龔磊
中煤隧道工程有限公司 江蘇 徐州 221000
本文主要針對(duì)地鐵隧道盾構(gòu)施工的安全評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究。首先,對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用進(jìn)行了概述,并指出了當(dāng)前存在的問(wèn)題。然后,對(duì)新的安全評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了研究,包括危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)、安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建技術(shù)以及安全評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新。最后,通過(guò)實(shí)例分析,展示了新的安全評(píng)價(jià)技術(shù)在盾構(gòu)施工中的應(yīng)用,并對(duì)評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行了分析,提出了相應(yīng)的對(duì)策。本文的研究成果對(duì)于提高盾構(gòu)施工的安全性具有重要的參考價(jià)值。
安全評(píng)價(jià)技術(shù),作為預(yù)防事故發(fā)生的重要手段,其發(fā)展歷程可以追溯到上世紀(jì)60年代。最初,安全評(píng)價(jià)主要依賴于經(jīng)驗(yàn)判斷和定性分析。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,定量分析方法逐漸得到應(yīng)用,如故障樹(shù)分析、事件樹(shù)分析等。這些方法通過(guò)建立模型,對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行定量評(píng)估,從而為決策提供依據(jù)[1]。然而,這些方法在處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí),往往因?yàn)槟P瓦^(guò)于簡(jiǎn)化或數(shù)據(jù)缺乏而受到限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研究者開(kāi)始探索新的評(píng)價(jià)方法,如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息,從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。在地鐵隧道盾構(gòu)施工領(lǐng)域,安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展也經(jīng)歷了類似的過(guò)程。早期,盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)主要依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)和直觀判斷。隨著盾構(gòu)施工技術(shù)的發(fā)展,施工過(guò)程變得越來(lái)越復(fù)雜,傳統(tǒng)的評(píng)價(jià)方法已經(jīng)無(wú)法滿足需求。因此,研究者開(kāi)始引入定量分析方法,如風(fēng)險(xiǎn)矩陣、故障樹(shù)分析等。這些方法通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行定量分析,為施工安全管理提供了科學(xué)依據(jù)。近年來(lái),隨著大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)的發(fā)展,新的評(píng)價(jià)方法開(kāi)始得到應(yīng)用,如基于數(shù)據(jù)挖掘的風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警、基于機(jī)器學(xué)習(xí)的安全評(píng)價(jià)等。這些新方法能夠從大量的施工數(shù)據(jù)中提取有用信息,從而對(duì)施工風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行更精確的評(píng)估。
通過(guò)危險(xiǎn)源識(shí)別,找出施工過(guò)程中可能導(dǎo)致事故的因素;然后,通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估,確定各個(gè)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí);根據(jù)評(píng)估結(jié)果,制定相應(yīng)的安全措施。在這個(gè)過(guò)程中,安全評(píng)價(jià)技術(shù)起到了關(guān)鍵的作用。在危險(xiǎn)源識(shí)別階段,可以通過(guò)故障樹(shù)分析、HAZOP分析等方法,系統(tǒng)地找出施工過(guò)程中的危險(xiǎn)源。這些方法通過(guò)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)的分析,能夠找出隱藏的、非直觀的危險(xiǎn)源,從而為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。