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黄土隧道施工安全风险管控体系研究

张蕾  
【摘要】:本文充分运用系统脆弱性评价、知识管理等理论,研究了黄土隧道施工安全风险管控体系的相关问题。分析了黄土隧道施工安全管理系统的组成要素及扰动因素,提出了施工安全管理系统的演变趋势。在开展黄土隧道施工安全管理系统脆弱性因素耦合关系分析后,本文建立基于突变理论的隧道施工安全管理系统脆弱性评价方法。随后,设计基于“四化”的隧道施工安全风险管控体系的基本架构,并从基于脆弱性评价的安全管理系统进化、安全风险管控信息分类识别与共享转化、基于现代信息技术的隧道施工安全风险管控信息化等方面对该架构具体内容进行研究,提出基于“PDSA-SDCA循环”的安全风险管控优化流程,基于脆弱性评价的隧道施工安全管理系统优化流程、基于SECI的知识漏斗转化模型和基于物联网感知的隧道施工安全管理信息化框架。最后结合黄土隧道工程实例进行安全管理系统脆弱性分析及隧道施工安全风险管控策略研究。(1)黄土隧道施工安全管理系统扰动及演变趋势分析黄土地质条件特殊,黄土的垂直节理、结构性、湿陷性、水敏性等对隧道施工会造成极大的安全隐患,并主要以导致坍塌事故的形式出现。抵御各类安全隐患的危害需要从安全管理系统上加以保障。本文将隧道施工的安全管理系统划分为六个部分,分别是项目协同、安全组织、行为控制、场地与设施、安全技术和应急管理。在安全管理系统受到扰动的时候,安全隐患的破坏性将逐步体现。本文对黄土隧道施工安全管理系统的内外部扰动因素做了分析,并在此基础上对安全管理系统的演变趋势做了分析。首先是进行工程施工安全事故数据分析,并结合控制图方法中的判异准则来明确当前安全管理系统的积极作用,以及当前安全管理系统效能边际效应递减的趋势。本文认为安全管理系统的管理效能将随着时间的推进,以及技术的发展等呈现有规律的安全管理效能曲线。该安全管理效能曲线的变化具有持续性、类同性和反复性。在当前形势下,安全管理系统性完善和基于现代信息技术支撑的安全管理升级工作将是安全管理效能提升的重要源动力。(2)黄土隧道施工安全管理系统脆弱性评价研究隧道施工安全管理系统脆弱性由暴露性、敏感性和适应性3个特征要素构成。本文基于AHV(Airlie-House-Vulnerability)模型框架的逻辑关系,提出隧道施工安全管理系统在各类扰动因素作用下的系统脆弱性递次演化分析模式。并认为脆弱性的三个特征要素在内外部扰动作用下递次呈现,并表现出非连续的变化过程,在达到临界状态时发生突变而使该环节失效,增加了隐患的事故诱发概率。本文对隧道施工安全管理系统的六个组成部分进行了脆弱性因素分析,得到27个隧道施工安全管理脆弱性关键因素。利用解释结构模型法(ISM)建立链表式脆弱性要素关系表,发现强连通环路,建立并求解可达矩阵,获得隧道施工安全管理脆弱性因素解释结构模型。对该模型进行分析可知,施工方案合理性、安全人员配备、人员专业技能、安全意识调查和安全文化水平之间存在着强连通的回路,这些要素之间相互耦合,构成一个子系统;制度在系统脆弱性中起着关键作用。本文基于突变理论的多准则评价方法,将隧道施工安全管理系统脆弱性因素分类建立多层次评价模型,构成X-Y,Y-Z,Z-W三个评价层级。其中W层级指标的选取和重要性排序随不同类型隧道而有不同内容,黄土隧道因黄土地质特性及黄土地区的自然环境而体现出独特的W层指标。最后,本文提出黄土隧道施工安全管理系统脆弱性评价的流程及各层次的因素求值公式,并给出隧道施工安全管理系统脆弱性指标体系。(3)黄土隧道施工安全风险管控体系优化设计安全风险管控是安全管理工作的重要内容,本文在提出其内涵的基础上认为现行安全风险管控体系存在漏洞和薄弱点,使得安全生产的管理工作浮于原有安全管理系统的低效强化。