一种改扩建高速公路道路施工作业风险识别与防控方法

1.本发明涉及改扩建高速公路道路施工作业风险识别与防控方法。


背景技术：

2.随着近几年各地经济的快速发展，交通流量大幅增长，许多城市早先修建的高速公路及其附属设施逐渐不能满足发展需求，而高速公路改扩建工程由于其占地少、污染小、节省资源等优点，并逐渐进入建设的高峰期。但改扩建施工期施工作业的安全问题也随之而来，施工设备操作不当、安全防护设施设置不到位、施工机械和人员与行驶车辆冲突等问题，造成改扩建施工期道路施工作业安全事故频发。因此，分析改扩建高速公路道路施工作业事故的发生诱因对改善交通安全不仅具有重要意义，同时也是一项紧迫性的研究任务。事故成因分析原理主要有单事件原理、事件链原理、决定因素原理、多事件链原理和多线性事件序列原理等。其中，多事件链原理认为如果存在发生事故的途径(即多分支的事件链)，事故就有发生的可能。该原理从整体系统的角度对某事故进行安全分析，考虑的因素较为全面，关注各种可能的事故发生路径和预测事故的发生概率，有较好的应用范围和发展前景。基于多事件链原理的事故成因分析方法主要有故障树分析法、事件树分析法和蝴蝶结分析法。其中，事件树分析法和蝴蝶结分析法由于部分数据难以获取，分析过程相对较为困难。故障树分析法是表示事故发生原因及其逻辑关系的逻辑树图，目的是找出事故发生的基本原因、发生路径以及事故的发生概率。国外故障树分析方法最早应用于电话拨号自动控制系统的可靠性分析，而后逐渐涉及航空航天、化工、建筑、机械及交通等领域。国内故障树多用于风险评估，故障诊断等，交通领域的应用还停留在初级阶段，且尚未用于改扩建高速公路道路施工作业风险分析。


技术实现要素：

3.本发明的目的是为了解决现有方法对改扩建高速公路道路施工作业风险识别准确率低，无法给出正确的防控方法的问题，而提出一种改扩建高速公路道路施工作业风险识别与防控方法。
4.一种改扩建高速公路道路施工作业风险识别方法，应当包括以下步骤：
5.步骤一：进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素识别与分类；具体过程为：
6.改扩建高速公路道路施工作业风险因素分为路基施工作业风险因素、路面施工作业风险因素和桥涵施工作业风险因素三类；
7.对路基施工作业风险因素识别：路基施工作业风险因素包括路基施工设备安全隐患、路基施工过程中的人为风险、路基施工过程中的自然风险和路基施工过程中的社会风险；
8.对路面施工作业风险因素识别：路面施工作业风险因素包括路面施工设备安全隐患、路面施工过程中的人为风险、路面施工过程中的自然风险和路面施工过程中的社会风险；
9.对桥涵施工作业风险因素识别：桥涵施工作业风险因素包括桥涵施工设备安全隐患、桥涵施工过程中的人为风险、桥涵施工过程中的自然风险和桥涵施工过程中的社会风险；
10.步骤二：进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素调查；步骤三：进行改扩建高速公路道路施工作业风险量化；步骤四：进行改扩建高速公路道路施工作业风险模型构建与分析；进行改扩建高速公路道路施工作业风险识别分析结果总结。
11.本发明的有益效果为：
12.本发明对改扩建高速公路道路施工作业风险因素进行识别与分类，提出道路施工作业风险的调查与量化方法，为采用多事件链原理分析道路施工作业风险成因打好基础；本发明基于改扩建高速公路道路施工作业风险因素的识别与分类，根据多事件链原理构建了改扩建高速公路道路施工作业风险识别模型，并进行定性定量分析，得到路基工程、路面工程、桥涵工程施工作业中的主要风险诱因，得到道路施工作业风险发生的内在机理；本发明基于改扩建高速公路道路施工作业风险的识别与分析，有针对性地提出高速公路改扩建施工期施工作业的事故预防对策及安全改善措施。
13.本发明给出了改扩建高速公路道路施工作业风险因素识别与分类模型，重点从施工设备安全隐患、施工过程中的人为风险、施工过程中的自然风险、施工过程中的社会风险4个方面分析了路基工程、路面工程、桥涵工程施工作业中可能存在的风险因素。本发明提出了改扩建高速公路道路施工作业风险调查方法，基于改扩建施工期施工作业风险因素识别与分类，采用麦客crm问卷调查系统设计、回收、统计了路基施工、路面施工、桥涵施工作业风险因素调查问卷，并给出了设计实例。本发明给出了改扩建高速公路道路施工作业风险量化方法，得到了改扩建施工期施工作业各风险因素的基础概率。本发明提出了改扩建高速公路道路施工作业风险总模型及分析方法包括定性分析、自顶上事件至基本事件的定量分析、自基本事件至顶上事件的定量分析。本发明构建并分析了路基、路面、桥涵施工作业风险子模型，得到其风险发生路径(即事故链)及其发生概率。本发明总结了改扩建高速公路道路施工作业的主要风险诱因，并给出了改扩建施工期事故预防对策及措施。
附图说明
14.图1为本发明具体实施方法一流程图；图2为麦客crm施工作业风险问卷调查系统界面图；图3a为路基施工作业风险因素调查问卷界面部分1图；图3b为路基施工作业风险因素调查问卷界面部分2图；图3c为路基施工作业风险因素调查问卷界面部分3图；
15.图4a为路面施工作业风险因素调查问卷界面部分1图；图4b为路面施工作业风险因素调查问卷界面部分2图；图4c为路面施工作业风险因素调查问卷界面部分3图；图4d为路面施工作业风险因素调查问卷界面部分4图；图5a为桥涵施工作业风险因素调查问卷部分1图；图5b为桥涵施工作业风险因素调查问卷部分2图；图5c为桥涵施工作业风险因素调查问卷部分3图；图5d为桥涵施工作业风险因素调查问卷部分4图；图5e为桥涵施工作业风险因素调查问卷部分5图；图6为改扩建高速公路道路施工作业风险总故障树模型图；图7为路基施工作业故障树及其主要事故成因链图；图8为路面施工作业故障树及其主要事故成因链图；图9为桥涵施工作业故障树及其主要事故成因链图。
