何 亮， 鐘 鋮

(1.湖南省衡永高速公路建設(shè)開發(fā)有限公司， 湖南 衡陽 421600； 2.湖南省湘筑工程有限公司， 湖南 長沙 410029)

0 前言

裝配式建造是傳統(tǒng)建造方法向科學(xué)現(xiàn)代化建造方法過渡的有效途徑[1]。起重吊裝是裝配施工的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，屬于危險性較大的高處作業(yè)，而且單次吊裝預(yù)制件的質(zhì)量、體積都逐漸增大，因此，對裝配式構(gòu)件起重吊裝施工安全進行深入研究，具有非常重大的意義[2]。

有關(guān)專家學(xué)者對相關(guān)安全風(fēng)險問題開展了一定研究，國外研究者[3-5]主要從全壽命周期管理的角度出發(fā)，提出應(yīng)當(dāng)建立規(guī)范的工作方案及安全性評估方法，分析吊裝環(huán)節(jié)可能出現(xiàn)的主要事故類型，在風(fēng)險評價基礎(chǔ)上建立合理的風(fēng)險管控措施。國內(nèi)方面，李峰等[6]對吊裝施工安全影響原因及安全風(fēng)險開展了深入研究，提出了保證吊裝施工安全的措施；朱寒玉等[7]根據(jù)實際工程案例論述了吊裝施工階段的安全管理基本思路，說明了科學(xué)的安全管理對裝配式構(gòu)件吊裝安全的重要意義；武紹彭[8]則使用多級模糊綜合評估理論，形成了吊裝施工安全性風(fēng)險分析模式，為吊裝施工安全性評價與管理工作提供了重要依據(jù)。

傳統(tǒng)的安全風(fēng)險評估方法有分解樹法、指標(biāo)法、檢查表法、模糊綜合評判法等，但是面對裝配式施工，如何遴選出最關(guān)鍵環(huán)節(jié)并作出合理評價十分重要。可信性測度理論，是關(guān)于處理模糊性的一種全新方法，在項目決策、資源優(yōu)化等多個領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用，適合于風(fēng)險評估中風(fēng)險因子權(quán)重的合理選擇。本文以湖南省衡永高速公路裝配式涵洞施工為例，構(gòu)建了基于可信性測度理論的裝配式涵洞構(gòu)件施工安全風(fēng)險評估指標(biāo)體系，運用到了8個代表性施工項目中并進行了論證，旨在為同類工程提供新的安全評估及管理思路。

1 結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定指標(biāo)權(quán)重

本文通過結(jié)構(gòu)熵權(quán)法確定指標(biāo)的權(quán)重比例。結(jié)構(gòu)熵權(quán)法是一個由主體賦值法和客觀權(quán)重比例賦值法相結(jié)合的權(quán)重比例決定方式，具體理論可以參照文獻[9，10]。根據(jù)上述理論，裝配式涵洞施工安全風(fēng)險評估的一般步驟如下：

1)得到指標(biāo)uij(i=1，2，…，n；j=1，2，…，m)對評語等級vl(l=1，2，…，p)的隸屬度gijl。

2)測度評價向量rijl計算如下：

(1)

rijl滿足式(2)：

(2)

式中：μij(t)為uij存在的前提下t對于評語vl的隸屬度。

3)對rij={rij1，rij2，…，rijp}進行歸一化，如式(3)所示，按序數(shù)排列，構(gòu)建關(guān)于因素μi的測度評估矩陣如式(4)所示：

(3)

(4)

4)將式(4)進行模糊線性變換，得到模糊子集：

Bi=wiRi=(bi 1，bi 2，…，bip)

(5)

式中：bil為綜合測度。

5)求主因素U={u1，u2，…，un}的測度向量，構(gòu)建測度評估矩陣：

(6)

6)對式(6)進行模糊線性變換，最終計算得出主因素U的測度向量：

B=WR=(b1，b2，…，bp)

(7)

