彭飛 周威 夏擁軍 趙飛

（中國(guó)電力科學(xué)研究院有限公司，北京 100055）

0 引言

輸電線(xiàn)路工程施工包括物料運(yùn)輸、基坑開(kāi)挖、鐵塔組立、張力架線(xiàn)等多個(gè)工序，各工序?qū)I(yè)性強(qiáng)，人員流動(dòng)性大，施工過(guò)程中面臨著多類(lèi)風(fēng)險(xiǎn)，包括物體打擊、高處墜落、觸電等。在同樣的施工工藝及施工風(fēng)險(xiǎn)源情況下，由于高海拔氣候環(huán)境會(huì)造成施工人員體力下降及施工機(jī)械設(shè)備降效，其工程施工風(fēng)險(xiǎn)性更大。

輸電線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)包含有限作業(yè)空間基坑開(kāi)挖、高空鐵塔組立和附件安裝等，具有環(huán)境惡劣、工種多、工序復(fù)雜及工作強(qiáng)度大等特點(diǎn)，高海拔低壓、低氧等特殊施工環(huán)境導(dǎo)致線(xiàn)路工程施工作業(yè)過(guò)程中的安全影響因素比平原地區(qū)的線(xiàn)路工程更多、更復(fù)雜。

因此，需要系統(tǒng)研究線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)與高海拔氣候環(huán)境之間的關(guān)系，優(yōu)化高海拔環(huán)境下線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，提高施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的科學(xué)合理性，有效地提升高海拔環(huán)境下線(xiàn)路工程施工的安全性［1-2］。

1 線(xiàn)路工程風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法

目前，工程領(lǐng)域常用風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法包括定性評(píng)價(jià)方法、指數(shù)評(píng)價(jià)方法和半定量評(píng)價(jià)方法，不同風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)比分析如表1 所示。

表1 不同風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法對(duì)比分析

對(duì)比分析了不同風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法，參考NICOL? S C等［3］的方法，本文對(duì)高海拔環(huán)境下線(xiàn)路工程建設(shè)施工安全風(fēng)險(xiǎn)采用半定量LEC 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法，風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值確定。

式中，L為風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生可能性，取值分別為0.1、0.2、0.5、1、3、6 和10；E為風(fēng)險(xiǎn)事件出現(xiàn)的頻率程度或作業(yè)人員暴露于危險(xiǎn)環(huán)境的頻繁程度，取值分別為0.5、1、2、3、6 和10；C為風(fēng)險(xiǎn)事件產(chǎn)生后果，取值分別為0.1、1、3、7、15、40 和100。

根據(jù)風(fēng)險(xiǎn)值及對(duì)應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)危害程度，風(fēng)險(xiǎn)值D與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)對(duì)應(yīng)關(guān)系如表2 所示，1—5 級(jí)分別對(duì)應(yīng)極高風(fēng)險(xiǎn)、高度風(fēng)險(xiǎn)、顯著風(fēng)險(xiǎn)、一般風(fēng)險(xiǎn)、稍有風(fēng)險(xiǎn)［4］。表2 中風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算未考慮高海拔施工作業(yè)環(huán)境的特殊性，高海拔低溫、低氧的氣候條件對(duì)施工作業(yè)人員和施工裝備都是一個(gè)嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)，應(yīng)在施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)時(shí)考慮，優(yōu)化川藏鐵路供電線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，使現(xiàn)場(chǎng)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估更符合工程實(shí)際特點(diǎn)。

表2 風(fēng)險(xiǎn)值D 與風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)關(guān)系

2 線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

高海拔低溫、低氧等施工環(huán)境特點(diǎn)，會(huì)導(dǎo)致施工人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度增加［5-8］、施工機(jī)械輸出功率降低等問(wèn)題，為了使線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型更符合川藏鐵路供電工程實(shí)際，需重點(diǎn)研究不同海拔高度下人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度校正系數(shù)和施工機(jī)械輸出功率校正系數(shù)。

2.1 施工人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度校正系數(shù)

根據(jù)《體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)》要求，通過(guò)勞動(dòng)時(shí)間率和能量代謝率直接計(jì)算勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)I。

式中，T為勞動(dòng)時(shí)間率，T=工作日內(nèi)凈勞動(dòng)時(shí)間/工作日總時(shí)間，%；M為8 h 工作日能量代謝率，kJ/（min·m）。

