高速公路高边坡施工安全总体风险评估方法_吴忠广

第24卷第12期2014年12月中国安全科学学报China Safety Science JournalVol．24No．12Dec．2014高速公路高边坡施工安全总体风险评估方法*吴忠广1工程师王海燕1高级工程师陶连金2教授李然1（1交通运输部科学研究院交通工程检测中心，北京1000132北京工业大学岩土与地下工程研究所，北京100124）学科分类与代码：6208015（公共安全风险评估与规划）中图分类号：X913.4文献标志码：A 【摘要】为实现高速公路高边坡施工安全风险分级管理，有效规避施工安全事故，提出高边坡施工安全总体风险评估方法。

首先根据高边坡施工安全管理失误传递路径确定施工安全风险传递路径，开展风险源辨识分析，构建高边坡总体风险评估指标体系，建立总体风险评估模型。

基于蒙特卡洛随机抽样技术，运用K－S检验方法对指标权重总体分布进行有效检验，在给定置信区间下划分总体风险等级。

结合试点工程修正风险等级阈值，并通过湖北省某高速公路高边坡实例予以验证。

研究结果表明，在掌握实际高边坡工程现场数据的情况下，用该方法能获得较好的风险评估结果。

【关键词】高速公路；高边坡；风险评估；蒙特卡洛抽样；K－S检验；风险等级Method for general risk assessment of expressway high slope in construction safetyWU Zhong-guang1WANG Hai-yan1TAO Lian-jin2LI Ran1（1Traffic Engineering Test Center，China Academy of Transportation Sciences，Beijing100013，China 2Institute of Geotechnical and Underground Engineering，Beijing University of Technology，Beijing100124，China）Abstract：In order to achieve hierarchical management of expressway high slope construction safety risk and effectively avoid construction accidents，a method for general risk assessment of high slope in construc-tion safety was worked out．Firstly，through the transfer path for construction safety management defect，the risk transfer path of high slope was determined，which was used to identify and analyze risk factors．A risk assessment index system of general safety in high slope construction was established．A risk assess-ment model was built．The overall distribution of index weights was effectively tested by K－S method based on Monte-Carlo sampling technique．The risk grades were classified under the given confidence in-terval，which were corrected by pilot engineering practices．The method was verified by the data on a cer-tain expressway high slope construction in Hubei province．It is shown that as long as factual data on high slope under construction were obtained，better risk assessment results can be got by using the method．Key words：expressway；high slope；risk assessment；Monte-Carlo sampling；K－S method；risk grade*文章编号：1003－3033（2014）12－0124－06；收稿日期：2014－10－22；修稿日期：2014－11－250引言近年来，我国公路建设快速发展，高等级道路尤其是高速公路日益增多。

由于高速公路技术标准高，为保证线形要求，经常要在较复杂的地质条件下对开挖山体，形成大量高边坡。

高速公路高边坡具有数量多、地质条件复杂、勘察精度不足及施工速度快等特点，施工期变形破坏等事故频发，施工安全风险较高。

受我国高速公路建设起步晚、地形地质条件差异大等因素影响，高速公路高边坡施工过程中的风险控制与管理尚未形成统一的规范和标准。

如何确保高边坡工程施工过程安全，加强危险源的辨识、评估与控制，显得尤为重要。

对边坡等岩土工程对象风险的研究起始于20世纪80年代初。

Whitman ［1］介绍了风险评价在岩土工程中的应用；Staveren［2］系统总结了岩土风险管理与工程风险管理相结合的现状及发展趋势。

我国学者针对边坡工程风险的研究主要集中于边坡的稳定性、可靠性等方面［3－8］，对高边坡施工过程中的安全风险，尚未形成有效的评估方法。

笔者在广泛调研、分析［9］的基础上，建立高边坡施工安全总体风险评估指标体系，应用统计分析方法界定风险分级标准，提出高边坡施工安全总体风险评估方法。

1总体风险评估指标体系1．1施工安全风险传递路径总体风险评估是指开工前根据高边坡工程的孕险环境与致险因子，评估工程整体风险，估测其安全风险等级。

对于评估为“预测性”的，即根据高边坡工程本身固有的风险，在施工过程中可能会造成某种典型事故类型的风险程度进行量化确定。

根据事故致因理论，事故是由危险引发的，但从危险发展成为事故，要有一定的条件，并经历一个演变过程，形成施工安全管理失误传递路径［10］，如图1所示。

图1施工安全管理失误传递路径Fig．1Defect transfer path for constructionsafety management高边坡总体风险从最初的根本原因→直接原因→危险→事故→后果，风险从原因端向结果端传递，表现形式由确定的管理缺陷分化到若干不同的危险形态，最终产生后果（伤害、财产损失、环境破坏），这种从缺陷到伤害的风险传递，与危险演变的过程是一致的。

