基于層次分析法的酉水橋懸臂澆筑施工安全風(fēng)險研究

趙飛躍

(湖南省高速公路集團(tuán)有限公司， 湖南 長沙 410006)

懸臂澆筑施工，作為橋梁施工的常見方法，不論是其整體或局部失穩(wěn)造成坍塌、倒塌事故，還是施工過程中因操作失誤或防護(hù)設(shè)施不完善所造成的高空墜物(人)傷亡事故，其安全風(fēng)險的控制都應(yīng)成為懸臂澆筑施工安全管理的重點。對懸澆施工安全風(fēng)險進(jìn)行辨識和評價，并在此基礎(chǔ)上展開安全風(fēng)險預(yù)控，是預(yù)防或減少懸澆施工安全事故的重要環(huán)節(jié)。施工風(fēng)險識別和評估是施工安全風(fēng)險管理的重要內(nèi)容，在落實施工風(fēng)險管理措施的過程中，其具體的實施步驟如下: ①在施工前，對施工中所而臨的風(fēng)險數(shù)據(jù)和因索進(jìn)行充分的考慮和分析，以信息的形式進(jìn)行反饋;②在實施施工的過程中，充分地考慮施工現(xiàn)場的實際情況，與專家施工經(jīng)驗結(jié)合，再對現(xiàn)場的施工風(fēng)險進(jìn)行分析、識別和管理;③最后將所涵蓋的風(fēng)險因索進(jìn)行全面系統(tǒng)分析。

構(gòu)建懸臂澆筑工程危險源風(fēng)險的AHP模型，通過對相關(guān)因素進(jìn)行重要性排序，能較客觀地反映懸臂澆筑危險源風(fēng)險，從而為懸臂施工安全評價及管理決策提供依據(jù)[1-3]。

1 層次分析法原理

層次分析法是把復(fù)雜問題分解成各個組成因素(指標(biāo))，又將這些指標(biāo)按支配關(guān)系分組形成遞階層次結(jié)構(gòu)。通過兩兩比較的方式確定各個指標(biāo)相對重要性，然后綜合決策者(專家經(jīng)驗)的判斷，確定決策方案相對重要性的總排序[4-8]。

分析系統(tǒng)中各指標(biāo)之間的關(guān)系，建立系統(tǒng)的遞階層次結(jié)構(gòu)；對同一層次的各指標(biāo)關(guān)于上一層中某一準(zhǔn)則的重要性進(jìn)行兩兩比較，構(gòu)造兩兩比較的判斷矩陣；通過1～9比例標(biāo)度對其相對重要程度進(jìn)行度量。表1中列出了1～9標(biāo)度的含義。

表1 層次分析法中的標(biāo)度含義標(biāo)度含義1表示兩個指標(biāo)相比,具有同樣重要性3表示兩個指標(biāo)相比,前者比后者稍重要5表示兩個指標(biāo)相比,前者比后者明顯重要7表示兩個指標(biāo)相比,前者比后者強(qiáng)烈重要9表示兩個指標(biāo)相比,前者比后者極端重要2,4,6,8表示上述相鄰判斷的中間值倒數(shù)若指標(biāo)i與j的重要性之比為aij,那么指標(biāo)j與指標(biāo)i重要性之比為aji=1/aij

由判斷矩陣計算被比較指標(biāo)對于該準(zhǔn)則的相對權(quán)重；對于目標(biāo)U，n個指標(biāo)之間相對重要性的比較得到一個比較判斷矩陣：

A=aijn×n

其中aij就是指標(biāo)ui和uj相對于目標(biāo)U的重要性的比例標(biāo)度。判斷矩陣A具有下列性質(zhì)：

aij> 0，aji=1/aij，aii=1

計算各層指標(biāo)對系統(tǒng)目標(biāo)的合成權(quán)重，并進(jìn)行排序。前面得到的是一組指標(biāo)對其上一層中某指標(biāo)的權(quán)重向量。最終要得到各指標(biāo)，特別是低層中各指標(biāo)對于目標(biāo)的排序權(quán)重，即所謂總排序權(quán)重?？偱判驒?quán)重要自上而下地將單準(zhǔn)則下的權(quán)重進(jìn)行合成，并逐層進(jìn)行總的判斷一致性檢驗。