在風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估階段,可以通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)矩陣、FMEA分析等方法,對(duì)各個(gè)危險(xiǎn)源的風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)進(jìn)行評(píng)估。這些方法通過(guò)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的可能性和嚴(yán)重性進(jìn)行定量分析,能夠更準(zhǔn)確地評(píng)估風(fēng)險(xiǎn)等級(jí),從而為安全措施的制定提供依據(jù)。在安全措施的制定階段,可以通過(guò)風(fēng)險(xiǎn)控制圈方法、安全層防護(hù)分析等方法,制定有效的安全措施。
雖然盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成果,但仍存在一些問(wèn)題。首先,現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法大多基于統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù),這就要求施工過(guò)程中有充足、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支持。然而,在實(shí)際施工中,由于各種原因,往往無(wú)法獲取到完整、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù),這就限制了這些方法的應(yīng)用。其次,現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法大多基于定量分析,這就要求有明確、可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。然而,在實(shí)際施工中,許多風(fēng)險(xiǎn)因素是模糊、不確定的,無(wú)法用明確的指標(biāo)來(lái)表示,這就限制了這些方法的應(yīng)用[2]。最后,現(xiàn)有的評(píng)價(jià)方法大多基于單一的評(píng)價(jià)模型,這就要求模型能夠準(zhǔn)確地反映施工過(guò)程的實(shí)際情況。然而,在實(shí)際施工中,由于施工過(guò)程的復(fù)雜性,單一的模型往往無(wú)法準(zhǔn)確地描述施工過(guò)程,這就限制了這些方法的應(yīng)用。為了解決這些問(wèn)題,研究者已經(jīng)開(kāi)始探索新的評(píng)價(jià)方法,如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息,從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。
危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)是盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),它涉及到對(duì)施工過(guò)程中可能導(dǎo)致事故的因素進(jìn)行系統(tǒng)、全面的識(shí)別和分析。這一過(guò)程通常包括以下幾個(gè)步驟:首先,通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察,收集與危險(xiǎn)源相關(guān)的信息,如施工環(huán)境、施工設(shè)備、施工方法等;其次,通過(guò)對(duì)收集到的信息進(jìn)行整理,找出可能導(dǎo)致事故的因素;最后,對(duì)這些因素進(jìn)行分析,確定其可能對(duì)施工安全造成的影響。危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)的發(fā)展經(jīng)歷了從定性分析到定量分析的過(guò)程。在早期,危險(xiǎn)源識(shí)別主要依賴于工程師的經(jīng)驗(yàn)和直觀判斷。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,定量分析方法逐漸得到應(yīng)用。這些方法通過(guò)建立模型,對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行定量評(píng)估,從而為決策提供依據(jù)。然而,這些方法在處理復(fù)雜系統(tǒng)時(shí),往往因?yàn)槟P瓦^(guò)于簡(jiǎn)化或數(shù)據(jù)缺乏而受到限制。為了解決這個(gè)問(wèn)題,研究者開(kāi)始探索新的評(píng)價(jià)方法,如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等[3]。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息,從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。在地鐵隧道盾構(gòu)施工領(lǐng)域,危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù)主要包括以下幾種方法:故障樹(shù)分析(FTA)、危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)、事故因果鏈分析(ACCA)等。這些方法各有特點(diǎn),具體應(yīng)用時(shí)需要根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行選擇。