随后,本文将隧道施工安全风险管控体系优化的目标确定为认清安全管理系统的效能演变曲线,以基于脆弱性评价的安全管理系统系统性优化为基础,借助现代信息技术手段,重点实现“四化”,即安全管理系统进化、安全风险管控流程优化、安全风险知识转化、安全风险管控信息化。同时,还提出隧道施工安全风险管控体系的七项优化原则。本文构建了隧道施工安全风险管控体系架构,以安全管理系统进化、安全风险知识转化、安全风险管控信息化和安全风险管控流程优化为安全风险管控体系高效运转的重要支撑,融合现行成熟的具体管控规则和方法,实施不断改进和标准化的管控工作。在安全风险管控流程优化方面,本文提出建立基于“PDSA-SDCA循环”的流程改进和标准化协同作用模型,持续提升安全风险管控高效能。在安全管理系统进化层面,重点强调基于脆弱性评价的安全管理系统流程优化和改进策略设计。在安全风险知识转化层面,本文对安全管控信息进行了细化分类,提出管控信息的获取障碍和获取方式,并建立基于SECI模型的知识漏斗转化模型,强化工程知识学习和转化工作,服务项目管理的各个环节。随后,本文提出安全风险信息共享的五大模式。在安全风险管控信息化层面,本文提出要充分利用现代信息技术发展成果,加强以物联网感知为代表的新技术应用。(4)黄土隧道施工安全风险管控信息化研究本文根据当前安全生产管理的最新政策指向进行了分析,指出安全生产规划目标的实现仍存在较大的现实障碍,具体有安全管理工程程式化问题突出、安全管理信息碎片化现象明显、现有安全管理系统下的效能下降等等。同时,本文指出当前隧道安全风险管控信息化的技术和应用现状,指出当前的隧道施工安全管理信息化存在技术同质化,实施形象化,管理缺标准,模块缺统筹,成本难测算,成效难衡量的具体问题。随后分析了隧道施工安全管理信息化的趋势和核心技术。本文构建了基于物联网感知的隧道施工安全管理信息化框架,使用通信和感知技术对源数据加以采集和传递,建立基于SECI知识漏斗转化模型的知识库数据池,并通过安全管控信息交互平台实现信息感知、交互、共享和应用,为项目相关方提供准确、及时、可靠的安全管理信息,服务于更为精准和有效的安全管理工作。同时,本文还结合安全风险管控体系架构的“四化”支撑来改进了隧道施工安全风险管控信息化流程,开展高效的隐患识别和科学的风险评价流程。(5)黄土隧道施工安全风险管控实例研究本文结合山西吕临专线铁路隧道施工项目安全管理工作开展调研和跟踪研究,搜集总包及分包单位安全管理相关文件并开展人员访谈。该项目具有本文分析的典型的安全管理程式化特征,安全文件齐备但安全隐患的识别效率低,安全预警和应急机制不完善,缺乏针对重大危险源的专项应急预案,对安全事故易发区域的监管不连续,对黄土地区施工的知识认知不统一。因此,该项目安全风险管控存在较大管控误区和盲区,安全管理效能掉低。本文根据该项目2016年雨季时期的两起安全事故为例进行分析,提出在该地区往年降雨规模不规律的情况下没能对影响施工最关键的降雨情况进行信息搜集和分析处理,忽略了长时间、大规模降雨的危害,也没能及时调整隧道施工工艺。还缺乏事故发生后在应急处置上的协调与沟通,事故发生后的多方组织冲突迅速出现,整个项目安全管理系统的适应性降低。在基于系统脆弱性分析后的情况下,本文认为该项目的技术方案符合黄土隧道施工的特点,但在面向安全风险的相关工作上存在较多问题。最核心的问题是隧道施工安全管理系统的脆弱性凸显,危险源识别效率和处理能力较低,从而使技术方案不能及时应对或应用于因人员、机械、材料、环境和管理等导致的变化,提高了安全风险发生的几率。最后,本文提出吕临专线隧道施工安全风险管控策略建议,包含提高基于脆弱性分析的安全风险辨识能力、完善基于危险源管理的安全风险管控能力、推进面向知识管理的安全风险信息共享等内容。该项目总包单位组织开展利用脆弱性分析方法推动了应急协同、信息共享、动态步距调整等举措,降低安全管理系统的敏感性,提高适应性,并在随后的冬季施工等环节中确保了施工安全。


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