根據(jù)勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)計(jì)算結(jié)果，將體力勞動(dòng)強(qiáng)度分為4 個(gè)級(jí)別，如表3 所示。為了科學(xué)地計(jì)算高海拔環(huán)境下勞動(dòng)強(qiáng)度等級(jí)差別，青海省職業(yè)病防治院實(shí)測(cè)了不同海拔高度下肺通氣量，建議高海拔地區(qū)體力勞動(dòng)強(qiáng)度指數(shù)公式［9］改為式（3）：

表3 體力勞動(dòng)強(qiáng)度分級(jí)

體力勞動(dòng)強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)K取值如表4 所示。

表4 體力勞動(dòng)強(qiáng)度調(diào)整系數(shù)

根據(jù)青海省職業(yè)病防治院研究成果，確定不同海拔高度下施工作業(yè)人員勞動(dòng)強(qiáng)度校正系數(shù)，如表5所示。

表5 不同海拔高度下體力勞動(dòng)強(qiáng)度校正系數(shù)

高海拔環(huán)境下對(duì)施工機(jī)械效率產(chǎn)生影響的主要是大氣壓、溫度和氧氣濃度［10-11］。目前線(xiàn)路工程施工機(jī)械設(shè)備大部分為柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，在高海拔低壓、低氧環(huán)境下，主要存在以下幾個(gè)問(wèn)題：①柴油機(jī)進(jìn)氣量不足，燃燒不夠，牽引力性能下降嚴(yán)重；②低溫使機(jī)油黏度、摩擦阻力增大，發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)困難；③風(fēng)沙易堵塞濾清器，進(jìn)一步減少進(jìn)氣量，導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)功率下降。

2.2 施工機(jī)械輸出功率校正系數(shù)

為了系統(tǒng)性研究海拔高度對(duì)線(xiàn)路工程施工機(jī)械設(shè)備輸出功率的影響，依托藏中聯(lián)網(wǎng)工程開(kāi)展了輸電線(xiàn)路工程中應(yīng)用普遍的SA-QY-250 型牽引機(jī)與CJM·5 型機(jī)動(dòng)絞磨性能試驗(yàn)，分別選取了162、3 313、3 740、4 147、4 553、4 990 m 共6 個(gè)海拔高度開(kāi)展性能試驗(yàn)［12］。

SA-QY-250 型牽引機(jī)、CJM·5 型機(jī)動(dòng)絞磨的有效輸出功率如表6 所示。

表6 牽引機(jī)、機(jī)動(dòng)絞磨有效輸出功率

將牽引設(shè)備高海拔處輸出功率與平原地區(qū)進(jìn)行比較，可得牽引設(shè)備輸出功率降幅比例，如表7 所示。從表7 可知，當(dāng)海拔為4990m時(shí)，牽引機(jī)輸出功率下降了19.1%，而機(jī)動(dòng)絞磨輸出功率下降了35.1%，由于牽引機(jī)用柴油發(fā)動(dòng)機(jī)配備渦輪增壓裝置，可緩解高海拔地區(qū)低氧環(huán)境造成的發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比降低問(wèn)題，燃燒環(huán)境得以改善，且牽引機(jī)功率設(shè)計(jì)余量較大，故功率降幅較小。

表7 不同海拔下?tīng)恳O(shè)備的輸出功率降幅

考慮到線(xiàn)路工程施工機(jī)械設(shè)備大多未配置渦輪增壓裝置，以機(jī)動(dòng)絞磨性能試驗(yàn)數(shù)據(jù)為依據(jù)，確定線(xiàn)路工程施工機(jī)械的有效輸出功率校正系數(shù)，如表8所示。

表8 不同海拔高度下施工機(jī)械輸出功率校正系數(shù)

3 施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)分級(jí)研究

考慮到高海拔施工環(huán)境對(duì)施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度和施工機(jī)械輸出功率的影響，對(duì)半定量LEC 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)法進(jìn)行優(yōu)化和改進(jìn)，確定川藏鐵路供電線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，如式（4）所示：