故障樹(shù)分析(FTA)是一種基于邏輯運(yùn)算的定量分析方法,通過(guò)構(gòu)建故障樹(shù)模型,對(duì)事故發(fā)生的可能性進(jìn)行分析。故障樹(shù)模型是一種自上而下的樹(shù)形圖,其中樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)表示事故,樹(shù)的葉節(jié)點(diǎn)表示基本事件,通過(guò)邏輯門連接。故障樹(shù)分析可以從系統(tǒng)層面識(shí)別危險(xiǎn)源,找出導(dǎo)致事故的關(guān)鍵因素,從而為安全措施的制定提供依據(jù)。危險(xiǎn)與可操作性研究(HAZOP)是一種基于專家經(jīng)驗(yàn)的定性分析方法,通過(guò)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析,找出可能導(dǎo)致事故的因素。HAZOP分析通常采用小組討論的形式進(jìn)行,參與者包括工程師、技術(shù)員、管理人員等。通過(guò)對(duì)施工過(guò)程的詳細(xì)分析,HAZOP可以找出隱藏的、非直觀的危險(xiǎn)源,從而為后續(xù)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估提供基礎(chǔ)。事故因果鏈分析(ACCA)是一種基于因果關(guān)系的定性分析方法,通過(guò)構(gòu)建事故因果鏈模型,分析事故發(fā)生的原因和過(guò)程。事故因果鏈模型是一種自下而上的樹(shù)形圖,其中樹(shù)的根節(jié)點(diǎn)表示基本事件,樹(shù)的葉節(jié)點(diǎn)表示事故,通過(guò)因果關(guān)系連接。事故因果鏈分析可以從過(guò)程層面識(shí)別危險(xiǎn)源,找出事故發(fā)生的關(guān)鍵環(huán)節(jié),從而為安全措施的制定提供依據(jù)。
安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系是衡量盾構(gòu)施工安全性的重要工具,它為安全評(píng)價(jià)提供了明確、可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo)。安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建通常包括以下幾個(gè)步驟:通過(guò)對(duì)施工過(guò)程進(jìn)行分析,找出影響施工安全的關(guān)鍵因素;根據(jù)這些關(guān)鍵因素,確定相應(yīng)的評(píng)價(jià)指標(biāo);對(duì)這些指標(biāo)進(jìn)行權(quán)重分配,構(gòu)建安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的構(gòu)建需要考慮多方面的因素,如施工環(huán)境、施工設(shè)備、施工方法等。在實(shí)際應(yīng)用中,可以采用多層次、多角度的指標(biāo)體系,以充分反映施工過(guò)程的安全狀況。安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系通常包括以下幾類指標(biāo):事故指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)、管理指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)等。事故指標(biāo)是衡量施工安全性的直接指標(biāo),如事故發(fā)生率、事故死亡率等。這些指標(biāo)可以直接反映施工過(guò)程中事故的發(fā)生情況,為安全評(píng)價(jià)提供直觀的依據(jù)。風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)是衡量施工安全性的間接指標(biāo),如風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)、風(fēng)險(xiǎn)概率等。這些指標(biāo)可以反映施工過(guò)程中潛在的安全隱患,為安全評(píng)價(jià)提供預(yù)警信息。管理指標(biāo)是衡量施工安全管理水平的指標(biāo),如安全投入、安全培訓(xùn)等。這些指標(biāo)可以反映施工單位在安全管理方面的投入和成效,為安全評(píng)價(jià)提供管理依據(jù)。技術(shù)指標(biāo)是衡量施工技術(shù)水平的指標(biāo),如施工質(zhì)量、施工進(jìn)度等。這些指標(biāo)可以反映施工單位在技術(shù)方面的能力和水平,為安全評(píng)價(jià)提供技術(shù)支持。
在構(gòu)建安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系時(shí),需要注意以下幾點(diǎn):指標(biāo)體系應(yīng)具有全面性,即能夠涵蓋施工過(guò)程中的各個(gè)方面;層次性,即能夠從不同層次對(duì)施工安全進(jìn)行評(píng)價(jià);動(dòng)態(tài)性,即能夠隨著施工過(guò)程的變化進(jìn)行調(diào)整。