针对高速公路高边坡工程施工的特点，对高边坡施工安全管理失误传递路径进行细化，便得到了高边坡施工安全风险传递路径，如图2所示。

其中，风险从原因事件向结果事件传递，其表现形式由最初单一的、确定的管理失误（D ）分化为若干不同的危险形态（H 1，H 2，…，H n ），并导致事故发生，最终发展到多样的、程度不一的伤害（I 111，I 112，…，I nnn ）。

图2高边坡施工安全风险传递路径Fig．2Risk transfer path for construction safety ofhighway high slope从风险传递路径的最终端节点（结果事件）进行倒推，便能得到风险传递路径的起始节点（原因事件），从而确定高边坡总体风险评估的致险因子。

1．2指标体系的构建基于风险传递路径的方法，对高边坡施工中的风险源进行辨识分析［4，8］，建立了高边坡工程施工安全总体风险评估指标体系，主要考虑工程地质条件、气候条件、场地环境、边坡高度等4个评估指标，指标具体分类及赋值标准见表1。

2评估模型为确保评估指南具有应用性及推广性，目前交通行业实施的施工安全风险评估模型［11－12］相对简单。

因此，文中对高边坡工程总体风险评估指标不再赋予权重，而是根据具体指标分值的不同进行区分，评估模型见式（1）。

R =A 1+A 2+A 3+A 4（1）评估指标体系中各指标所赋分值应结合工程实际，综合考虑各种因素的影响程度而定，数值取·521·第12期吴忠广等：高速公路高边坡施工安全总体风险评估方法整数。

表1高边坡工程总体风险评估指标体系Table 1Index system of general risk assessment of high slope评估指标分类分值工程地质条件A 1=（a +b +c +d +e ）地形地貌a陡峻山坡、峡谷等险要区域3 4一般山岭区1 2地层岩性b膨胀土、冻土、湿陷性黄土等特殊特性土4粉质黏土、碎石土等3软质岩（粉砂岩、泥质页岩等）2中硬岩（白云质灰岩、石英片岩等）1地质构造c =（c 1+c 2+c 3）断裂带c 1存在断裂破碎带1 2无断裂破碎带0岩体结构c 2散体结构3碎裂结构2层状结构1优势结构面方向c 3相同或相近（顺向坡）*3 7相反（逆向坡、横向坡）1 2地下水d 地下水较丰富2 3地下水较少1不良地质e存在滑坡、危岩、崩塌与岩堆、岩溶、泥石流，采空区等不良地质情况1 2不存在不良地质情况0气候条件A 2极端气候事件（洪水、大雾、强暴雨雪等）多发及高原区域1气候条件一般0场地环境A 3施工范围内存在建（构）筑物等1施工范围内无建（构）筑物等0边坡高度A 4岩质边坡超过50m 或土质边坡大于40m 7岩质边坡40 50m 或土质边坡30 40m 5 6岩质边坡30 40m 或土质边坡20 30m 3 4岩质边坡不超过30m1 2注：*相同或相近（顺向坡）赋值时，按优势结构面与边坡坡向的不同关系可能对稳定性的影响进行判定。

3风险等级标准界定风险按照等级进行划分［13］，高边坡工程总体风险等级标准通过编制计算程序，应用蒙特卡洛抽样技术生成随机数，经统计分析后确定，抽样次数为107，得到样本频数图（图3）。

图3样本频数图Fig．3Sample frequency diagram经K －S 总体分布检验［14］结果显示，数据总体符合正态分布，其中，相关系数R 2的值为0.94，如图4所示。

图4总体风险值分布情况Fig．4Distribution of general risk assessment scores取置信度1－a 为99%，按正态分布函数，以置信区间［0，10%），［10%，60%），［60%，90%），［90%，100%）作为风险等级划分的基本区间，通过查询正态分布函数数值表［15］，可得各·621·中国安全科学学报China Safety Science Journal 第24卷2014年风险等级的阈值区间。