桥梁安全隐患分析方法

桥梁施工安全风险的识别方法

LSX-DT-QLSG2标项目经理部

摘要：结构形式、施工方法及建设条件的多样性是桥梁工程区别于其他基础设施工程的重要特征，在这三个多样性的影响下，不同桥梁建设及运营过程中存在的不确定性也千差万别，这使得桥梁工程风险的识别较为复杂，因此提出一个系统的识别方法对桥梁施工有着重大的意义。

关键词：桥梁工程；安全风险；识别方法；工程应用

Abstract: structure, construction methods and building diversity of conditions is an important feature of the bridge project is different from other infrastructure projects, under the influence of the three diversity, different bridge construction and operation of the process uncertainties vary, which makes the identification of the risk of bridge engineering is more complicated, and therefore proposed a system identification method has great significance for bridge construction.

Keywords: bridge engineering; security risks; identification method; engineering applications

1.引言

结构形式、施工方法及建设条件的多样性是桥梁工程区别于其他基础设施工程的重要特征，在这三个多样性的影响下，不同桥梁建设及运营过程中存在的不确定

性也千差万别，这使得桥梁工程风险的识别较为复杂。

桥梁工程风险识别的理论和方法还不成熟，尚处于探索研究阶段，目前常用的风险识别方法有资料法、专家调查法（头脑风暴法、德尔菲法）、核对表法、事故树法、层次分析法等，利用这些传统的单一风险识别方法，不足以实现高效、准确地识别桥梁工程的风险。从见诸于文献的报道来看，巩春领提出采用层次分析法作为桥梁施工风险识别的主要方法[1]；张杰提出利用改进的模糊层次分析方法进行风

险因素识别[2]，在保证度量准确的情况下，能够快速完成风险因素识别和半定量风险评估。为了更好地进行桥梁工程风险的识别，本文开发了公路桥梁风险事故管理系统，提出了基于资料法、事故树法和安全检查表法相结合的风险识别综合法。并以内蒙古某一级公路的一座特大桥工程风险识别为例，说明了本文提出的识别方法与系统的应用及公路桥梁风险识别的过程。

2.公路桥梁安全风险识别综合法

2.1桥梁工程安全风险识别的流程

风险辨识是风险评估的起始阶段，在这个阶段里风险评估人员要广泛的收集数据和征求意见，并在此基础上详细、透彻地分析可能存在的风险因素，进行风险类别划分，理清各风险因素及相互关系，确定评估范围。在桥梁风险评估工作中，最大的风险莫过于采用了错误的风险辨识方法，未能有效地识别所有可能的风险。风险辨识的工作进行的是否全面、深刻，将会直接影响到风险评估是否成功。

实际桥梁工程安全风险评估中风险识别的过程可分为3 个步骤：

1）风险因素普查

要进行有效的风险辨识，首先必须对桥梁工程的各方面情况有一个全面、深入的了解，如建设条件、桥梁结构型式、设计标准与技术指标、桥梁施工方法以及结构体系性能等各方面基本信息。在此基础上，深刻剖析评估对象，分析各种可能存在的风险事故，并依据类似工程的成功经验和失败教训及本工程的实际特点，普查风险因素存在的方式和部位，以确定该风险因素是否存在于评估对象中，完成普查。

2）风险因素筛选

风险因素筛选的目的是要将工程中存在但与本工程关系不大，或者说在本工程中导致风险事故发生的概率极小且该风险造成的损失又很轻微的因素及时排除在进一步的分析之外，以便专注于最重要的风险因素。采用合适的风险辨识方法，将那些可能给项目带来危害的风险因素识别出来。目前常用的风险辨识方法有资料法、专家调查法、事故树法、层次分析法等，本文提出了综合资料法、事故树法和安全检查表法进行桥梁工程风险辨识的风险辨识综合法。

3）建立风险因素清单

这是风险辨识的最后一个步骤，将识别出来的风险因素汇总，建立风险因素清单，为下一步评估做准备，逻辑清晰、简明扼要的风险因素清单，能够让风险承担者清楚地了解桥梁可能面临哪些风险。