安全評(píng)價(jià)方法的改進(jìn)與創(chuàng)新成為了研究的熱點(diǎn)。近年來(lái),研究者開(kāi)始探索新的評(píng)價(jià)方法,如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等。這些方法能夠處理模糊、不確定的信息,從而更好地適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。模糊邏輯是一種基于模糊集合理論的評(píng)價(jià)方法,它可以處理模糊、不確定的信息,從而適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)[4]。在模糊邏輯中,評(píng)價(jià)指標(biāo)的取值不再是確定的數(shù)值,而是一個(gè)模糊集合,這就使得模糊邏輯能夠處理實(shí)際施工中的模糊、不確定因素。通過(guò)構(gòu)建模糊關(guān)系矩陣和模糊綜合評(píng)價(jià)模型,模糊邏輯可以對(duì)施工安全進(jìn)行定性、定量的評(píng)價(jià)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)是一種基于人工智能的評(píng)價(jià)方法,它可以處理大量、復(fù)雜的數(shù)據(jù),從而適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)通過(guò)模擬人腦神經(jīng)元的連接和傳遞機(jī)制,對(duì)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和學(xué)習(xí),從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的預(yù)測(cè)和評(píng)價(jià)。通過(guò)構(gòu)建多層次、多節(jié)點(diǎn)的神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型,神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)可以對(duì)施工安全進(jìn)行非線性、動(dòng)態(tài)的評(píng)價(jià)。遺傳算法是一種基于自然選擇和遺傳原理的評(píng)價(jià)方法,它可以處理多目標(biāo)、多約束的問(wèn)題,從而適應(yīng)復(fù)雜系統(tǒng)的安全評(píng)價(jià)。遺傳算法通過(guò)模擬自然界的遺傳和變異過(guò)程,對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行優(yōu)化和求解,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)施工安全的最優(yōu)評(píng)價(jià)。通過(guò)構(gòu)建適應(yīng)度函數(shù)和遺傳操作,遺傳算法可以對(duì)施工安全進(jìn)行全局搜索和局部搜索,從而找出最優(yōu)解。雖然這些新方法在實(shí)際應(yīng)用中取得了一定的成果,但仍然面臨許多挑戰(zhàn),如模型構(gòu)建的復(fù)雜性、計(jì)算量的大等。為了解決這些問(wèn)題,研究者可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行改進(jìn)與創(chuàng)新:通過(guò)對(duì)現(xiàn)有方法的改進(jìn),提高模型的精度和效率;通過(guò)整合多種方法,構(gòu)建多方法融合的評(píng)價(jià)模型;最后,通過(guò)引入新的理論和技術(shù),如大數(shù)據(jù)、人工智能等,進(jìn)一步拓展安全評(píng)價(jià)方法的應(yīng)用領(lǐng)域。
地鐵建設(shè)在很大程度上改善了城市交通狀況,提高了城市居民的出行便利性。然而,地鐵建設(shè)過(guò)程中的安全問(wèn)題也日益凸顯,尤其是盾構(gòu)施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)。盾構(gòu)施工是地鐵隧道建設(shè)的關(guān)鍵環(huán)節(jié),其安全性直接影響到整個(gè)地鐵工程的順利進(jìn)行和工程質(zhì)量。因此,對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的研究具有重要的理論意義和實(shí)際價(jià)值。在過(guò)去的幾十年里,世界各國(guó)在地鐵隧道盾構(gòu)施工方面取得了顯著的成就,技術(shù)水平不斷提高,施工方法日趨多樣化。然而,隨著地鐵線路的延伸和施工條件的復(fù)雜化,盾構(gòu)施工過(guò)程中的安全問(wèn)題逐漸暴露出來(lái)。事故頻發(fā),不僅導(dǎo)致人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失,還對(duì)社會(huì)穩(wěn)定和城市形象造成嚴(yán)重影響。因此,各國(guó)政府和施工單位越來(lái)越重視盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的研究和應(yīng)用,希望通過(guò)科學(xué)、系統(tǒng)的方法,對(duì)施工過(guò)程中的安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行有效管控,確保工程順利進(jìn)行。在這個(gè)背景下,本文以某地鐵隧道盾構(gòu)施工項(xiàng)目為例,對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)進(jìn)行了深入研究。首先,通過(guò)對(duì)工程背景的分析,找出影響盾構(gòu)施工安全的關(guān)鍵因素;其次,采用危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù),對(duì)這些關(guān)鍵因素進(jìn)行系統(tǒng)、全面的分析;接著,構(gòu)建了安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,為安全評(píng)價(jià)提供了明確、可量化的評(píng)價(jià)指標(biāo);最后,應(yīng)用新的評(píng)價(jià)方法,如模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等,對(duì)盾構(gòu)施工安全進(jìn)行了定性、定量的評(píng)價(jià)。