具体实施方式
16.具体实施方法一：结合图1说明本实施方式，本实施方式一种改扩建高速公路道路施工作业风险识别方法，应当包括以下步骤：
17.步骤一：进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素识别与分类；具体过程为：
18.高速公路改扩建建设项目一般包括路基工程、路面工程、桥涵工程、路线交叉工程、交通工程设施工程、环境保护与景观工程等多个工程项目，其中，路基工程、路面工程、桥涵工程是最基础和重要的工程项目。为此，本发明重点分析路基工程、路面工程、桥涵工程施工作业可能存在的风险源，并据此建立风险识别模型。
19.改扩建高速公路道路施工作业风险因素分为路基施工作业风险因素、路面施工作业风险因素和桥涵施工作业风险因素三类；
20.对路基施工作业风险因素识别：
21.路基施工作业风险因素包括路基施工设备安全隐患、路基施工过程中的人为风险、路基施工过程中的自然风险和路基施工过程中的社会风险；
22.对路面施工作业风险因素识别：
23.路面施工作业风险因素包括路面施工设备安全隐患、路面施工过程中的人为风险、路面施工过程中的自然风险和路面施工过程中的社会风险；
24.对桥涵施工作业风险因素识别：
25.桥涵施工作业风险因素包括桥涵施工设备安全隐患、桥涵施工过程中的人为风险、桥涵施工过程中的自然风险和桥涵施工过程中的社会风险；
26.步骤二：进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素调查；
27.步骤三：进行改扩建高速公路道路施工作业风险量化；
28.步骤四：进行改扩建高速公路道路施工作业风险模型构建与分析；
29.进行改扩建高速公路道路施工作业风险识别分析结果总结。
30.具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是，所述路基施工设备安全隐患风险来源包括：混凝土厂拌设备、混凝土搅拌机设备和混凝土运输及输送设备；
31.所述路基施工过程中的人为风险来源包括：施工工艺问题、材料供应问题、安全防范意识不足等；
32.所述路基施工过程中的自然风险来源包括：不利的水文地质条件、台风、地震、洪水、自然风化及腐蚀等；
33.所述路基施工过程中的社会风险来源包括：政策影响、合同条款不严谨等；
34.所述路面施工设备安全隐患风险来源包括：沥青路面摊铺施工设备、混凝土厂拌设备、混凝土搅拌机设备和混凝土运输及输送设备；
35.所述路面施工过程中的人为风险来源包括：施工工艺问题、材料供应问题、安全防范意识不足等。
36.所述路面施工过程中的自然风险来源包括：不利的水文地质条件、台风、地震、洪水、自然风化及腐蚀等；
37.所述路面施工过程中的社会风险来源包括：政策影响、合同条款不严谨等；
38.所述桥涵施工设备安全隐患风险来源包括：氧气焊割设备、轮砂切割机、钢筋加工设备、电焊机设备、预应力张拉设备、连续钢构挂篮施工设备、龙门吊塔吊设备、汽车吊设
备、架桥机、模板、灌注桩开挖成孔设备、电气设备及控制元件、运输梁设备、卷扬机设备；
39.所述桥涵施工过程中的人为风险来源包括：施工工艺问题、材料供应问题、安全防范意识问题等。
40.所述桥涵施工过程中的自然风险来源包括：不利的水文地质条件、台风、地震、洪水、自然风化及腐蚀等。
41.所述桥涵施工过程中的社会风险来源包括：政策影响、合同条款不严谨等。
42.其它步骤及参数与具体实施方式一相同。
43.具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一或二不同的是，所述路基施工设备安全隐患风险来源包括：混凝土厂拌设备、混凝土搅拌机设备和混凝土运输及输送设备；具体过程为：
44.混凝土厂拌设备风险来源包括：空气压缩机布置在控制室下方，存在储气罐意外爆炸隐患；级配料斗架体与上斜坡间固定不牢，存在装载机意外失控隐患、冷给料传送带和转动部件等的意外伤人隐患；高空作业设备坠物隐患；混凝土搅拌机设备风险来源包括：皮带轮和传动轮缺少防护措施、搅拌机因临时用电不规范导致的漏电隐患；混凝土运输及输送设备风险来源包括：高压线路下作业，作业人员在臂架工作范围内停留；混凝土搅拌车违反交通规则：速度(超速行驶)、转弯半径(转弯半径小)、停车地点不符合安全要求等；
45.混凝土输送泵垂直输送管前带逆止阀的水平管长度小于规定，拆卸管道清洗前未采取反抽法消除输送管压；
46.所述路面施工设备安全隐患风险来源包括：沥青路面摊铺施工设备、混凝土厂拌设备、混凝土搅拌机设备和混凝土运输及输送设备；具体过程为：
47.沥青路面摊铺施工设备风险来源包括：作业人员穿梭压路机交叉作业的碾压区；运输沥青混合料的翻斗车在弯道侧超高路段作业时，存在重心偏移过大而倾覆的风险；在摊铺机与压路机一前一后连续工作中，当摊铺机暂停作业时，若熨平板及其后有人员站立，而压路机仍在继续碾压作业，会存在意外伤人风险；混凝土厂拌设备风险来源包括：空气压缩机布置在控制室下方，存在储气罐意外爆炸隐患；级配料斗架体与上斜坡间固定不牢，存在装载机意外失控隐患、冷给料传送带和转动部件等的意外伤人隐患；高空作业设备坠物隐患；混凝土搅拌机设备风险来源包括：皮带轮和传动轮缺少防护措施、搅拌机因临时用电不规范导致的漏电隐患；混凝土运输及输送设备风险来源包括：高压线路下作业，作业人员在臂架工作范围内停留；混凝土搅拌车违反交通规则：速度(超速行驶)、转弯半径(转弯半径小)、停车地点不符合安全要求等；混凝土输送泵垂直输送管前带逆止阀的水平管长度小于规定，拆卸管道清洗前未采取反抽法消除输送管压；
