洪灾危害下山区桥梁施工风险分析及 其防治措施
导师姓名职称 申请学位级别 论文提交日期 学位授予单位
专业学位类别 及领域名称
论文答辩日期 长安大学
山洪是山区常见的洎然灾害我国山地面积约占国土总面积的三分之二，是世界 上山洪分布较广泛灾害较严重的国家之一。虽然在桥梁施工中洪水发生嘚概率比 较小，但是一旦发生就可能会造成比较大的损失因此山洪在施工中的危害愈来愈受 到业主、施工单位的高度重视。为此本文主要围绕山区桥梁施工期间洪水的风险及 其防治展开研究。 本文首先从风险分析的理论及方法入手介绍了风险分析的定义、基本流程以忣
风险识别、风险评估、风险评价的常用方法。将桥梁施工中洪灾风险可能造成的损失 从直接经济损失、间接经济损失、生命损失、环境损失和社会损失五个方面进行分析， 并对各项损失进行详细的划分具体介绍了专家打分法和层次分析法等风险评估常用 的方法，并对風险事态可能造成的各种损失给出了相应的计算方法 笔者深入施工现场，通过调查并加深对山洪灾害对桥梁施工中各个部分危害的认
识後结合柳沟大桥工程实例，运用风险分析理论建立了桥梁施工中洪灾风险分析 基本流程。针对桥梁施工过程中洪灾风险的识别估算囷评价风险损失，并制定了详 细的风险控制措施 结合我国洪灾的现状，提出了山洪治理的三种措施：非工程措施工程措施和生 物防治措施，并对各种措施的作用、适用范围和优缺点做了介绍最后结合三种措施 给出针对山洪灾害的综合治理方案。这对于今后洪灾防治和治理具有极其重要的指导
意义 关键词：山洪灾害；桥梁施工；风险损失；层析分析法；评估量化；后果当量； 山洪治理
随着世界经济的赽速发展，公路桥梁等交通已成为衡量国家和地区经济实力和现 代化建设水平的重要标志之一“十二 五”以来，国家加大了对基础设施建设的投资 力度其中很大一部分就是关于公路桥梁的建设，我国的高速公路建设进入了快速发 展期建立四通八达的现代交通网，大力發展交通运输事业对发展国民经济、加强 全国各族人民团结，促进文化交流和巩固国防等方面都具有非常重要的作用。在公
路、铁路、城市道路建设中为了跨越障碍物必须修建各种类型的桥梁和涵洞，因此 桥梁是公路、铁路运输线上重要的设施也是城市道路交通网絡中主要的中枢点。 我国幅员辽阔大大小小的山脉和江河湖泊纵横全国，很多地方的交通运输线路 都是由大大小小的桥梁连接而成自 20 卋纪 80 年代改革开放以来，随着我国经济的 发展、科技的进步我国的桥梁事业有了快速的发展，修建了很多在国际上都很有名
气甚至名列湔茅的桥梁建筑我国的桥梁建设有了很高的水平。 桥梁的建设是以项目确定为起点经历桥梁的设计、施工、竣工使用等阶段来完 成的。在桥梁的整个建设期间无时无刻都在受到外界或者内在不确定因素的干扰尤 其桥梁的施工阶段是桥梁整个周期最为脆弱的阶段，面临嘚风险最多可能一些很小 的事故都可能对桥梁产生很大的危害。 桥梁大部分都是建设在山沟或者河流之上由于桥梁施工工期比较长，┅般在一
年以上有的甚至能达到几年 因此在桥梁施工建设期间或多或少都能遇到洪水的危害。 由于洪水的暴发有很大的不确定性不能准确的预测洪水何时何地暴发，加上施工现 场的临时工程设计时所采用的是频率水位通常都低于主体工程的设计频率水位的， 故会经常發生施工现场临时工程被水冲毁的事故加上桥梁的施工阶段具有很大的复 杂性，技术要求比较高施工环境艰苦，环境不确定加上人員技术参差不齐、材料
质量的差异，以及各个施工现场的管理措施不一样施工人员的素质不一，致使洪水 在桥梁施工中的危害经常发生因此每次洪水的暴发都会造成比较大的经济损失，甚
至还可能危及到施工人员的人身安全对业主、施工单位造成比较大的工期延误，對 周围环境和社会也产生较大的影响
1.2 风险损失国内外研究现状
1.2.1 风险评估研究的必然性 风险分析是大型桥梁施工和社会发展的必然要求。現代桥梁发展已经发展了半个 多世纪期间取得了很大的成绩，但是我们还要看到由于桥梁施工的复杂性、不确 定性，仍容易在施工中絀现这样或者那样的桥梁事故经过那么多年的发展研究，桥 梁施工技术不断提高精细化研究分析是以后桥梁施工管理的主要趋势，不確定性研 究逐步成熟从学科基础上为桥梁施工损失分析奠定了基础。
其次桥梁风险分析是决策者在对桥梁施工决策时必需的。在桥梁施工过程中 桥梁施工的决策者在决策施工方案和措施时由于决策时间域长、决策目标复杂、决策 项目比较多、决策社会影响比较大[2]，往往仅仅从施工技术方面很难让业主和工程 参与的各方得到满意的答案，因此必须要有一套比较合理、科学、有条理、清晰明了 的方案栲虑各个方面的内容，对施工过程中的危害进行准确评价才能使决策者很
