基于预先危险性分析法的隧道斜井无轨运输安全风险评估

杨帆陈磊

浙江温州沈海高速公路有限公司交通运输部公路科学研究所

摘要：本文基于对隧道斜井无轨运输中的安全性方面出发，采用预先危险性分析法分析了当斜井纵坡坡度设计为12%时的运输安全性。该斜井的出渣和进料采用无轨运输时与有轨运输相比能节约大量成本，在进行无轨运输时，车辆的运输安全性也在文中进行了分析，分析发现该隧道1号斜井的纵坡设计中，将纵坡坡度设计为12%时在运营安全范围。

关键词：预先危险性分析法;斜井;无轨运输;安全评估;

1 工程简介

1.1 隧道基本情况

某隧道为分离式特长隧道，隧道左右洞均采用斜井送排式加射流风机纵向通风方式。隧道左右洞共设斜井2座、一个送风联络通道、2个人行检修通道。斜井净空断面为直墙单心圆，内轮廓净宽7.5m。隧道基本情况见表1。

表1 隧道基本情况表下载原图

1.2 地质条件

隧道斜井出口位于低山斜坡，洞口斜坡上覆碎石土，厚度2～4m，下伏基岩为凝灰岩，主要穿越残破积体、强～中风化基岩，节理裂隙发育，水文地质条件简单，地下水较丰富，以潜水和基岩裂隙水为主。洞身段穿越丘陵斜坡，埋深较大，斜坡处一般覆盖层较薄，平缓处覆盖层较大，斜井穿越中风化基岩，岩石坚硬，岩体较完整，岩质坚硬，围岩呈块状砌体为主。

1.3 气象特征

本工程所处位置属亚热带季风气候区，气候湿润多雨，冬无严寒，夏无酷暑。年平均降雨量在1390～1413mm之间，多集中在5～10月份，年平均气温12.9℃～15.2℃，极端最高气温35.1℃～40℃，以每年8月份最热，每年12月至次年2月为霜冻期，极端最低气温-7.9℃～-6.9℃。灾害气候主要为台风、冰雹和暴雨。

1.4 水文

隧址区未见明显地表水体。地下水主要为基岩中的裂隙水。隧址区凝灰岩节理裂隙发育，节理裂隙连通性一般，节理裂隙为地下水主要赋存空间，主要靠大气降水补给，冲沟河谷等低洼部位以地下径流形式排泄。

2 层次结构模型建立

2.1 建立因素集

对较大纵坡坡度的隧道斜井风险事件调研后确定隧道的风险因素，结合模糊数学的评价方法建立目标层、中间层和指标层。

取隧道运营安全作为分析指标层;取驾驶员因素，车辆因素和隧道因素，作为中间层，针对各影响因素取作指标层。

U1={u1,u2,u3}={驾驶员因素，交通因素，隧道因素};

u1={c1,c2,c3,c4}={驾驶技术，心理素质，对隧道熟悉程度，事故处理技能};

u2={c5,c6,c7,c8,c9}={车型比例，车辆载重，车辆性能，行车速度，交通流量};

u3={c10,c11,c12,c13,c14,c15}={纵坡坡度，隧道长度和线形，路面状况，道路连接情况，隧道通常照明情况，纵坡坡长}。

2.2 建立评判集

本文对在该纵坡下(12%)隧道斜井运营安全风险评估争取做到能够对风险识别全面，风险评估精细。对该纵坡下隧道斜井交通事故运营安全风险评估建立的模糊评判集如表2。

表2 模糊评判集下载原图

2.3 建立层次分析结构

建立如图1所示的层次分析结构模型。

图1 大纵坡斜井运营安全层次结构模型下载原图

3 构造判断矩阵

对各结构层次中的影响指标两相比较，根据重要性或者对上一层次因素的重要性程度以及两两因素之间的重要性程度对比获得判断矩阵。

3.1 中间层矩阵

建立如表3所示的中间层判定矩阵。

表3 中间层判定矩阵下载原图

3.2 备选方案矩阵

建立如表4～表6所示的备选方案判定矩阵。

(1)车辆因素

表4 交通因素判定矩阵下载原图

(2)隧道因素

表5 隧道因素判定矩阵下载原图

(3)驾驶员因素

表6 驾驶员因素判定矩阵下载原图

3.3 各元素之间的权重和判断矩阵一致性分析

经过计算，中间层一致性比率CR=0.037;交通因素一致性比率CR=0.0093;隧道因素一致性比率CR=0.0418;驾驶员因素一致性比率CR=0.0162。上述矩阵均通过一致性检验。

4 隧道斜井运营安全评价

4.1 隧道评价取分

根据以上分析的影响隧道斜井无轨运输安全的诸多指标集因素，建立打分表。

隧道1号斜井的长度为520m，过往车辆均为载重运输车辆，车辆交通量较小，综合该隧道斜井各方面的影响因素，对主要影响指标取分依据如下。

(1)纵坡坡度较大，最大纵坡12%，取值70;

(2)隧道斜井过往车辆主要为重载交通，取值60;

(3)隧道斜井路线有较小弯道，有上坡路段和下坡路段，对行车不利，取值55;

(4)驾驶员对路线较为熟悉，取值30;

(5)驾驶员具有良好的驾驶培训和具备一些事故自救能力，取值40;

(6)过往车辆的性能和车辆运行状况较好，取值50。

根据专家打分表和AHP权重计算有如下评价分值表:

4.2 评价结论

因此隧道1号斜井在该纵坡坡度(12%)下的运营安全指数为:42.88。

表7 AHP评价分值表下载原图

该隧道1号斜井的运营安全评价在纵坡坡度为12%时为安全和较为安全之间。为了验证纵坡坡度对该工程安全性的影响，将纵坡坡度修改为更小坡度时，其他条件不变的情况下对运营安全进行评估，可以得到当隧道1号斜井的纵坡坡度取值30，其他条件不变的情况下的运营安全评价结果为41.8分。此时隧道运营安全评价也在一般和较为安全之间。因此可以看到在该隧道斜井的运营安全评估中，纵坡坡度为12%时，对其运营的安全性没有很大的影响。

5 结论

本文基于对该隧道斜井无轨运输中的安全性方面出发，分析了当斜井纵坡坡度设计为12%时的运输安全性。该斜井的出渣和进料采用无轨运输时，针对车辆的运输安全性也在文中进行了分析，分析发现该隧道1号斜井的纵坡设计中，将纵坡坡度设计为12%是在运营安全范围。为确保斜井无轨运输安全，结合评价结论，建议采取以下控制措施:

(1)严格控制斜井内车辆行驶速度。机动车利用斜井出渣时，必须单车行驶，不得有其他行人或车辆。

(2)在斜井内行驶必须开灯，转向时必须鸣号，斜井内不得会车。

(3)在斜井内设置“缓行”警示标志、限速标志并标注斜井轮廓，有专人指挥。

(4)隧道斜井运输应设置调度，统一指挥安排出渣、材料运输，做到工序交错不冲突，确保斜井运输安全。

(5)斜井应有专人按要求进行维修和养护，使其经常处于平整、畅通。

(6)运输车辆应定期检查，确保性能良好。