48.所述桥涵施工设备安全隐患风险来源包括：氧气焊割设备、轮砂切割机、钢筋加工设备、电焊机设备、预应力张拉设备、连续钢构挂篮施工设备、龙门吊塔吊设备、汽车吊设备、架桥机、模板、灌注桩开挖成孔设备、电气设备及控制元件、运输梁设备、卷扬机设备；具体过程为：
49.氧气焊割设备风险来源包括：氧气焊割设备可能存在氧气焊割作业现场的乙炔瓶与氧气瓶未保持安全距离的隐患；氧气焊割设备的氧气管、乙炔管老化等；轮砂切割机风险来源包括：轮砂切割机的皮带轮无防护罩或砂轮切割机违规使用风险；钢筋加工设备风险来源包括：钢筋加工设备可能存在盘片及皮带轮无防护措施的风险；电焊机设备风险来源
包括：电焊机设备可能存在电源接线盒缺失、接线头不规范、壳体损坏等的风险；预应力张拉设备风险来源包括：预应力张拉设备可能存在施工作业现场未按规定设置安全防护挡板等风险；连续钢构挂篮施工设备风险来源包括：设计、加工及安全使用方案存在疏漏，挂篮设备临边防护不符合相关要求，混凝土浇筑施工预埋件错位、违规焊接搭接等；龙门吊、塔吊设备风险来源包括：龙门吊、塔吊可能存在吊篮违规载人、冒险作业的风险；汽车吊风险来源包括：钢丝绳出现断丝、断股或磨损超过规定；作业地面不平整、不坚实，支腿未采用垫木支垫牢靠，吊篮违规使用等。架桥机风险来源包括：架桥机质量不合格、安装及维修不符合规范，施工期间未进行登记及定期检查，操作人员未取得资格证书，支腿倾覆等；模板使用过程中可能存在支模时施工人员在临边或悬空作业时冒险作业的风险；灌注桩开挖成孔设备风险来源包括：在设备运转、移位、维护等过程中，作业人员操作不当；电气设备及控制元件故障，线路老化、绝缘破损、地面潮湿等；运输梁设备风险来源包括：梁体在运输车上放置的稳定性，以及运输车制动时的可靠性；卷扬机设备风险来源包括：钢丝绳出现断丝、断股、干磨现象；底座固定不牢靠，稳定性差；卷扬机刹车带磨损，刹车机构可靠性差，存在作业失控隐患；简易吊装用卷扬机，存在用电及机构失效安全隐患等。
50.其它步骤及参数与具体实施方式一或二相同。
51.具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一至三之一不同的是，所述步骤二中进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素调查；具体过程为：
52.步骤二一、改扩建高速公路道路施工作业风险调查问卷设计与发放；具体为：
53.为了量化改扩建高速公路道路施工作业风险，基于改扩建施工期施工作业风险源识别，采用麦客crm问卷调查系统分别设计了路基施工、路面施工、桥涵施工作业风险因素调查问卷，如图2所示，并对“京哈高速公路哈尔滨至拉林河段改扩建工程”项目办工程部、安全部、后勤部、财务部、质量监理部及各标段(桥标、路面标、路基标)施工管理人员进行了问卷发放与调查；如图3a、3b、3c、4a、4b、4c、4d、5a、5b、5c、5d、5e所示，此调查问卷题目共分为四部分：施工过程中的人为风险、施工过程中的自然风险、施工设备风险、路基施工过程中的社会风险，问卷中人为风险和社会风险因问题较少，因此划分至一个模块，如表1、表2、表3所示。问卷旨在采集调查对象对路基施工、路面施工、桥涵施工过程中各种常见风险因素发生可能性的判定，每道题打分范围为1
‑
10分，1分表示不可能发生，10分表示一定会发生；
54.步骤二二、改扩建高速公路道路施工作业风险调查问卷回收与统计；具体为：通过麦客crm问卷调查系统对路基施工、路面施工、桥涵施工作业风险因素调查问卷进行回收；其中，路基施工作业风险因素调查问卷共发放185份，有效反馈64份；路面施工作业风险因素调查问卷共发放156份，有效反馈98份；桥涵施工作业风险因素调查问卷共发放341份，有效反馈90份。通过麦客crm问卷调查系统对路基施工、路面施工、桥涵施工作业风险调查问卷进行初步统计，得到各风险因素的平均分，见表1～表3；
55.表1路基施工作业风险调查数据统计
[0056][0057]
表2路面施工作业风险调查数据统计
[0058]
[0059][0060]
表3桥涵施工作业风险调查数据统计
[0061]
[0062][0063]
其它步骤及参数与具体实施方式一至三之一相同。
[0064]
具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一至四之一不同的是，所述步骤三中进行改扩建高速公路道路施工作业风险量化；具体过程为：
[0065]
基于步骤二路基、路面、桥涵施工作业调查问卷得到各风险影响因素的平均分，对改扩建高速公路道路施工作业风险量化，得到各基本事件的发生概率；具体过程为：
[0066]
基于改扩建高速公路道路施工作业风险因素调查数据，对路基施工、路面施工、桥涵施工作业风险进行量化，得到各基本事件的发生概率；所述各基本事件为各风险因素；所述各基本事件的发生概率的计算过程为：
[0067]
假设某基本事件的平均分为i分，则该基本事件的发生概率表示为(i
‑
1)/9
×
10。
[0068]
路基施工作业风险量化：基于路基施工作业风险因素调查数据，对路基施工作业风险进行量化，得到各基本事件的发生概率，见表4。
[0069]
表4路基施工作业风险因素基础概率
[0070][0071][0072]
路面施工作业风险量化：基于路面施工作业风险因素调查数据，对路面施工作业风险进行量化，得到各基本事件的发生概率，如表5所示。
[0073]
表5路面施工作业风险影响因素基础概率
[0074][0075][0076]
桥涵施工风险量化：基于桥涵施工作业风险因素调查数据，对桥涵施工作业风险进行量化，得到各基本事件的发生概率，见表6。