直观明了的认识到对各方面的危害程度，进而进行准确的决策 再次，政府、社会公众、业主等各方面的潜在要求随着社会的发展，公众的参 政议政意识不断增强舆论监督、社会报道的作用日益提高。比较大的工程和形象工 程甚至全过程都受到社会的监督关注政府压力越来越大。政府和管理部门很希望能 在一个比较充实、详细、合理、准确方案的基础上得到合理的结论进而提升管理和
决策水平，尽量减少大的施工事故发生为公众提供更加全面的服务。 最后市场规律是风险分析的直接动力。随着市场经济的不断发展我国的桥梁 建设投资模式也逐渐由以前的政府、集体投资转变为政府、集體、个人、海外等多元 化的投资模式。每个投资者都希望了解桥梁在整个寿命过程中可能出现的一些事故 预测可能发生后的危害程度， 給自己造成多大损失 以便于更能准确地预测投资回报。
综上所述桥梁工程的风险分析有学科基础的支持，有实际工程依托有必要的 技术，有很强劲的市场需求因此，桥梁危害程度分析日后必定会在桥梁工程中广泛 应用并迅速发展
1.2.2 国外研究现状 风险一词起源于法国，17 世纪中期被吸收到英语中去前期主要运用于金融交易 行业。19 世纪末西方经济学家才对风险做了系统的定义[3]由于风险评估具有 1、计 算簡单，易于操作执行；2、不用精确的算出资产价值和危害频率；3、不必精确计算 出推荐安全措施的成本；4、流程和报告形式有弹性明了噫懂等优点，很快在其他领
域迅速发展现在就风险评估运用的工程领域来看，它已经在核工业、水坝结构、海 洋工程、环境工程等很多方面都已经形成了比较深入系统的研究同时也取得了很多 不错的研究成果。 工业风险损失管理理论核心的内容是进行安全性评价安全性评价最早起源于 20 世纪 30 年代的美国保险行业[4]。二战结束以后世界各国受到战争的影响，各国开
始大力发展经济各国工业开始大规模发展，特别是化学工业发展比较迅速但是由 于当时科技水平有限，在化工工业的制造工程中火灾、爆炸、有毒气体的泄漏等一 些重大的咹全事故经常发生，给企业和当地造成很大的损失如何进行事故预防和安 全性风险损失分析日益被人们重视， 欧洲很多国家开始了对安铨进行评价方法的探索 1986 年，前苏联切尔诺贝利核电站和美国“挑战者”号航天飞机发生爆炸[5]这
两起震惊世界的巨大事故，为人们对风險损失问题的更加深入的认识提供了条件风 险损失分析与估算技术更是得到了发达工业国家的普遍重视，推动了这项技术的进一 步发展 如今，风险损失分析研究已在化工行业、航天工程、环境保护、海洋工程、石油 工程、医疗卫生、交通运输、经济管理、水利工程、土朩工程等众多的领域得到迅速 应用和发展 桥梁工程的风险研究是 20 世纪 80
年代才开始的，现在还处于起步阶段起初主 要是对桥梁碰撞问题嘚研究，后来才慢慢被系统的运用于解决和处理大型桥梁的一些 重大问题 1.2.3 国内研究现状 我国对桥梁工程的风险评估是从 2001 年以后才开始关紸的。 2003 年同济大学范立础院士提议的《大型建筑工程风险评估与保险研究》，获 得了中国工程院咨询项目的立项
2004 年，刘志文同志在同濟大学完成了《缆索承重桥梁桥梁的抗风风险评估》的 博士论文建立了缆索承重桥梁抗风评估体系，并对苏通大桥进行了实例的抗风评估 研究 2004 年，张风华在同济大学博士后工作报告《大型建筑工程及城市风险评价与保 险研究》中[6]对以桥梁为代表的大型建筑工程及其复雜的城市体系进行风险评估研
究方法及其保险研究，为大型建筑工程及城市市政工程进行风险管理提供了基本的依 据 2004 年底，由同济大学囷中交公路规划设计院合作研究的交通部西部科技项目 《桥梁工程全寿命设计理论和方法》该项目将风险评估作为该项目的子课题进行叻 研究。 2008 年由同济大学阮欣等人编写了第一部关于桥梁风险的著作《桥梁风险评
估》，对桥梁事故分析、事故风险概率、桥梁风险评价、风险损失和决策方法等进行 了比较系统的阐述并建立了桥梁风险评估的一般解决方案，建立了桥梁风险评估的 基本理论框架和基本方法 到目前为止，广西的南宁大桥、苏通长江大桥、鄂东长江大桥、杭州湾大桥、泰 州长江大桥等都开展过桥梁风险评估研究但是主要昰关于设计过程中的，主要针对 的是建立一些比较关键的设计参数和对一些设计中的关键问题的决策
1.2.4 桥梁风险分析研究存在的问题 风险汾析虽然已在很多领域如化工行业、航天工程、环境保护、海洋工程、石油 工程、医疗卫生、交通运输、经济管理、水利工程、土木工程等广泛的研究和应用， 但是在桥梁工程方面研究尚在起步阶段国内很少有关于桥梁风险分析的书籍，对这 个研究的人员也比较少对桥梁风险事态引起的事故缺少一个比较系统全面的研究。
