shù)CR的計算公式為：

式（4）中：CR為檢驗數(shù)；C1為一致性指標，，m為單元層中指標的個數(shù)；R1為同階平均數(shù)隨機一致性指標。

當(dāng)CR＜0.10 時，認為判斷矩陣合理。若判斷矩陣不合理，則應(yīng)對判斷矩陣作相應(yīng)調(diào)整。

根據(jù)以上方法，可得到因素層指標對準則層指標、準則層指標對目標層指標的權(quán)重值。

3.3 評價結(jié)果

設(shè)定因素層12 個指標的評價結(jié)果為R，其指標分別為R1,R2,…,R12，則可以把因素層的評價結(jié)果作為評價向量，即R=(R1,R2,…,R12)。因此，高速公路改擴建施工安全管理最終評價結(jié)果的計算公式為：

式（5）中：P為高速公路改擴建施工安全管理的最終評價得分；(W1,W2,…,W12)為因素層12 個指標的權(quán)重向量；(R1,R2,…,R12)為因素層12 個指標的評價向量。

4 工程實例

以浙江省在建高速公路改擴建工程為例，該工程起點樁號為K320+488，終點樁號為K457+284，經(jīng)金華市、衢州市終于浙贛主線收費站，全長136.796km。全線共新建和拼寬橋梁308 座，橋梁總長度為15 525.2m，其中特大橋1 263.18m/1 座，大橋6 354.85m/27 座，中小橋7 907.17m/280座；隧道1 136.5m/2座。

項目隧道、橋梁數(shù)量眾多，采取“邊通車、邊施工”的施工方式，施工環(huán)境復(fù)雜，安全管理難度較大。使用前文提出的安全管理評價指標體系及綜合評價方法對該高速公路安全管理水平進行評價，具體步驟如下。

步驟一：通過分析該工程安全管理特點，建立施工安全管理評價指標體系（如圖1所示）。

步驟二：應(yīng)用專家半定量取值法，根據(jù)表2的評價標準對因素層各個指標進行打分，通過式（1）得到因素層12 個指標的評價向量為R=（4.15,4.02,3.85,3.46,3.89,3.26,3.67,3.16,3.43,3.86,3.89,3.52）。

步驟三：根據(jù)3.2 節(jié)中權(quán)重值的確定方法，結(jié)合高速公路施工安全領(lǐng)域的專家咨詢意見，以及既有事故案例分析結(jié)果，建立準則層和因素層各指標的判斷矩陣，經(jīng)一致性檢驗后，得到準則層和因素層評價指標權(quán)重（見表3），權(quán)重向量W=（0.100,0.034,0.035,0.155,0.058,0.062,0.060,0.150,0.202,0.027,0.060,0.057）。

表3 高速公路改擴建工程施工安全評價指標權(quán)重

根據(jù)步驟三可得到因素層12個評價指標組合的權(quán)重分布，如圖2所示。

圖2 因素層指標組合權(quán)重分布圖

由圖2可知，本項目中重要節(jié)點安全防護C4、施工作業(yè)區(qū)設(shè)置C8以及臨時交安設(shè)施設(shè)置C9這3個指標對改擴建施工安全影響程度最高。

步驟四：根據(jù)評價向量R和權(quán)重向量W計算結(jié)果，結(jié)合式（5），計算該高速公路改擴建工程施工安全管理的最終得分為3.575分。

按照表1 定義的安全管理水平與施工安全管理評價得分的對應(yīng)關(guān)系，可知該項目總體安全管理水平為“安全”。此狀態(tài)表明該高速公路改擴建工程施工安全管理的總體水平處于中等，還有進一步提升的空間。從12 個主要評價指標來看，除了“施工組織管理”和“人員管理”為“較安全”外，其他指標大都處于“安全”級的水平，而“施工作業(yè)區(qū)設(shè)置”則低于“安全”水平，為“不安全”。進一步研究發(fā)現(xiàn)，該項目部高速公路建設(shè)經(jīng)驗豐富，但是參與的改擴建工程項目較少，因此在常規(guī)的施工組織管理、人員管理方面經(jīng)驗豐富，安全管理比較到位；但是在改擴建施工作業(yè)領(lǐng)域，尤其是邊通車邊施工的作業(yè)環(huán)境下，安全管理經(jīng)驗不足，同時由于缺乏相關(guān)的標準規(guī)范指導(dǎo)，導(dǎo)致實際施工中很多安全管理及安全防護問題無法及時解決。綜上所述，該高速公路改擴建項目部應(yīng)根據(jù)評估結(jié)果有針對性地制訂改進計劃，尤其應(yīng)注重施工作業(yè)區(qū)設(shè)置、臨時交通安全設(shè)施設(shè)置及施工重要節(jié)點安全防護等，使各方面安全管理平衡發(fā)展。同時，也建議交通運輸管理部門、交通建設(shè)企業(yè)及行業(yè)學(xué)會，根據(jù)高速公路改擴建工程實踐經(jīng)驗，豐富和完善相關(guān)安全管理標準規(guī)范，提高改擴建工程施工安全管理水平。

5 結(jié)語

鑒于高速公路改擴建工程施工作業(yè)與交通運營交叉進行的特點，本文以項目組織管理、施工作業(yè)安全、施工交通組織以及施工安全管理為基礎(chǔ)構(gòu)建了安全評價指標體系，利用層次分析法和綜合評價法對改擴建施工安全管理水平進行定量評價。以浙江省某高速公路改擴建工程為例進行評價，結(jié)果基本符合實際情況，證明本文提出的施工安全管理評價方法可定量描述改擴建工程施工安全管理狀態(tài)，為高速公路改擴建工程施工安全評價提供了一種切實可行的方法。

施工安全管理評價是一項復(fù)雜的系統(tǒng)工作，后續(xù)研究還需進一步完善：在施工安全影響因素篩選方面，可根據(jù)地域差異和施工環(huán)境的不同進行針對性的優(yōu)化，增強因素選取的科學(xué)性和評價方法的適用性；在確定評價指標權(quán)重方面，可通過改進指標權(quán)重的計算方法提高計算結(jié)果的準確性。