[0077]
表6桥涵施工作业风险影响因素基础概率
[0078][0079]
其它步骤及参数与具体实施方式一至四之一相同。
[0080]
具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一至五之一不同的是，所述步骤四中进行改扩建高速公路道路施工作业风险模型构建与分析，见图6；具体包括：
[0081]
改扩建高速公路路基施工作业风险模型构建与分析；
[0082]
改扩建高速公路路面施工作业风险模型构建与分析；
[0083]
改扩建高速公路桥涵施工作业风险模型构建与分析。
[0084]
其它步骤及参数与具体实施方式一至五之一相同。
[0085]
具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一至六之一不同的是，所述改扩建高速公路道路施工作业风险模型构建与分析的具体过程为：
[0086]
(1)改扩建高速公路道路施工作业风险模型构建：
[0087]
基于改扩建高速公路路基施工作业风险因素识别和调查(步骤一和步骤二)，将改扩建高速公路路基施工作业风险作为顶上事件，将路基施工设备安全隐患、路基施工过程中的人为风险、路基施工过程中的自然风险、路基施工过程中的社会风险这4方面因素作为中间事件，将识别的各风险因素作为基本事件，建立改扩建高速公路路基施工作业风险故障树模型；
[0088]
基于改扩建高速公路路面施工作业风险因素识别和调查，将改扩建高速公路路面施工作业风险作为顶上事件，将路面施工设备安全隐患、路面施工过程中的人为风险、路面施工过程中的自然风险、路面施工过程中的社会风险这4方面因素作为中间事件，将识别的各风险因素作为基本事件，建立改扩建高速公路路面施工作业风险故障树模型；
[0089]
基于改扩建高速公路桥涵施工作业风险因素识别和调查，将改扩建高速公路桥涵施工作业风险作为顶上事件，将桥涵施工设备安全隐患、桥涵施工过程中的人为风险、桥涵施工过程中的自然风险、桥涵施工过程中的社会风险这4方面因素作为中间事件，将识别的各风险因素作为基本事件，建立改扩建高速公路桥涵施工作业风险故障树模型；
[0090]
(2)改扩建高速公路道路施工作业风险故障树模型分析方法；
[0091]
故障树模型分析包括定性分析和定量分析：
[0092]
定性分析是通过故障树的结构函数，求解其最小割集，确定顶上事件所有可能的发生路径(即事故链)。最小割集是导致顶上事件发生的最低限度的基本事件集合，可通过行列法、布尔代数化简法、矩阵法等进行求解。
[0093]
对故障树模型进行定性分析，求解最小割集，确定顶上事件所有的事故链；具体过程为：
[0094]
列出故障树模型的结构函数：
[0095]
假设故障树有n个相互独立的基本事件，x
i
为第i个基本事件，y
i
是x
i
状态变量，仅取1值或0值，分别表示基本事件x
i
发生或不发生；各基本事件取不同的状态，顶上事件的状态也随之变化，即顶上事件的发生与否由各基本事件的状态所决定。若取尽所有基本事件的所有状态y
i
，则含有n个相互独立的基本事件的故障树模型的结构函数表示为：
[0096][0097]
式中：φ(x)为故障树模型的结构函数；p为基本事件的状态组合序号，p＝20,21,
…
,2
n
；φ
p
(x)为第p个基本事件的状态组合所对应的顶上事件的状态值，取1值或0值；x为由n个相互独立的基本事件组成的向量，x＝(x1,x2,
…
,x
n
)；n取值为正整数，i＝1,2,
…
,n；
[0098]
采用布尔代数法对含有n个相互独立的基本事件的故障树模型的结构函数进行化简，得到故障树的最小割集，即确定顶上事件所有的事故链，完成故障树模型的定性分析；
[0099]
所述最小割集为导致顶上事件发生的最低限度的基本事件的集合；
[0100]
故障树的定量分析可分为自顶上事件至基本事件、自基本事件至顶上事件2种定量分析方法；
[0101]
对故障树模型进行自顶上事件至基本事件的定量分析，得到改扩建高速公路道路
施工作业风险发生的主要事故成因链；
[0102]
对故障树模型进行自基本事件至顶上事件的定量分析，得到第二层中间事件的发生概率，并进行归一化处理。
[0103]
其它步骤及参数与具体实施方式一至六之一相同。
[0104]
具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一至七之一不同的是，所述对故障树模型进行自顶上事件至基本事件的定量分析，得到改扩建高速公路道路施工作业风险发生的主要事故成因链；具体过程为：
[0105]
自顶上事件至基本事件的定量分析即计算每条事故链(最小割集)的发生概率，事故链每层事件的条件概率相乘即为该条事故链的概率(也就是每个最小割集的发生概率)；具体计算公式为：
[0106][0107]
式中：q
r
为最小割集r的发生概率；为故障树模型第j层第m个事件对最小割集r的影响概率(即条件概率)；h为最小割集r中包含的故障树模型事件总层数；l
j
为最小割集r包含的故障树模型第j层事件总数；
[0108]
由于仅有改扩建施工期施工作业风险的发生可能性数据，因此定义某一中间事件或基本事件的条件概率为该事件基础概率与该层所有事件基础概率和之比；
[0109]
将事故链按概率从大到小进行排序，筛选出累计概率达到70％时所对应的完整事故链作为改扩建高速公路道路施工作业风险发生的主要原因链。
[0110]
其它步骤及参数与具体实施方式一至七之一相同。
[0111]
具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一至八之一不同的是，所述对故障树模型进行自基本事件至顶上事件的定量分析，得到第二层中间事件的发生概率；具体过程为：