一方面在于现在对风险的研究主要还停在对风险事故发生概率的角度进行风险评 估很少考虑对风险损失这方面的考虑。 一方面现在对事故的评估分析主要运用的还是定性分析的方法，主观性较强 不同的调查人员得絀的结果往往差别比较大，而且得出的结论比较笼统不太容易让 人接受理解，让你很难看出到底哪方面的危险比较大发生之后危害损夨具体能到多 大，不能给出一个让人信服的答案
另一方面是现在我国的风险评估研究主要是集中在桥梁船撞、车撞、抗震等这几 个方面，但是与实际工程结合的紧密程度还不能令业内人士的满意，特别是对施工 阶段的风险研究更是少之又少 最后是对风险事故造成的危害损失没有一个准确的分类标准，没有形成一个行业 的风险损失分类标准及其针对每类损失的具体计算模型和方法，而且没有一个比较 規范的分析流程
1.3 山洪灾害的危害
1.3.1 山洪灾害对桥梁施工的危害 随着社会的发展，桥梁技术的不断改进建筑材料的不断更新，现在的桥梁樣式 越来越多结构越来越复杂，跨径也越来越大我国“十二 五”以来，山区中建造了 大批的公路桥梁等基础设施给当地人民的出行帶来很大的方便。但是我国主要是亚 热带气候全年的降雨比较集中，加上我国部分山区风化比较严重岩石裸露问题比
较突出，每到多雨季节都很容易引发山洪给桥梁施工带来很大的损失。 案例： 2010 年由于强降雨持续较长，造成猛涨的嘉陵江洪水冲毁了兰渝铁路在建嘉陵 江大桥施工便桥并且冲走一部分建筑材料 下游距便桥 15 米处就是遂渝铁路草街嘉陵 江特大桥，幸亏指挥及时才没有撞击到草街嘉陵江特大桥。 2012 年 3 月 5 日陇西遭遇特大暴雨 正在修水县西港大桥施工的工人突遭洪水围 困。 2011
年 5 月 12 日融水苗族自治县板江至大年县道大浪乡竹瓦村桥头屯路段的 一条施工便道，被暴雨引发的山洪冲开约 7 米长缺口5 个乡镇的交通为此中断。 2011 年 5 月 8 日夜里陇南境内普降大到暴雨，国道 212 線、省道 205 线和国道 316 线多处发生水毁水毁堆积 300 余处、24000 余立方，边沟淤塞 3354 米冲毁国 道 316 线施工便道 30 米。
2011 年 6 月 9 日凌晨 2 时左右 国道 316 线七里半中橋施工便道于被洪水冲断 30 多米，先前埋置的部分涵管被冲走一辆运煤的大货车被陷，造成交通中断
2010 年 5 月 13 日凌晨开始，麻阳苗族自治县境内普降大雨该县吕家坪镇境内 正在改、扩、建中的 308 省道一施工点因泄洪被洪水冲毁，给麻阳、辰溪两县及当地 多个乡镇 5 万名群众乘车絀行带来极大困难并且由于受 308 省道这一地段的施工便 道影响来不及及时泄出，导致了当地数十户村民的上百亩农田被淹 2005 年，
一场突如其来的洪水冲垮了浦上大桥北岸工地与江心沙洲连接的施工便 道40 名工人困在江中的“孤岛”上。 2010 年由于永古高速施工方在施工过程中堵塞了原排洪道， 山上涌下的雨水不 但把路旁堆积的施工用泥土石块冲上了 312 国道及高速路便道导致该路段车辆发生 拥堵，还裹挟着泥土石块埋没了村道涌进村民家中。 1.3.2 我国在洪灾对桥梁施工中危害的研究现状
新中国成立后随着社会经济和科学事业的不断发展，桥梁施笁中山洪灾害问题 逐步得到了政府、业主和施工单位的高度重视以及社会的广泛关注防治和研究工作 取得了一定进展。近十几年来通過大力防御，中国山洪灾害造成的经济损失、死亡 人数明显减少但是虽然洪灾在桥梁施工发生的事故越来越少，但造成的损失在桥梁 施笁的整体损失中占得份额却越来越大仍是自然灾害中经济损失、人员伤亡、工期
延误的主要灾种。山洪灾害造成的危害相对愈来愈大損失愈来愈重，已经成为当前 防洪减灾工作中亟待解决的突出问题[1] 政府方面：国家相继颁布了《中华人民共和国防洪法》、《水土保持法》和《地 质灾害防治条例》，为山洪灾害的防御和治理提供了法律保障[1]从法律法规的角度， 对山洪灾害防御的职责、体制建立、项目災害评估、保障机制、人们的活动等予以了 明确
从根本上减少了人类不正当活动对桥梁周围山体的地质地貌及生态环境的危害， 大大的減少了山洪暴发的几率和发生后造成的损失 业主方面：各级业主单位在《山洪灾害防御预案编制大纲》和《关于加强山洪灾 害防御工作嘚意见》的指导下[2]，根据自己的实际情况结合施工单位开展预案编制工 作对责任制、雨季监测预警、人员转移安置、抢险救灾和灾后自救等各个环节进行 了详细规定。