2.2 基于公路桥梁风险事故管理系统的风险识别综合法

本文提出的风险识别综合法基于公路桥梁风险事故管理系统收集的风险事故信息，并综合运用资料法、事故树法和安全检查表法来进行桥梁工程安全风险的识别。

2.2.1 公路桥梁风险事故管理系统

对实际发生的桥梁事故特性进行统计分析及对典型事故进行剖析，是科学地、客观地进行桥梁工程风险评估的有效途径之一，是桥梁风险评估的重要基础性工作，也是桥梁风险评估理论的重要组成部分。目前国内外对桥梁事故统计研究相对较少，日本科学技术振兴机构（JST）面向社会公开了分析事故与故障等实际案例的“失败案例数据库”，该数据库共收集了48 例桥梁事故；2002 年戴彤宇建立了我国的船撞桥事故数据库，并开发了该数据库管理软件[3]；2006 年阮欣、陈艾荣等通过文献、专著、报刊、情报资料等渠道收集了国内外500 起桥梁事故资料，建立起国内首个桥梁事故数据库，并对这些数据进行了初步的统计分析[4]。但总体来说，这些数据库在一定程度上还不具备系统性、开放性、完善性，尚不能有效支撑公路桥梁风险评估理论的发展，为更好地促进风险评估的研究和应用的进步，本文开发了公路桥梁风险事故管理系统。

该系统是基于VB+ACCESS 平台的数据库系统，能够录入、检索及汇总桥梁风险事故信息，事故信息包括事故的名称、事故发生的具体日期、国家地区、事故原因、事故发生时桥梁所处生命周期的阶段、事故的详细介绍等。按不同查询条件，可以将结果以图表形式直观地显示出来，如有需要，还能够将需要的信息导出或生成报表打印。目前系统收集的事故共256 起，其中梁桥事故信息184 起，拱桥事故53 起，斜拉桥事故11 起，悬索桥事故8 起。系统将为资料法提供需要的风险事故信息。

2.2.2 资料法

资料法是指通过收集工程有关的各种文字和图表资料来识别目标工程风险的方法，适用于工程尚处于设计阶段或刚刚开工就进行风险评估的工程项目[5]。资料包括过去建设过程中的档案、记录、水文、地质、工程总结、工程验收资料、工程质量与安全事故信息，以及工程变更和施工索赔资料等。但是资料法本身具有一定

的局限性，资料的真实性、完整性和有效性影响着风险分析的结论，因而资料法一般作为辅助的风险识别方法，配合其他方法进行风险识别。

2.2.3 事故树法

事故树分析法最早由美国贝尔实验室于20 世纪60 年代在从事空间项目研究时提出的。事故树既能找到引起事故的直接原因，又能揭示事故发生的潜在原因，并能概括导致事故发生的各种风险因素。事故树分析是根据系统可能发生的事故或已经发生的事故所提供的信息，去寻找事故发生的原因。该方法在此后的运用过程中不断完善。事故树分析法主要是以树状图的形式表示所有可能引起主要时间发生的次要事件，揭示风险因素的聚集过程和个别风险事件组合可能形成的潜在风险事件[6]。在构造分析树时，被分析的风险事件在树的顶端，树的分枝是是考虑到的所有可能的风险因素，事故树是由各种事件符号和逻辑门组成的。事件符号是树的节点，逻辑门是表示相关节点之间逻辑连接关系的判别符合，逻辑门的输入连线是树的边，几种最常用的符号见[7]。

2.2.4 安全检查表法

安全检查表法是根据系统工程的分析思想，在对系统进行分析的基础上，找出所有可能存在的会导致事故的风险因素，然后以提问的方式将这些风险因素列在表格中，要求回答“是”或“否”[8]。安全检查表简明易懂，容易掌握，能很快从事故树概括的导致事故发生的各种风险因素中选出符合工程情况的风险因素。

2.3 风险识别综合法的流程

首先，利用事故管理系统收集和整理的桥梁风险事故和桥梁工程其他相关资料，运用资料法判断或推测桥梁工程可能会发生风险事故的风险因素，建立初步风险因素清单；然后运用事故树，搜索风险因素清单中引起风险事故的风险因素，作为检查表的基本检查项目，针对风险因素，结合实际工程情况，填写安全检查表，列出风险清单。基于公路桥梁风险事故管理系统的风险识别综合法的流程所示。