[0112]
自基本事件至顶上事件的定量分析是根据基本事件的发生概率层层求解出顶上事件的发生概率。本文采用最小割集法进行顶上事件概率计算，如果最小割集间没有重复的基本事件，则顶上事件的概率为：
[0113][0114]
式中：g为顶上事件的概率；q
i
为第i个基本事件的概率；r为最小割集的序数；k为最小割集的个数；k
r
为第r个最小割集；所述第i个基本事件的概率q
i
为基本事件x
i
对应的事故数在总事故数中的占比。
[0115]
如果最小割集间有重复的基本事件，则顶上事件的概率为：
[0116][0117]
式中：s为最小割集的序数；k
s
为第s个最小割集；s、r取值为正整数。
[0118]
对故障树模型进行自基本事件至项上事件的定量分析，是计算顶上事件的发生概
率。由于本方法数据统计时的基本事件概率是以满足道路施工事故为前提的，这样推算的顶上事件发生概率会接近1或等于1，没有实际意义。因此本文采用自基本事件至项上事件的定量分析用于推算第二层中间事件的发生概率，探究导致顶上事件发生的各中间事件发生概率的占比。
[0119]
其它步骤及参数与具体实施方式一至八之一相同。
[0120]
具体实施方式十：本实施方式基于多事件链原理的改扩建高速公路道路施工作业风险防控方法用于根据具体实施方式一至具体实施方式九得到的基于多事件链原理的改扩建高速公路道路施工作业风险识别结果制定事故预防对策与措施。
[0121]
采用以下实施例验证本发明的有益效果：
[0122]
实施例一：
[0123]
步骤一：进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素识别与分类；步骤二：进行改扩建高速公路道路施工作业风险因素调查；步骤三：进行改扩建高速公路道路施工作业风险量化；步骤四：进行改扩建高速公路路基、路面、桥涵工程施工作业风险模型构建与分析；
[0124]
(1)路基施工作业风险模型构建与分析
[0125]
1)路基施工作业故障树构建
[0126]
基于路基施工作业风险因素识别和调查，将改扩建施工期路基施工作业风险作为顶上事件，将路基施工设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素作为中间事件，由上至下层层分析引起事故风险的基本事件及其逻辑关系，建立改扩建施工期路基施工作业风险的故障树。
[0127]
2)路基施工作业故障树分析
[0128]
a)定性分析
[0129]
改扩建施工期路基施工作业风险的结构函数：
[0130]
采用布尔代数法化简可得：
[0131][0132]
路基施工作业故障树的一阶最小割集有：{x1}、{x2}、{x3}、{x4}、{x5}、{x6}、{x7}、{x8}、{x9}、{x
10
}、{x
11
}、{x
12
}；路基施工作业故障树的二阶最小割集有：{x
18
，x
13
}、{x
18
，x
14
}、{x
18
，x
15
}、{x
18
，x
16
}、{x
18
，x
17
}。改扩建施工期路基施工作业故障树共有17个最小割集，即路基施工作业风险的发生路径(事故链)有17条，且最小割集的基本事件个数较少，说明事故较易发生，风险较高。
[0133]
b)自顶上事件至基本事件的定量分析
[0134]
自顶上事件至基本事件的定量分析是计算每条事故链的发生概率。每条事故链概率的确定需要确定每层事件的条件概率，且对于某一中间事件，其下层事件的概率和为1。据此，基于路基施工作业风险影响因素基础概率，求得每层事件的条件概率，数值见图7。根据公式(2)计算得到路基施工作业风险的事故链概率值并降序排列，如表7所示，并找到发生概率较高的7条事故链见图7。
[0135]
表7路基施工作业风险的事故链及其概率
[0136][0137]
观察表7中事故链的概率值，取累计概率70％的事故链，但是发现17条事故链的发生概率大小相差不明显，因此取概率较高的前7条事故链作说明，分别为：
[0138]
事故链1：g2(自然因素)
→
x7(台风)；事故链2：g2(自然因素)
→
x
10
(洪水)；事故链3：g2(自然因素)
→
x9(水文地质条件)；事故链4：g2(自然因素)
→
x6(地震)；事故链5：g4(人为因素)
→
g6，x
18
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g7，x
18
(混凝土运输及输送安全隐患+监管不到位)
→
x
13
，x
18
(混凝土泵车作业不平整、支腿未采用垫木支垫牢靠+监管不到位)；事故链6：g4(人为因素)
→
g6，x
18
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g7，x
18
(混凝土运输及输送安全隐患+监管不到位)
→
x
14
，x
18
(高压线路下工作时、作业人员在臂架范围内停留+监管不到位)；事故链7：g4(人为因素)
→
g6，x
18
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g7，x
18
(混凝土运输及输送安全隐患+监管不到位)
→
x
15
，x
18
(混凝土搅拌车违反交通规则、超速行驶、转弯半径小、停车地点不符合安全要求等+监管不到位)。
[0139]
c)自基本事件至顶上事件的定量分析
[0140]
自基本事件至顶上事件的定量分析用于计算顶上事件的发生概率。由于仅有路基施工作业风险的发生可能性数据，推算时顶上事件的发生概率会等于1或接近1，结果没有意义，因此推算至第二层中间事件的发生概率，探究路基施工设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素这4个风险因素的占比。