施工单位方面：在政府和业主的管理要求和人民群众的监督下现在的施工单位 都有属于自己的一套防洪措施方案，从检测、预警、灾害来临时、灾后等各个过程都
有详细介绍并加强了对施工人员防灾知识科普教育宣传工作，提高灾害来临時施工 人员的自救能力尽量减少避免洪灾造成的损失和人员的伤亡。
1.4 本文研究的主要内容
桥梁在施工期间由于结构的不完整施工单位管理的不到位，施工人员不注意、 山洪发生破坏性大和不确定的特性导致在桥梁施工中，洪水危害特性比较大本文 以柳沟大桥为依托笁程，从山洪发生的原因出发通过风险识别、风险评估、风险评 价和风险管理等几个方面，对桥梁施工期间洪水的危害进行全面调查研究本文主要 研究内容如下： 主要研究内容如下： 1、 施工期间风险分析理论研究。
阐述了风险的基本概念和风险度量的基本表达式 在此基础上构建了桥梁施工中风险分析的基本流程。从风险的基本概念、风险识别、 风险评估、风险损失、风险评价及风险管理等几个方面进荇分析研究对风险识别和 风险估计的主要方法做了详细介绍。 2、洪水对桥梁施工期间的危害从山洪发生的原因及特点出发，介绍了山洪对桥 梁施工中各个部分的危害如对桥梁及附属结构的损害、对施工机械和材料的危害、
对施工工期、对施工人员的伤害、对环境和社會的影响等。 3、具体工程实例分析本文结合依托工程柳沟大桥具体情况，首先用重现期法对 桥梁洪灾频率做了简单分析运用德尔菲法對洪灾危害进行风险识别，然后根据风险 损失的特性将洪灾损失分为直接经济损失、间接经济损失、生命损失、环境损失和 社会损失这伍个方面。用层次分析法对各项因素对洪灾损失权重进行计算分别对各
项损失进行量化。用后果当量法对各种损失的指标进行统一，嘚出损失程度和本次 洪灾等级 然后根据风险管理方案， 对柳沟大桥施工中如何防灾减灾提出了一些建议 4、最后根据山洪发生的原因，介绍了三种山洪防治方案：非工程措施、工程措施 和生物防治措施分别介绍了这三种措施的特点、针对的地形和具体的施工措施，最 后嘚出山洪的防治需要多种方案综合治理，单一的方案很难根治山洪
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
为了对风险能够有一个更全面，更细致的认识和了解我们首先要给风险下一个 明确的定义以及统一的度量标准。 2.1.1 风险的定义 19 世纪末期 “风险”第一次以一个固定词彙的形式出现。1895 年美国经济学家 J.Haynes 在其专著《Risk as an Economic Factor》中使用了“风险”一词并给出了他 所使用的定义，即：风险为损失的概率
但是，由于不哃的专业不同应用行业，每一个学者或者工程人员对于风险的定 义是各不相同的并且没有达成一致。各国学者提出的风险定义主要有鉯下几种： 1901 年Willett 在其博士论文《风险及保险的经济理论》中写道，风险是关于不 愿发生时间的不确定性之客观体现 1985 年，Williams 给风险下了如下┅种定义：在给定情况下特定时间内那些可 能发生结果间的差异。 1998 年
SaburoI keda 将风险定义为：由于自然或者人类行为所导致的不利事件发 生的概率并且将其分成两部分，一部分是不利事件发生的概率另一部分是不利事 件而造成的后果。 基本在同时Frank H Knight 提出：风险是通过统计方法鈳以度量的不确定性。 同年（1998） 卓志认为，风险是实际结果偏离预期结果从而导致损失的可能性
综上，各国学者对于风险的定义都有洎己的认识但总的来说都是围绕着危害事 件，事件发生的概率以及造成的后果等这几个关键问题展开的，各个领域的侧重点 不相同對风险的使用以及理解也就相应的有所偏差。 对于本文来说主要侧重于研究各种不利因素对于工程稳定性的影响及后果，故 本文提出的┅般性风险定义为： “风险就是指所关注对象或系统在特定的工作条件和一
定的工作时间内由于外部原因引起的非预期结果或损害的概率以及由此所产生的后 果” 。
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
2.1.2 风险的度量 风险的度量指的是风险的表达方式或者是对于风险影响程度嘚衡量形式广义的 风险应该包含有有利影响和不利影响，鉴于本文的特殊性在此仅将其狭义为不利因 素。根据风险的定义风险评估戓者说风险的衡量中应该包换以下两个方面的问题： （1） 非预期事件发生的可能性或者概率。 （2） 发生该事件后产生什么样的后果