2 酉水大橋懸臂施工安全風(fēng)險分析

酉水大橋孔徑采用4×40m(預(yù)應(yīng)力砼T梁)+80m+145m+80m(預(yù)應(yīng)力砼連續(xù)箱梁)；主橋長308.04m。主梁斷面為單箱單室箱形截面，主橋采用掛籃懸臂澆筑施工。

主梁0#塊采用牛腿支架現(xiàn)澆，其上搭設(shè)下字鋼縱、橫分配梁及模板的方案。邊跨現(xiàn)澆段采用支架支撐現(xiàn)澆施下，邊中跨合龍段均采用拄籃吊架施下。主梁0#塊施工完成后，在其上拼裝主梁懸澆施下掛籃，開始懸臂段主梁施工。主梁掛籃施工順序為:移動掛籃—扎鋼筋—澆注節(jié)段混凝土—張拉主梁預(yù)應(yīng)力束。如此反復(fù)進(jìn)行完成懸臂對稱澆注，在完成邊跨現(xiàn)澆段施工合龍邊跨后，再安裝主跨合龍骨架，最后主跨合龍。采用無軌道三角斜拉式掛籃。掛籃由三角形橋架承重系統(tǒng)、錨固系統(tǒng)、底籃吊帶系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、模板系統(tǒng)5部分組成。

對于危險源的辨識一般采用2種方法。事故經(jīng)驗法: 主要包括安全檢查表法、安全檢查表法、專家調(diào)查法(德爾菲法)；系統(tǒng)安全分析方法: 主要包括:預(yù)先危害分析、事故后果分析、故障類型和影響分析等。由于懸臂施工系統(tǒng)中可能導(dǎo)致事故的各種因素的相互關(guān)聯(lián)性不強(qiáng)，事故致因大多相互獨立，因此，較大多采用專家調(diào)查法。通過專家調(diào)查，得出懸臂施工階段事故類型主要存在坍塌、起重、高處墜落、物體打擊、觸電等。每類事故有若干危險因素構(gòu)成，構(gòu)筑懸臂施工安全風(fēng)險層次體系，見表2。

懸澆施工安全風(fēng)險判斷矩陣如表3。λmax=4.841，計算一致性指標(biāo)及一致性比例(n=5),CR=0.039 7<0.10，所以矩陣滿足一致性。

坍塌事故判斷矩陣如表4。λmax=4.020 6，計算一致性指標(biāo)及一致性比例(n=4)，CR=0.0068 65<0.10，所以矩陣滿足一致性。

起重事故判斷矩陣見表5。λmax=3.053 7，計算一致性指標(biāo)及一致性比例(n=3)，CR=0.0213高處墜落事故判斷矩陣如表6。λmax=3.053 7，計算一致性指標(biāo)及一致性比例(n=3)，CR=0.021 3<0.10，所以矩陣滿足一致性。

表2 懸臂施工安全風(fēng)險因素表目標(biāo)層準(zhǔn)則層指標(biāo)層掛籃設(shè)計錯誤(A1)坍塌(A)掛籃未按設(shè)計安裝(A2)未平衡施工(A3) 掛籃未按規(guī)定移動(A4)起重設(shè)備不合格(B1)起重事故(B)違章作業(yè)(B2)環(huán)境不適(B3)懸澆施工風(fēng)險分析(Ⅰ)臨邊防護(hù)不規(guī)范(C1)高處墜落(C)個人防護(hù)(C2)違章作業(yè)(C3)通道設(shè)置不合理(D1)物體打擊(D)物體堆放(D2)意外碰撞(D3)線路故障(E1)觸電(E)接地保護(hù)不當(dāng)(E2)違章作業(yè)(E3)