[0141]
基于路基施工作业风险影响因素的基础概率(见表4)，根据公式(3)(4)计算得路基施工设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素的占比分别为32.33％、34.27％、6.12％、2.11％。归一化处理后，四者的占比分别为43.20％、45.80％、8.18％、2.82％。
[0142]
(2)路面施工作业风险模型构建与分析
[0143]
1)路面施工作业故障树构建
[0144]
基于路面施工作业风险因素识别和调查，将改扩建施工期路面施工作业风险作为顶上事件，将路面施工设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素作为中间事件，由上至下层层分析引起事故风险的基本事件及其逻辑关系，建立改扩建施工期路面施工作业风险的子故障树。
[0145]
2)路面施工作业故障树分析
[0146]
a)定性分析
[0147]
改扩建施工期路面施工作业风险的结构函数：
[0148]
采用布尔代数法化简可得：
[0149][0150]
采用布尔代数法化简可得：
[0151]
路面施工作业故障树的一阶最小割集有：{x1}、{x2}、{x3}、{x4}、{x5}、{x6}、{x7}、{x8}、{x9}、{x
10
}、{x
11
}、{x
12
}；路面施工作业故障树的二阶最小割集有：{x
21
，x
13
}、{x
21
，x
14
}、{x
21
，x
15
}、{x
21
，x
16
}、{x
21
，x
17
}、{x
21
，x
18
}、{x
21
，x
19
}、{x
21
，x
20
}。改扩建施工期路面施工作业故障树最小割集共有20个，即路面施工作业风险的发生路径(事故链)有20条，且最小割集的基本事件个数较少，说明事故较易发生，风险较高。
[0152]
b)自顶上事件至基本事件的定量分析
[0153]
基于路面施工作业风险因素基础概率，求得每层事件的条件概率，数值见图8。根据公式(2)计算得到路面施工作业风险的事故链概率值并降序排列，如表8所示，并找到发生概率较高的6条事故链见图8。
[0154]
表8路面施工作业的事故链及其概率
[0155][0156][0157]
观测表8中的事故链概率值，发现20条事故链的发生概率相差不大，因此取概率较高的前6条事故链说明，分别为：
[0158]
事故链1：g4(人为因素)
→
g6，x
21
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g7，x
21
(沥青路面摊铺施工隐患+监管不到位)
→
x
15
，x
21
(摊铺机暂停作业时熨平板及其后边站立人员、而压路机仍在继续碾压作业、存在意外伤人风险+监管不到位)；事故链2：g4(人为因素)
→
g6，x
21
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g8，x
21
(混凝土运输及输送隐患+监管不到位)
→
x
19
，x
21
(混凝土输送泵垂直输送管前带逆止阀的水平管长度小于规定、拆卸管道清洗前未采取反抽法消除输送管压+监管不到位)；事故链3：g4(人为因素)
→
g6，x
21
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g8，x
21
(混凝土运输及输送隐患+监管不到位)
→
x
17
，x
21
(高压线路下作业，作业人员在臂架工作范围内停留+监管不到位)；事故链4：g4(人为因素)
→
g6，x
21
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
x
13
，x
21
(混凝土搅拌机临时用电不规范+监管不到位)；事故链5：g4(人为因素)
→
g6，x
21
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g7，x
21
(沥青路面摊铺施工隐患+监管不到位)
→
x
14
，x
21
(作业人员穿梭压路机交叉作业的碾压区+监管不到位)；事故链6：g4(人为因素)
→
g6，x
21
(工作人员安全意识问题+监管不到位)
→
g8，x
21
(混凝土运输及输送隐患+监管不到位)
→
x
18
，x
21
(混凝土搅拌车违反交通规则，超速行
驶、转弯半径小、停车地点不符合安全要求等+监管不到位)。
[0159]
c)自基本事件至顶上事件的定量分析
[0160]
基于路面施工作业风险影响因素的基础概率(见表5)，根据公式(3)(4)计算得路面施工设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素的占比分别为74.96％、53.06％、35.65％、21.58％。归一化处理后，四者的占比分别为40.46％、28.64％、19.24％、11.65％。
[0161]
(3)桥涵施工作业风险模型构建与分析
[0162]
1)桥涵施工作业故障树构建
[0163]
基于桥涵施工作业风险因素识别和调查，将改扩建施工期桥涵施工作业风险作为顶上事件，将桥涵施工设备安全隐患、人为因素、自然因素、社会因素作为中间事件，由上至下层层分析引起事故风险的基本事件及其逻辑关系，建立改扩建施工期桥涵施工作业风险的子故障树。
[0164]
2)桥涵施工作业风险故障树分析
[0165]
a)定性分析
[0166]