根據(jù)最大可信性測度理論，選擇式(7)中最大元素bl所對應(yīng)評語vl作為最終綜合評估結(jié)果。

2 工程應(yīng)用案例

2.1 工程概況

衡陽至永州高速公路起點位于衡陽市蒸湘區(qū)雨母山鎮(zhèn)，路線往西南延伸，連通衡南縣、祁東縣、祁陽縣，順接永零高速公路。主線全長約106 km，其中第二合同段通涵構(gòu)造物共有74道，蓋板涵4道，蓋板通道27道，圓管涵42道，鋼波紋管涵1道。由于高速公路為線性工程，工點范圍分布較廣，若采用預(yù)制裝配式涵洞，構(gòu)件可以量產(chǎn)，減少物料浪費，不會受天氣等不確定因素影響，而且構(gòu)件可直接現(xiàn)場組裝，加快了施工進度。因此，計劃在條件允許的情況下，3 m以上(含3 m)通涵蓋板及臺身采用裝配式工藝，總共涉及31處預(yù)制裝配式涵洞施工。

涵洞的設(shè)計嚴(yán)格按照《公路涵洞設(shè)計規(guī)范》(JTG/T 3365-02—2020)和《預(yù)制裝配式鋼筋混凝土涵洞》(DB43/T 757—2013)等規(guī)范執(zhí)行。側(cè)墻和頂板為裝配式構(gòu)件，首先在預(yù)制場進行預(yù)制，然后進行吊裝，而洞口則采用現(xiàn)澆施工。總體的施工流程如圖1所示。

圖1 施工總流程

2.2 評估對象

從裝配式涵洞工程中選擇8處進行評估，這8處工程情況如表1所示。

表1 評估對象一覽表序號位置中心樁號孔數(shù)/個孔徑全長/m1互通K18+02016 m×4.7 m38.472互通K18+88516 m×5 m52.013互通K18+97814 m×4 m40.314互通AK0+39614 m×5 m26.155互通AK0+935.514 m×4 m32.296互通AK1+18014 m×4 m20.287互通DK0+39314 m×4 m11.778主線K21+17613 m×3 m29.42

2.3 指標(biāo)權(quán)重

一般安全風(fēng)險評估過程為：從分析施工作業(yè)活動特點入手，辨識常見事故類型→梳理影響因素→確定評估體系→確定因素權(quán)重→風(fēng)險分析與估測。而《公路橋梁和隧道工程施工安全風(fēng)險評估指南》中沒有裝配式涵洞施工的相關(guān)內(nèi)容，此外評價體系中暫無權(quán)重的概念。因此，本次裝配式涵洞施工安全風(fēng)險評估需要探索新的評估方法和流程。

本文首先對裝配式涵洞起重吊裝進行常見事故類型辨識，得出主要事故類型為：坍塌、起重傷害、高處墜落、機械傷害、觸電、車輛傷害、火災(zāi)。將施工作業(yè)程序分解后，采用專業(yè)工程技術(shù)人員問卷調(diào)查、小組討論的方法，分類并歸納出安全風(fēng)險的影響因素，將上述各類事故的誘因分成了人、物、方案、環(huán)境、現(xiàn)場等5大因素，以此建立指標(biāo)體系，如圖2所示。安全風(fēng)險等級的高低分為5個等級，參照《建筑施工安全檢查標(biāo)準(zhǔn)》[11]對每個等級設(shè)置得分區(qū)間，如表2所示。

圖2 裝配式涵洞施工安全風(fēng)險評估體系

表2 安全分級標(biāo)準(zhǔn)等級描述分值1風(fēng)險極低[90,100]2風(fēng)險一般[80,89]3風(fēng)險較大[75,79]4風(fēng)險重大[70,74]5風(fēng)險極高[0,69]