基于鉯上两点，大部分的学者认为从风险的不确定性以及不利事件这两个方面 来说，综合表述风险采用的是不利事件（危险或者损害）发生嘚概率及其造成的后果 而工程界普遍采取的风险表达式是基于总体风险这一理论的。这种理论可以表达 为： (2.1) 其中 R 表示风险c 表示可能由鈈利事件引起的结果，p 表示不利事件发生的概 率 上式中的 f
函数可以通过统计学或者其他的途径获得。而在工程中最常用的形 式是以乘法作为函数具体表达的，整理如下所示： (2.2) 如果系统中有多个因素可能导致这种不确定性那么系统的总风险就可以表示为 全部事故风险的玳数和，即： (2.3) 式中：Ci―工程中第 i 种事故后果；R―总风险；Pi―工程中第 i 种事故概率
2.2 风险分析的基本流程
2.2.1 风险分析的相关定义 对山区桥梁施笁中洪水的危害评价及防治措施进行研究，应该首先明确以下相关 的定义和说明： （1） 桥梁施工期间洪水风险的定义 结合研究对象的特点鉯及风险的概念我们提出“山区桥梁施工期间洪水风险”
的定义：山区桥梁施工期间桥梁由于洪水这一外因素引起的事故发生的概率及甴此产 生的后果。 （2） 桥梁施工期间风险的度量或表达方式 这里引用目前比较通用的风险度量公式即在桥梁施工期间洪水引起的总风险等 于各种洪水风险事故发生的概率与其造成损失乘积的代数和。 （3） 桥梁施工期间洪水风险分析的研究对象 本文以山区桥梁施工期洪水影響造成的料场进料施工进度，边坡稳定等的风险
作为主要研究对象具体的讲，本文结合陕西铜川柳沟大桥施工的实际将桥梁施工 中嘚洪水风险分解成洪水对桥梁结构及其附属结构的危害、施工材料及机械的损伤、 施工工期的延长和对环境和社会的损失等来研究的。 2.2.2 风險分析的理论框架 结合国内外现有的风险分析理论和方法根据铜川柳沟大桥建设的实际特点，对 山区桥梁施工中洪水对进料、施工进度、边坡稳定等进行综合评估建立了主要包括
风险识别、风险评估、风险评价、多目标风险评价、风险应对与响应决策等几部分组 成的理論框架。 1、风险识别 风险识别是整个分析工作的基础主要是要把洪水对桥梁施工过程中各个部分的 主要风险和引起风险的主要因素识别，并要进行分析 2、风险评估 风险评估是分析的第二步，使整个风险分析中的重要组成部分是风险评价工作 的基础，并为系统的进行风險评价提供理论依据 3、风险评价
风险评价是分析的综合。首先建立系统的评价模型并且要综合考虑风险概率与 风险后果等因素。 4、风險管理与响应决策 风险应对与响应决策是风险管理的核心风险应对为制定合理、有效的风险应对 策略服务。风险决策为桥梁施工方案和風险应对策略做出抉择这就是应用决策理论 和方法来选择风险处理的最佳途径。
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
定义问题明确研究内容 定义风险的量测方法 确定总体分析目标
确定可能的风险事态 初步确定需要深入分析的风险事态
估计风险事态的风险频率 估计风险事態造成的损失 利用确定的量测方法计算风险
研究 业主的接受的水平 评价总体的风险水平 对各种风险给出具体的风险对策
对自留风险进行检測控制
图 2.1 风险分析流程图
2.3 风险识别常用的方法
2.3.1 风险识别作用 风险识别是风险分析的开始也是基础，只有经过认真的对风险进行识别才能紦 风险和实际情况结合起来，才能了解自己要做的实际工作 风险识别是从系统的观念出发，纵观整个桥梁周期中研究人员通过各种方 法来发掘现实存在的或潜在的风险的过程。换句话说就是将复杂的风险事态分 成一个个比较简单、容易被识别的危险源。在桥梁施工过程中存在的危险源是各
种各样的有现实存在的也有潜在的，有结构内部原因的也有外部原因的有静 态的也有动态的，有影响比较大的吔有影响可以忽略的如何在错综复杂的环境 中比较准确地找出施工风险是一个大量的、复杂的、细致的工作。对于发生概率
比较小且发苼或影响比较小可以忽略的风险经过这一步，我们就可以把它排除 在评价之外这样减少工作量，节省时间和精力对于风险具有不确萣性，这就 要求研究者应该持续的、系统的去观察原有的风险并随时记录出现的新情况 由于施工中存在的风险是多种多样的，每一种风險都有自己的特点找到一个适 合所有情况的风险识别方法和系统是比较困难的。应该根据研究的对象和目的找一个
比较适合的有针对性嘚方法桥梁施工风险识别主要解决下列问题： (1)应该考虑桥梁施工中哪些风险； (2)引起风险的主要原因是有哪些； (3)这些风险可能产生的后果怎樣及其严重程度等级多高； 其作用主要有以下几点： (1)为风险分析提供基础信息； (2)确定研究的主要内容及其工作量； (3)风险分析的基础理论茬实际中的具体应用，是以后工作的根本； 2.3.2 风险识别的方法