改扩建施工期桥涵施工作业风险结构函数：
[0167]
采用布尔代数法化简可得：
[0168][0169]
桥涵施工作业故障树的一阶最小割集有：{x1}、{x2}、{x3}、{x4}、{x5}、{x6}、{x7}、{x8}、{x9}、{x
10
}、{x
11
}、{x
12
}、{x
13
}、{x
14
}、{x
15
}、{x
27
}、{x
28
}、{x
29
}、{x
30
}、{x
31
}、{x
32
}、{x
33
}；桥涵施工作业故障树的二阶最小割集有：{x
16
，x
18
}、{x
16
，x
19
}、{x
16
，x
20
}、{x
16
，x
21
}、{x
16
，x
22
}、{x
16
，x
23
}、{x
16
，x
24
}、{x
16
，x
25
}、{x
16
，x
26
}、{x
17
，x
18
}、{x
17
，x
19
}、{x
17
，x
20
}、{x
17
，x
21
}、{x
17
，x
22
}、{x
17
，x
23
}、{x
17
，x
24
}、{x
17
，x
25
}、{x
17
，x
26
}。
[0170]
改扩建施工期桥涵施工作业故障树最小割集共有40个，即桥涵施工作业风险的发生途径(事故链)有40条，发生途径多，且最小割集的基本事件个数多个数较少，事故较易发生，风险较高。
[0171]
b)自顶上事件至基本事件的定量分析
[0172]
基于桥涵施工作业风险因素基础概率，求得每层事件的条件概率，数值见图9。根据公式(2)计算得到桥涵施工作业风险的事故链概率值并降序排列，如表9所示，并找到发生概率较高的6条事故链见图9。
[0173]
表9桥涵施工作业的事故链及其概率
[0174][0175]
观测表9中事故链的概率值，发现40条事故链的发生概率相差不大，因此取概率较高的前6条事故链作说明，分别为：
[0176]
事故链1：g1(设备安全隐患)
→
g7(卷扬机安全隐患)
→
x
11
(用电及机构失效等安全隐患)；事故链2：g1(设备安全隐患)
→
x
12
(电焊机设备壳体损坏)；事故链3：g1(设备安全隐患)
→
x9(灌注桩设备元件故障、线路老化等)；事故链4：g1(设备安全隐患)
→
g7(卷扬机)
→
x
10
(刹车带磨损)；事故链5：g1(设备安全隐患)
→
x5(空气压缩机皮带轮无防护罩)；事故链6：g1(设备安全隐患)
→
g5(氧气焊割设备)
→
x2(气瓶沾染油污)。
[0177]
c)自基本事件至顶上事件的定量分析
[0178]
根据桥涵施工作业风险影响因素的基础概率(见表6)，由公式(3)(4)计算得设备安全隐患、人为因素、自然因素、社会因素的占比分别为97.05％、32.20％、55.06％、31.85％。归一化处理后，四者的占比分别为44.90％、14.90％、25.47％、14.73％。
[0179]
基于对改扩建高速公路道路施工期路基、路面、桥涵施工作业故障树的构建与分析，得到改扩建高速公路道路施工作业风险分析的结论；具体过程为：
[0180]
(1)路基施工作业风险分析结论
[0181]
基于路基施工作业风险分析，得到诱发路基施工作业风险的设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素4个方面的占比分别为43.20％、45.80％、8.18％、2.82％，其中自然因素和路基设备安全隐患的比例较高，均超过了40％。
[0182]
此外，路基施工作业事故链共有17条，其概率较高的主要风险诱因有：
[0183]
风险诱因1：由于台风、洪水、不利的水文地质条件、地震等自然因素导致的路基施
工作业困难，施工安全风险较大。风险诱因2：由于工作人员安全意识欠缺，导致在混凝土运输及输送过程中，出现混凝土泵车作业不平整，支腿未采用垫木支垫牢靠等问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路基施工作业出现安全隐患。风险诱因3：由于工作人员安全意识欠缺，导致在混凝土运输及输送过程中，出现高压线路下工作时，作业人员在臂架范围内停留的情况，加之监管不到位等人为因素，造成了路基施工作业出现安全隐患。风险诱因4：由于工作人员安全意识欠缺，导致在混凝土运输及输送过程中，出现混凝土搅拌车违反交通规则、超速行驶、停车地点不符合安全要求等问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路基施工作业出现安全隐患。
[0184]
(2)路面施工作业风险分析结论
[0185]
基于路面施工作业风险分析，得到诱发路面施工作业风险的设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素4个方面的占比分别为40.46％、28.64％、19.24％、11.65％，其中自然因素和路面设备安全隐患因素总占比接近70％。
[0186]
此外，路面施工作业事故链共有20条，其概率较高的主要风险诱因有：
[0187]