本文以某地鐵隧道盾構(gòu)施工項(xiàng)目為例,應(yīng)用了盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)。首先,通過(guò)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)地考察,收集了與危險(xiǎn)源相關(guān)的信息,如施工環(huán)境、施工設(shè)備、施工方法等。接著,采用了故障樹(shù)分析、危險(xiǎn)與可操作性研究、事故因果鏈分析等危險(xiǎn)源識(shí)別與分析技術(shù),對(duì)這些信息進(jìn)行了系統(tǒng)、全面的分析。在此基礎(chǔ)上,構(gòu)建了安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系,包括事故指標(biāo)、風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)、管理指標(biāo)、技術(shù)指標(biāo)等多層次、多角度的指標(biāo)[5]。最后,應(yīng)用了模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等新的評(píng)價(jià)方法,對(duì)盾構(gòu)施工安全進(jìn)行了定性、定量的評(píng)價(jià)。在實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中。例如,在危險(xiǎn)源識(shí)別與分析階段,同時(shí)采用了故障樹(shù)分析和危險(xiǎn)與可操作性研究方法,從不同角度識(shí)別危險(xiǎn)源;在安全評(píng)價(jià)階段,分別采用了模糊邏輯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、遺傳算法等方法,對(duì)評(píng)價(jià)指標(biāo)進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)。
從事故指標(biāo)的分析結(jié)果來(lái)看,施工過(guò)程中的事故發(fā)生率和事故死亡率較高,表明施工安全狀況存在較大隱患。針對(duì)這一問(wèn)題,建議施工單位加強(qiáng)對(duì)施工現(xiàn)場(chǎng)的安全監(jiān)管,嚴(yán)格執(zhí)行安全生產(chǎn)法規(guī),提高施工人員的安全意識(shí)和技能水平。從風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)的分析結(jié)果來(lái)看,施工過(guò)程中存在較多的潛在安全隱患,如地質(zhì)條件復(fù)雜、施工設(shè)備老化等。針對(duì)這些隱患,建議施工單位加強(qiáng)對(duì)施工環(huán)境的監(jiān)測(cè)和預(yù)警,及時(shí)調(diào)整施工方案,提高施工設(shè)備的更新?lián)Q代速度。
從管理指標(biāo)的分析結(jié)果來(lái)看,施工單位在安全管理方面存在一定的不足,如安全投入不足、安全培訓(xùn)不到位等。針對(duì)這些問(wèn)題,建議施工單位加大對(duì)安全管理的投入,完善安全管理制度,加強(qiáng)對(duì)施工人員的安全培訓(xùn)和考核。最后,從技術(shù)指標(biāo)的分析結(jié)果來(lái)看,施工單位在技術(shù)方面具有一定的優(yōu)勢(shì),如施工質(zhì)量較高、施工進(jìn)度較快等。然而,在面臨復(fù)雜施工條件和安全風(fēng)險(xiǎn)的情況下,技術(shù)優(yōu)勢(shì)可能會(huì)受到一定的制約。因此,建議施工單位進(jìn)一步加強(qiáng)技術(shù)創(chuàng)新和人才培養(yǎng),提高施工技術(shù)水平,以適應(yīng)不斷變化的施工環(huán)境和安全要求。
通過(guò)對(duì)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的研究,我們發(fā)現(xiàn)新的評(píng)價(jià)技術(shù)在危險(xiǎn)源識(shí)別、安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系構(gòu)建以及評(píng)價(jià)方法改進(jìn)等方面具有顯著的優(yōu)勢(shì)。實(shí)例分析也證實(shí)了這些新技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用中的有效性。然而,這些新技術(shù)仍需要在實(shí)踐中不斷驗(yàn)證和改進(jìn)。希望本文的研究成果能為提高盾構(gòu)施工的安全性提供參考,同時(shí)也期待更多的研究者參與到這一領(lǐng)域的研究中來(lái),共同推動(dòng)盾構(gòu)施工安全評(píng)價(jià)技術(shù)的發(fā)展。