3 工程应用

以内蒙古某一级公路初步设计阶段的一座特大桥[9]工程运营期安全风险识别为例，来说明本文提出的识别方法和公路桥梁风险事故系统的应用及风险识别的过程。

3.1 工程概况

桥址区地形为高原地区丘陵地形，属于黄河流域，该桥跨越U 型冲沟为季节性河流，其主河沟6.5km，流域平均宽度3.0km。桥址上游478m 处建有坝高38m、坝长250m 的土坝式水库，设计洪水频率按1/100 降水发生溃坝考虑。桥址处中温带大陆气候，特点是冬季漫长而寒冷、夏季炎热而短暂，春秋气温变化剧烈。计算行车速度为100km/h，设计荷载为公路-I 级。大桥所在一级公路为当地主要交通大动脉，承担着当地煤炭、矿产及其他资源和产品外运的重任，超载问题会比较严重。

根据桥位处 U 型冲沟地形特点及地质条件，桥梁上部为（95+168+95）m 三跨预应力混凝土变截面连续刚构桥，桥梁全长为366m，桥宽33.5m，由上、下行分离的两个单箱单室箱形截面组成。下部结构采用双薄壁墩、肋台、桩基础，最大墩高44.709m。桥跨布置如所示。

3.2 基于综合法的运营期安全风险识别

3.2.1 资料法建立初步风险因素清单

资料法有利于总结和归纳风险因素，提供桥梁各个生命阶段的可能发生的风险事故。根据桥梁工程概况，利用本文开发的公路桥梁风险事故管理系统，检索系统收集的有关桥梁运营阶段的事故资料。

桥梁所跨冲沟没有通航条件，故不存在船撞事故的风险。经过分析，该桥在运营阶段可能会发生的风险事故主要有大跨径预应力混凝土梁桥开裂下挠事故、溃坝洪水冲垮桥梁事故、车辆与护栏碰撞事故、超载造成桥梁破坏甚至倒塌事故和地震导致桥梁破坏事故等，建立典型风险事故及对应的初步风险因素清单列表。

3.2.2 建立事故树模型

通过资料法建立的初步风险因素清单，将该桥在运营期间可能发生的五类事故作为事故树的五个顶事件，将各顶事件层层分解至基本事件，建立事故树模型所示。

3.2.3 编制安全检查表

将事故树模型中的基本事件作为检查表的基本检查项目，风险评估人员结合实际工程情况，判断基本检查项目是否是该桥风险因素，填写安全检查表，检查结果为“是”即确定为本桥的风险因素。

最后将确定的风险因素建立清单，因篇幅有限，风险因素清单不在文中列出。实例分析表明，本文提出的资料法、事故树法和安全检查表法的风险识别综合法具有逻辑性强（能实现高效、准确、全面的风险识别）、灵活性高（适用于桥梁工程各种风险的识别）、简明易懂、使用方便等优点。

4 结束语

风险识别工作需要有跨学科的综合知识，并需要有丰富的专业知识和实际工作经验，同时也需要对风险问题有较深入的认识。本文开发的风险事故管理系统为提出的风险识别综合法提供了基础性资料，风险识别综合法将系统统计的客观风险事故与主观的风险评估人员意见相结合，使得桥梁工程的风险识别工作更为全面、深刻。随着风险事故管理系统的进一步完善和风险评估人员经验的不断积累，风险识别的效率和准确度也将进一步提高。

[参考文献] (References)

[1] 巩春领.大跨度斜拉桥施工风险分析与对策研究[D].上海：同济大学，2006.

[2] 张杰.大跨度桥梁施工期风险分析方法研究[D].上海：同济大学，2007.

[3] 戴彤宇. 船撞桥及其风险分析[D]. 辽宁：哈尔滨工程大学，2002.

[4] 阮欣，陈艾荣，石雪飞.桥梁工程风险评估[M]. 北京：人民交通出版社，2008.

[5] 陈伟坷，黄艳敏. 工程风险与工程保险[M]，天津：天津大学出版社，2005.

[6] Keary H.LeBeau,Sara J.Wadia-Fascetti. Fault Tree Analysis of Schoharie Creek Bridge Collapse [J]. Journalof Performance of Constructed Facilities, 2007, 21(4):320~326.

[7] 杨宇杰. 事故树和贝叶斯网络用于溃坝风险分析的研究[D]. 大连：大连理工大学，2008.

[8] 刘明礼，李明，周大为.安全评价中安全检查表的编制[J].石油与天然气化工，2003，32（05）：324~326.

[9] 赵君黎，冯苠，张杰等. 沿黄一级公路大路至树林召段南沟大桥初步设计阶段安全风险评估报告[R]. 北京：中交公路规划设计院有限公司. 2009.