风险诱因1：由于工作人员安全意识欠缺，导致在沥青路面摊铺作业中，摊铺机暂停作业时熨平板及其后边有人员站立，而压路机仍在继续碾压作业，加之监管不到位等人为因素，造成了路面施工作业伤人风险。风险诱因2：由于工作人员安全意识欠缺，导致在混凝土运输和输送作业中，存在混凝土输送泵垂直输送管前带逆止阀的水平管长度小于规定，拆卸管道清洗前未采取反抽法消除输送管压的问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路面施工作业出现安全隐患。风险诱因3：由于工作人员安全意识欠缺，导致在混凝土运输和输送作业中，存在工作人员在高压线路下作业时停留在臂架工作范围内的问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路面施工作业出现安全隐患。风险诱因4：由于工作人员安全意识欠缺，导致存在混凝土搅拌机临时用电不规范的问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路面施工作业出现安全隐患。风险诱因5：由于工作人员安全意识欠缺，导致在沥青路面摊铺作业时，存在作业人员穿梭交叉作业的碾压区的问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路面施工作业出现安全隐患。风险诱因6：由于工作人员安全意识问题，导致在混凝土运输及输送过程中，存在混凝土搅拌车违反交通规则、停车地点不符合安全要求等问题，加之监管不到位等人为因素，造成了路面施工作业出现安全隐患。
[0188]
(3)桥涵施工作业风险分析结论
[0189]
基于桥涵施工作业风险分析，得到诱发桥涵施工作业风险的设备安全隐患、自然因素、社会因素、人为因素4个方面的占比分别为44.90％、25.47％、14.73％、14.90％，其中自然因素和桥涵设备安全隐患因素总占比接近70％。
[0190]
此外，桥涵施工作业事故链共有40条，其概率较高的主要风险诱因有：
[0191]
风险诱因1：卷扬机用电及机构失效、刹车带磨损等设备安全问题引发的桥梁施工作业安全风险。风险诱因2：电焊机设备壳体损坏等设备安全问题引发的桥梁施工作业安全风险。风险诱因3：灌注桩设备元件故障、线路老化等设备安全问题引发的桥梁施工作业安全风险。风险诱因4：空气压缩机皮带轮无防护罩等设备安全问题引发的桥梁施工作业安全风险。风险诱因5：气瓶沾染油污等氧气焊割设备安全问题引发的桥梁施工作业安全风险。
[0192]
所述基于高速公路改扩建施工期路基、路面、桥涵施工作业风险分析结论，得到高速公路改扩建施工期施工作业路基、路面、桥涵施工作业的事故预防对策与措施；具体过程
为：
[0193]
(1)路基施工作业事故预防对策及措施
[0194]
1)路基施工作业事故预防对策
[0195]
根据路基施工作业风险分析与总结，提出以下事故预防对策：
[0196]
对策1：做好恶劣天气应急管理预案，完善安全施工作业流程与规定。对策2：增强工作人员安全生产意识，加强安全教育培训，建立健全路基施工设备(如混凝土厂拌设备、混凝土泵车等)的安全操作规范和注意事项。对策3：加强现场监管是控制风险的有力措施，应严格监督路基施工作业，减少施工作业事故风险。
[0197]
2)路基施工作业事故预防措施
[0198]
针对路基施工作业的主要事故链，提出以下具体安全改善措施：
[0199]
措施1：加强工作人员安全意识和现场监管力度，杜绝混凝土泵车作业不平整、支腿未采用垫木支垫牢靠的情形出现。措施2：加强工作人员安全意识和现场监管力度，当在高压线路下工作时，严禁施工人员在臂架范围内停留。措施3：加强工作人员安全意识和现场监管力度，严禁混凝土搅拌车违超速行驶、小半径转弯及违规停车。
[0200]
(2)路面施工作业事故预防对策及措施
[0201]
1)路面施工作业事故预防对策
[0202]
对策1：按照规范做好恶劣天气应急管理预案，完善恶劣天气安全施工作业流程与规定。对策2：增强工作人员安全生产意识，加强安全教育培训，建立健全路基施工设备(如沥青摊铺设备、混凝土厂拌设备等)的安全操作规范和注意事项。对策3：加强现场监管是控制风险的有力措施，应严格监督路面施工作业，减少施工作业事故风险。
[0203]
2)路面施工作业事故预防措施
[0204]
针对路面施工作业的主要事故链，提出以下具体安全改善措施：
[0205]
措施1：加强工作人员安全意识和现场监管力度，在压路机仍在继续碾压作业时，严禁人员在熨平板及其后边站立。措施2：按照规范对混凝土输送泵带止水阀的水平管长度进行定期检查，规范和监督管道清洗流程。措施3：加强工作人员安全意识和现场监管力度，当在高压线路下作业时，禁止施工人员在臂架工作范围内停留。措施4：加强工作人员安全意识和现场监管力度，规范搅拌机等设备的临时用电制度。措施5：加强工作人员安全意识和现场监管力度，避免沥青摊铺作业时，作业人员穿梭于压路机交叉作业的碾压区。措施6：施工作业区配备完善且符合安全要求的停车场地。
[0206]
(3)桥涵施工作业事故预防对策及措施
[0207]
1)桥涵施工作业事故预防对策
[0208]
对策1：按照规范做好恶劣天气应急管理预案，完善恶劣天气安全施工作业流程与规定。对策2：增强工作人员安全生产意识，加强安全教育培训，建立健全路基施工设备(如卷扬机、电焊机、氧气焊割设备等)的安全操作规范和注意事项。对策3：加强现场监管是控制风险的有力措施，应严格监督路面施工作业，减少施工作业事故风险。
[0209]
2)桥涵施工作业事故预防措施
[0210]
针对桥梁施工作业的主要事故链，提出以下具体安全改善措施：
[0211]
措施1：卷扬机定期进行设备检查，确保用电及刹车带等能安全使用。措施2：电焊机设备定期进行壳体检查，若有损坏，及时报备、维修。措施3：灌注桩定期进行设备检查，确
保设备元件、线路等能安全使用。措施4：空气压缩机定期设备检查，确保皮带轮防护罩能有效防护，若有损坏，及时报备、维修。措施5：氧气焊接设备定期进行检查，及时清理气瓶油污，保证焊接安全。
[0212]
本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，本领域技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。