风险识别的方法很多如头脑风暴法，事故树分析法故障树分析法，故障 模式与影响分析法德尔菲法，概率风险评价法模糊综合评价法等。 （1）头脑风暴法是由美国奥斯本于 1953 年发表的一种激发性思维方法。 主要内容是先根据研究对象在脑海中形成多种想法然后对各种想法进行分析总 结。 这种方法主要用于风险识别和风险控制措施 但是这種想法受参与者的思想、
思维方式、发散能力、经验等影响和控制。 （2）事故树分析法这种方法就是主要用于已经发生了的事故。就是紦成功 的事件放在树杈的上支失败的事件放在下支，来分析的事故发生的可能过程 分析结果。 （3）故障树分析法既可作为定性评价，也可以作为定量分析计算它是一 种由上到下，有顶上事件到基础事件的图形演绎的方法 （4） 故障模式与影响分析法， 这是一种对系統内部所有子系统按照顺序进行
分析的方法查出每个子系统可能出现的故障问题，分析可能会产生的影响进 而进行预防控制。
第二章 橋梁风险分析的理论及其方法
（5）德尔菲法是美国兰德公司在 1953 年发表的一种，这是一种把专家预 测意见综合在一起然后综合分析的一种方法专家在调查时不能互相交流，然后 把各种意见综合起来汇总分析然后再反馈给专家，重新进行总结 （6）概率风险评价法，又称 PRA 法是风险评估的重要组成部分，这里面 有风险识别和产生的概率以及对环境、公众的危害，以及以后的预防措施
（7）模糊综合评价法，是应用模糊数学转换的原理用数学语言来描述风险对 工程造成的危害程度，建立数学模型最后得出精解，这种方法比较简单明了思 路清晰，使人一眼就能看出哪个危害程度更大因此在工程中被广泛的应用。 2.3.3 风险识别流程 风险识别是否全面、深刻直接影响风险汾析以后的质量和结果。任何一种风险 被忽略或者被片面都可能影响最后得出的结果，甚至导致整个评价的失败桥梁施
工风险识别的過程主要分为以下 6 个步骤： (1)信息收集与研究 风险分析必须建立在对施工项目全面深入了解的基础上，才能得出比较有效的风 险识别结果其次，是要了解本次调研的主要目的、对象等然后在深入调查施工中 与我们要研究内容相关的部分。同时还要判断信息来源的准确性囷可信性，为风险 识别提供科学参考依据 (2)确认不确定性的客观存在
风险的主要特点就是不确定性，因此在对风险进行识别时应该科学、准确的对 这些不确定因素进行识别，看是否属于我们要研究的风险是否会发生。 (3)风险模式识别 在以往的经验基础上推测在我们研究目的下桥梁在施工阶段可能出现的各种风 险事故，以及这些事故可能产生的后果 (4)风险因素识别 借助以往资料，加上对本工程的实际考察囷对周围人员的询问推测出造成各类
风险事故的各种不确定因素，包括现实存在的和潜在的因素 (5)分析与筛选 对识别出的各类风险事故嘚风险因素进行分析筛选，根据风险事故概率大小或者
损失大小进行分类确定主要的风险事故。然后同样对各类风险事故的风险因素进荇 分类这一步是以后进行风险评估的基础。 (6)建立风险清单 对上面得出的风险事故和因素按照一定的原则进行分类排序，汇成一个风险清 单
风险评估主要包括三方面的内容，一是风险发生概率的推算；二是各种因素的权 重大小；三是风险损失大小的估计这些内容的分析都可采用定性和定量两种方法。 2.4.1 桥梁自然灾害风险频率量测 目前根据桥梁规范和有关研究，对地震、大风、洪水的描述方法主要有重現期 法、超越概率法等 重现期是指再次出现比给定的波高、风速、流速等更为严重的情况所需的概率平
均年数。对洪水来说就是在一定姩代的雨量记录资料统计期间内等于或大于某暴雨 强度的降雨出现一次的平均间隔时间。有定义可知重现期即发生频率的倒数。如洪 沝、大风等都可以通过这种方法确定基础概率模型 利用超越概率法定义荷载是指作用标准值 不被超越的概率 (超越概率为 l. )，即： ( )= 2.4） 在结构設计基准期 T 中具有
超越概率法并不是直接求出作用的风险概率，而是先经过一定的转化把超越概 率转化成重现期，然后根据重现期再求出作用的概率 重现期为 的作用，在一段时间内发生大于等于此作用的概率为 1/ ( )=1. =1. 则 = 因此有： （2.5） 2.6） （2.7）
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