2.4 指標(biāo)權(quán)重確定

篩選建設(shè)、監(jiān)理、施工單位的安全管理工作人員參與指標(biāo)權(quán)重確定，上述人員從業(yè)年限均在10 a以上，并具備副高級以上職稱及能力，從評價指標(biāo)體系的影響性、重要性等方面綜合考量后，以其評估結(jié)果為基礎(chǔ)，按結(jié)構(gòu)熵權(quán)法進行計算，確定裝配式涵洞安全風(fēng)險評估指標(biāo)的權(quán)重。對于圖3所示的5個一級指標(biāo)，按1～5分(最重要～最不重要)進行打分。根據(jù)8位專家填寫的指標(biāo)重要性調(diào)查表，進行統(tǒng)計分析得到矩陣A。

如第1節(jié)介紹，通過計算u1、u2、u3、u4、u5的權(quán)重，得到如下權(quán)重向量：

W=[0.149 4，0.237 0，0.205 7，0.239 8，

0.152 0]

從上述權(quán)重可以看出，物的因素和環(huán)境因素被認(rèn)為是最為重要的一級指標(biāo)。按照同樣步驟流程對圖2中二級指標(biāo)的權(quán)重進行確定，結(jié)果如表3所示。

表3 涵洞施工安全風(fēng)險評估指標(biāo)權(quán)重及專家評語隸屬度一級指標(biāo)及權(quán)重二級指標(biāo)及權(quán)重以下等級的專家評語隸屬度12345u11(0.461)0.20.20.40.10.1u1(0.149 4)u12(0.257)0.70.3000u13(0.282)0.30.20.30.20

續(xù)表3 涵洞施工安全風(fēng)險評估指標(biāo)權(quán)重及專家評語隸屬度一級指標(biāo)及權(quán)重二級指標(biāo)及權(quán)重以下等級的專家評語隸屬度12345u21(0.224)0.50.30.10.10u22(0.270)0.10.10.20.50.1u2(0.237 0)u23(0.268)0.20.50.20.10u24(0.238)0.70.3000u31(0.298)0.10.30.30.30u3(0.205 7)u32(0.456)0.40.30.20.10u33(0.246)0.30.50.10.10u4(0.239 8)u41(0.531)0.60.10.10.20u42(0.469)0.70.20.100u51(0.241)0.20.60.10.10u52(0.253)0.60.20.10.10u5(0.152 0)u53(0.235)0.10.30.20.40u54(0.271)0.20.50.20.10

2.5 可信性測度綜合評估

從表3中可以看出各個指標(biāo)的評估向量，例如u11施工操作人員綜合素質(zhì)的評估向量為：r11={0.2，0.2，0.4，0.1，0.1}。通過歸一化處理，最終可得到研究目標(biāo)因素集的可信性測度評估矩陣：

根據(jù)式(7)計算得出測度綜合向量B：

B=WR={0.140 9,0.153 3,0.094 2

0.059 0,0.010 9}

可見，第2列元素(0.153 3)最大，根據(jù)最大可信性原則，可將該涵洞起重吊裝施工的安全風(fēng)險水平視為2級。

2.6 結(jié)果分析

按照上述評估方法，對表1所示的8處具體工程開展了安全風(fēng)險評估，評價結(jié)果如表4所示。由各項目的評估結(jié)果可知，僅2個項目具有較大的風(fēng)險程度(3級)，這是由于這兩處工程預(yù)制構(gòu)件的質(zhì)量和尺寸都偏大，而且現(xiàn)場交通狀況相對復(fù)雜，其余項目的安全風(fēng)險都在可承受范圍內(nèi)。在評估的5個一級指標(biāo)中，風(fēng)險程度最高的是物，其中風(fēng)險等級達到3級的占62.5%；環(huán)境因素也是存在風(fēng)險較多的指標(biāo)，其中風(fēng)險等級達到3級的占37.5%。在不知道評估結(jié)果的前提下，專家現(xiàn)場認(rèn)為風(fēng)險隱患較大的工程，確實在評估中得到了較高的分?jǐn)?shù)和風(fēng)險等級，表明了本評估方法具有一定的可靠性。