表3 懸澆施工安全風(fēng)險判斷矩陣IABCDE權(quán)重A123570.476 B1/212230.225 C13121220.154 D15131/2110.080 E1713121210.065

表4 坍塌事故判斷矩陣AA1A2A3A4權(quán)重A111330.407 A211220.305 A31312110.144 A41312110.144

<0.10，所以矩陣滿足一致性。

表6 高處墜落事故判斷矩陣CC1C2C3權(quán)重C11120.421 C21110.316 C31/2110.263

物體打擊事故判斷矩陣如表7。λmax=3.055 6，計算一致性指標(biāo)及一致性比例(n=3)，CR=0.022 1<0.10，所以矩陣滿足一致性。

表7 物體打擊事故判斷矩陣DD1D2D3權(quán)重D1112120.200 D22110.400 D32110.400

觸電事故判斷矩陣如表8。λmax=3.153 7，計算一致性指標(biāo)及一致性比例(n=3)，CR=0.051 3<0.10，所以矩陣滿足一致性。

表8 觸電事故判斷矩陣EE1E2E3權(quán)重E11.02.000.50.286 E20.51.004.00.449 E32.00.251.00.265

為了確定最底層因素對于方案目標(biāo)的排序權(quán)重，需根據(jù)相對重要性排序權(quán)重進(jìn)行總排序，得出影響懸臂施工安全的危險源排序(見表9)。

表9 懸臂施工安全因素權(quán)重表第三層危險因素第二層因素權(quán)重掛籃設(shè)計錯誤(A1)0.4070.194 掛籃未按設(shè)計安裝(A2)0.305坍塌(A)0.4760.145 未平衡施工(A3)0.1440.069 掛籃未按規(guī)定移動(A4)0.1440.069起重設(shè)備不合格(B1)0.3070.069 違章作業(yè)(B2)0.462起重事故(B)0.2250.104 環(huán)境不適(B3)0.2310.052 臨邊防護(hù)不規(guī)范(C1)0.4210.065 個人防護(hù)(C2)0.316高處墜落(C)0.1540.049 違章作業(yè)(C3)0.2630.049 通道設(shè)置不合理(D1)0.20.016物體堆放(D2)0.4?物體打擊(D)0.080.032 意外碰撞(D3)0.40.032

續(xù)表9 懸臂施工安全因素權(quán)重表第三層危險因素第二層因素權(quán)重線路故障(E1)0.2860.019 接地保護(hù)不當(dāng)(E2)0.449觸電(E)0.0650.029 違章作業(yè)(E3)0.2650.017

經(jīng)過計算可以認(rèn)為，綜合排序的相容性是可以接受的。因此，用層次分析法評價懸臂施工危險源各因素相對重要性程度是可行的。掛籃設(shè)計、安裝、起重規(guī)范作業(yè)、平衡施工及掛籃移動權(quán)重較大，其中掛籃設(shè)計是最重要的因素，這是對掛籃施工風(fēng)險比較準(zhǔn)確的反映，故在工程施工過程中必須予以嚴(yán)控。其他因素也應(yīng)從技術(shù)、管理、教育等方面強(qiáng)化控制，確保安全。

3 結(jié)論

以科學(xué)系統(tǒng)的方法對懸臂澆筑工程危險源進(jìn)行辨識與評價，通過對選取的重大危險源分析和排序，能基本反映懸臂澆筑施工安全的實際情況。運(yùn)用層次分析法(AHP )對懸臂澆筑工程進(jìn)行分析，將其危險源因素進(jìn)行定性與定量分析，并對施工安全狀況進(jìn)行評價，避免由于單純憑借經(jīng)驗對危險源進(jìn)行辨識與評價，造成不必要的人身傷亡和財產(chǎn)損失事故，是一種值得嘗試的方法。