因此，在得知了设计基准期和超越概率后根据上式可以换算得到作重现期，进 而得到风险事态的年基础概率 2.4.2 风险评估常用方法 风險评估是风险分析中核心环节，是对上面风险识别的一种总结分析又是下面 的风险评价的基础。因此这一步工作的好坏直接影响了后媔的结果。风险评估的方 法有好多种但是主要有两大类即定性分析和定量分析。下面就简单介绍两种比较常 用的方法 1、专家打分法
专镓打分法，又被称为主观评分法是一种比较简单、易懂的评估定性方法。它 既可以适用于确定了的风险也可以运用在不确定性风险。 專家打分法首先把经过风险识别的风险因素罗列出来做出风险调查表，然后利 用专家经验对各种风险因素在事故中的重要性进行定性評估，再综合整理汇成项 目的风险。具体步骤如下： l) 确定每个风险因素的权重即对研究内容风险的影响程度； 2)
确定每个风险事件的等級值。根据自己规定的风险范围内进行对各个等级进 行打分，比如在小、较小、中、大、较大中分别给出 0.2、0.4、0.6、0.8、1.0 等 3) 然后将每个风险倳件的权重和自身的等级相乘，为该风险事件的得分再将各 个风险因素得分求和，求出工程项目整个风险过程的总分总分越高说明风險越大。 这种方法适用于缺乏具体的数据资料的前期决策依据专家经验和决策者的意向，得
出的大致的风险程度结论可以作为以后分析参考的基础。 2、层次分析法 层次分析法是由美国 T.L Saaty 教授于 20 世纪 70 年代提出的一种多层次权重解析 方法是桥梁风险评估中使用最为频繁的方法。 层次分析法是一种运用系统理论来解决实际问题的方法根据研究目的，把对研 究内容有影响的因素根据性质的不同，按照因素之間的关联、影响、隶属关系分解
不同层次的组合形成一个多层次的分析模型，将复杂、繁多的各种因素系统化、层 次化根据一层一层嘚关联关系，最终得到最低事件相对最高事件的权重值 层次分析法比较适合于分层交错且目标值很难定量化的研究系统。主要特点是：
思路清晰可以将考虑的各种因素进行系统化、数学化，建立数学模型最终归结为 数学问题；但是要求研究人员需要明确系统中各个因素之间的关系。 层次分析法的大体步骤如下： l)建立所研究问题的多层次结构模型 递阶层次结构的目标层一般是研究问题用 A 表示，往下一層就是准则层用 B 表示，递阶层次结构的最低层通常是各种风险因素用 C 表示，递阶层次结构图见下 图 3.2：
图 2.2 层次分析法递阶层次结构
2)构造風险因素的判断矩阵 将每个元素和跟自己有同等逻辑关系的其他元素进行对上层的影响大小一一对 比根据以往经验、参考文献等，通过汾析、判断来确定下层元素对上层的影响大小 判断结果显示在判断矩阵中。判断准则可按下表 2.1 来进行
表 2.1 层次分析法重要性标准表 标度 1 3 5 7 9 2、4、6、8 定义 表示两因素相比有同等重要性 表示两因素相比，一个因素比另一个因素稍微重要 表示两因素相比一个因素比另一个因素明显偅要 表示两因素相比，一个因素比另一个因素明强烈重要 表示两因素相比一个因素比另一个因素极端重要 分别介于 1，35，79 之间的重要程度
3)计算权重值并做一致性检验
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
上述构建的两两比较矩阵构成了决策分析的基础，但要解决一系列的問题特别 是一致性问题。这样对于每一个两两比较矩阵都要计算其最大特性及对应特征向量 利用一致性指标、 随机一致性指标和一致性比率做一致性检验。 检验通过 特征向量(归 一化后)即为权向量；若通不过，需要重新构建对比矩阵
在进行一致性检验时，定义一个一致性指标 CI可先用求和法求出每个矩阵的特 征向量(即排序数值)，再计算判断矩阵最大特征值编 的值 2.8) 在具有满意的一致性时，矩阵的最大特征根大于阶数 n一致性检验采用公式： CI= 其中：n 是矩阵的阶数， 4)计算综合权向量 根据准则层之间的权向量和准则层对方案层的权向量，鈳以计算出对系统目标的 综权向量
5)把所求出的各个子因素相对危害程度值统一起来后，就可求出该项目风险概率 值大小判定处于高、Φ、低的等级，由此判断工程的风险程度从而发出预警。 2.4.3 风险损失的评估 桥梁施工过程出现多种危害造成各种各样的损失，比如桥梁的结构损伤、机 械设备的损坏、人员伤亡、环境破坏、工期延长等，这些风险损失的性质、表现形式、 估算方法都不相同
为了对洪灾橋梁施工中风险的损失进行比较全面、合理的估计，因此我们在风险 损失评估模型建立前应该首先对这些风险损失按照一定的规则进行汾类，然后再分 别对各类损失进行评估和研究 2.4.3.1 风险损失的分类 对于风险损失，不同的学科领域、不同的研究人员、不同的研究对象有着鈈相同 的分类方法本文根据洪灾对桥梁施工中风险后果的不同表现形式，将风险损失的分 为经济损失和非经济损失[7]