在確定校正系數(shù)時(shí)，當(dāng)線(xiàn)路工程某施工工序風(fēng)險(xiǎn)源以施工人員為主時(shí)，選用施工人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度校正系數(shù)；當(dāng)線(xiàn)路工程某施工工序風(fēng)險(xiǎn)源以施工機(jī)械為主時(shí)，選用施工機(jī)械輸出功率校正系數(shù)。

以“內(nèi)懸浮外拉線(xiàn)抱桿分解組塔”施工風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算為例，該工序施工風(fēng)險(xiǎn)可能導(dǎo)致的后果為“物體打擊、機(jī)械傷害、高處墜落、觸電”。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)判斷，風(fēng)險(xiǎn)事件發(fā)生可能性L(fǎng)為3，因現(xiàn)場(chǎng)可能存在高處墜落、物體打擊、機(jī)械傷害等，事件發(fā)生的可能性為不經(jīng)常；風(fēng)險(xiǎn)事件出現(xiàn)頻率程度E為1，事件發(fā)生的頻率為平均每年出現(xiàn)幾次；風(fēng)險(xiǎn)事件產(chǎn)生后果C為40，鐵塔組立過(guò)程中發(fā)生高墜、物體打擊及抱桿傾覆致死案例，在近幾年的工程中均有發(fā)生，且抱桿傾覆容易造成2 人以上死亡，故判斷為無(wú)法承受的損失?！皟?nèi)懸浮外拉線(xiàn)抱桿分解組塔”風(fēng)險(xiǎn)評(píng)定值D=3×1×40=120，為3 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)。

線(xiàn)路工程部分施工工序施工風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算如表9所示。

表9 線(xiàn)路工程施工（部分）風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算

川藏鐵路供電線(xiàn)路工程平均海拔高度約4 500m，考慮到高海拔施工環(huán)境對(duì)施工人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度和施工機(jī)械輸出功率的影響，對(duì)表9 中施工工序風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)行校正，校核后的施工風(fēng)險(xiǎn)值如表10 所示。

表10 校正后的線(xiàn)路工程施工（部分）風(fēng)險(xiǎn)值計(jì)算

通過(guò)對(duì)表9 中各工序施工風(fēng)險(xiǎn)值進(jìn)行校正計(jì)算可知，高度≥8 m 或跨度≥18 m 的模板支護(hù)、內(nèi)懸浮外拉線(xiàn)抱桿分解組塔和內(nèi)懸浮內(nèi)拉線(xiàn)抱桿分解組塔風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)提高，特別是內(nèi)懸浮內(nèi)拉線(xiàn)抱桿分解組塔施工，考慮到高海拔環(huán)境下線(xiàn)路工程沿線(xiàn)多為高山峻嶺和無(wú)人區(qū)，線(xiàn)路起伏落差大，部分塔位施工存在無(wú)法設(shè)置外拉線(xiàn)的情況，若采用內(nèi)懸浮內(nèi)拉線(xiàn)抱桿分解組塔工藝，其施工風(fēng)險(xiǎn)計(jì)算值D為347，為1 級(jí)風(fēng)險(xiǎn)，在組塔作業(yè)前須采取技術(shù)手段降低風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)，如安裝懸浮抱桿工作狀態(tài)智能化監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，將風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)降低為2 級(jí)。

4 結(jié)論

以高海拔環(huán)境下線(xiàn)路工程為研究背景，采用半定量LEC 安全評(píng)價(jià)方法，開(kāi)展了線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)源評(píng)價(jià)與優(yōu)化工作，得到主要結(jié)論如下：

1）渦輪增壓器可緩解高海拔地區(qū)低壓環(huán)境造成的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒效率降低問(wèn)題，高海拔地區(qū)施工用牽引設(shè)備宜安裝高海拔地區(qū)專(zhuān)用增壓設(shè)備，提高設(shè)備有效輸出功率。

2）確定了不同海拔高度下施工人員體力勞動(dòng)強(qiáng)度校正系數(shù)和施工機(jī)械輸出功率校正系數(shù)，建立了川藏鐵路供電線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。

3）線(xiàn)路工程施工風(fēng)險(xiǎn)應(yīng)根據(jù)施工作業(yè)環(huán)境進(jìn)行動(dòng)態(tài)調(diào)整并定級(jí)，當(dāng)風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)發(fā)生變化時(shí)，應(yīng)采取針對(duì)性風(fēng)險(xiǎn)管控措施。