表4 項目安全風(fēng)險評估結(jié)果序號中心樁號風(fēng)險等級項目風(fēng)險描述一級指標(biāo)風(fēng)險等級u1u2u3u4u51K18+0203風(fēng)險較大231222K18+8852風(fēng)險一般131313K18+9783風(fēng)險較大232334AK0+3961風(fēng)險極小121115AK0+935.52風(fēng)險一般121226AK1+1802風(fēng)險一般132227DK0+3932風(fēng)險一般131318K21+1761風(fēng)險極小22111

2.7 措施建議

根據(jù)影響較大的物和環(huán)境因素，提出針對性的安全保障措施建議如下：

1)吊具設(shè)計:施工前，按照規(guī)范和現(xiàn)場測量數(shù)據(jù)，準(zhǔn)確計算單次吊裝預(yù)制構(gòu)件恒重。根據(jù)計算得到的恒重，選用配套的起重機械，應(yīng)保證構(gòu)件恒重不超過吊具額定吊裝重量的80%。

2)吊裝物尺寸：施工前，在吊裝現(xiàn)場用卷尺、水準(zhǔn)儀等設(shè)備準(zhǔn)確測量現(xiàn)場尺寸，確保起重機械的作業(yè)空間，不足空間應(yīng)增加挖方或填方補足。

3)施工場地：施工前，應(yīng)將施工現(xiàn)場的起重機械停放點夯實，整平，盡量不留縱坡，保證起重機械水平停泊。當(dāng)坡度無法避免時，應(yīng)準(zhǔn)備好其他防傾和防側(cè)翻措施。同時應(yīng)修整構(gòu)件運輸通道，保證運輸過程中通道承載能力滿足要求。并安裝交通安全標(biāo)志標(biāo)牌，保證交通安全。

4)交通安全：運輸過程中，派專人疏導(dǎo)交通。在運輸車輛上貼標(biāo)志和標(biāo)識，并做好支擋和固定措施，確保構(gòu)件在運輸過程中平穩(wěn)置于車上，保證構(gòu)件在橫、縱向不存在懸臂。

5)施工環(huán)境：吊裝過程中，做好封閉施工，并設(shè)置安全提示標(biāo)志，起重臂作業(yè)空間內(nèi)，作業(yè)期間無車流和人流。作業(yè)人員(包括司索工)應(yīng)保證勞動防護用品穿戴齊全(安全帽、反光服)。

6)吊具維修：單次吊裝完畢，及時檢查吊裝機械的安全狀況，重點檢查吊鉤、防脫扣的安全狀況。遇到異常情況，及時維修或更換機械。

7)自然環(huán)境：遇大雨、大雪、大霧、6級以上大風(fēng)天氣或泥石流等自然災(zāi)害，應(yīng)停止施工。

8)其它注意事項：應(yīng)按照《公路工程施工安全技術(shù)規(guī)范》(JTG F90—2015)等相關(guān)規(guī)范要求執(zhí)行。

3 結(jié)論

1)在系統(tǒng)梳理涵洞起重吊裝常見安全事故類型及誘因的基礎(chǔ)上，提出16個裝配式涵洞起重吊裝安全評估指標(biāo)，從人、物、技術(shù)、環(huán)境、管理等5個方面構(gòu)建了安全評估指標(biāo)體系。

2)在安全風(fēng)險評估過程的權(quán)重確定中引入了可信性測度理論，規(guī)避了以往選擇權(quán)重的主觀依賴性，使得評估結(jié)果更為客觀。

3)選取8個有代表性的涵洞起重吊裝工程進行了安全風(fēng)險評估，結(jié)合評估結(jié)果與工程實際情況進行分析，證明該方法評估涵洞起重吊裝施工的安全風(fēng)險是科學(xué)合理的。

4)總體來看，裝配式涵洞吊裝施工在物和環(huán)境2個方面存在較大風(fēng)險，本文從這兩個方面提出了針對性的安全保障措施建議。