洪灾 损失 经济 损失 非经济 损失
图 2.3 风险损失分类
1、经济损失 经济损失是由洪灾在桥梁施工中引起的能直接用或者容易用货币来表示那部分损 失。这部分损失可鉯分为直接损失和间接损失[23] （1）直接经济损失 直接经济损失是指直接由桥梁施工中风险事态的发生而造成的使桥梁自身价值降 低或者桥梁施工材料损失、机械损伤、人员伤亡等造成的可以直接用货币计量的那部 分损失的总和。 直接经济损失的特点：
1、表现为实物形态损失是通过资产、财产、资源等的实物损失而体现的； 2、表明了风险事故造成的已有社会财富的减少量； 3、可以直接用市场价格来计量。 直接经济损失的统计范围如下： ①固定资产损坏损失包括由风险事故导致的机械、设备、车辆、仪器等固定资 产的损坏损失； ②桥梁及其附属结构的破坏损失。桥墩、桥下建筑物、施工便道、边坡、一些临 时构造物、道路与管线设施等固定资产的损坏损失
③流动资产损失。主要包括库存材料的损失、周转材料、及其他消耗品的损失破 坏等 （2）间接经济损失 间接经济损失，是指由直接经济损失引起或者牵連、衍生的可以用货币表示的那 部分损失是一种比较深层次的经济损失。
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
间接经济损失主要包括： ①紧急处理和善后处理费用主要是包括事故发生后处理事故的商务性费用；现 场抢救、清理费用；事故罚款和一些赔偿费用；桥下交通、供水、供电受阻或中断而 造成的经济损失；桥梁部分结构的加固或重建而投入的额外费用。 ②工期延长增加的费用工期延长造成的人員工资和材料费用；资金、人员的原 计划被打乱，造成的损失；桥梁延期通车而造成的经济损失
③事态发生造成桥梁结构使用功能不全對以后造成的损失，如运营后交通量减少 或通车吨位受限而引起的损失等 2、非经济损失 非经济损失是指桥梁施工风险事态的发生引起不能或者难以用货币来量化的那部 分损失，也称为无形损失[24]非经济损失包括生命损失、环境损失和社会损失等。 （1）生命损失 生命损失是指桥梁施工风险事态的发生造成对相关人员包括生命、 心理等的损失
人员伤亡的货币价值、评价标准等与桥梁结构损失关系并不密切，泹是与社会的价值 观念、发展水平等密切相关因此，将其作为独立作为一种损失形式具有充分的理由 生命损失主要包括： ①人员的死亡损失。这部分主要有死亡赔偿、家属精神损失、丧葬费等 ②人员伤残损失。主要包括对伤残人员的医疗费用、保险、福利、家庭救助 囷工资补助等 ③人员精神和心理损失。主要是指对相关人员的心理健康咨询医疗投入、生
活补助、工资补偿等 生命损失严格来说是不能简单地直接用货币来计量的， 它通常是无法弥补的损失 往往以伤亡人数表示。 （2）环境损失 环境损失是指桥梁风险事态的发生造成对周围环境的污染及生态的变化造成生 态环境部分功能退化以及由此而衍生的有关的环境效应，给周围环境和社会造成的损 失[25] 环境损失主要有三种类型：
①环境变化带来的直接损失。比如环境的变化直接导致周围居民的农作物、鱼塘 等减产或者质量下降等 ②环境的退化。环境的退化会直接导致周围的生产消费等系统的改变进而影响 整个周围市场。这部分损失没有任何市场价格可以遵循这部分是环境損失中最重要 也是最难以估量的损失。 ③环境的治理和恢复费用 （3）社会损失 社会损失是指桥梁风险事态发生后对社会产生的不利影响。主要指：对施工企业
的影响、业主单位的名声、人民大众对政府部门的形象、对社会公共精神和心理的影 响等 社会损失涉及到的范围仳较广， 而且造成的影响的大小和时间的长短都很难估计 是所有风险损失中最难量化估计的。现在很多风险损失评估不对社会损失进行栲虑
由以上对各种风险事故的分析可以看出，在风险事态所造成的后果损失中经济
损失和非经济损失中的人员损失跟我们施工单位、業主企业和政府部门有着直接的关 系，而且比较容易量化估计虽然说环境损失和社会损失很重要，但是由于所造成的 损失是潜在的间接嘚加上现阶段没有一套比较合理准确科学的评价体系对其进行量 化估计，因此在进行对风险损失量化估计是很少对环境损失和社会损失進行估计 当我们考虑某一风险事态发生后造成的后果时，需要考虑下述方面内容：
1.哪种损失最大如洪灾发生后对桥及其附属结构损坏、机械设备和材料损失、 人员伤亡、工期延长、环境损失、社会影响等，哪个方面损失最大 2.最大可能的损失额。对于风险损失来说一般嘟采用经济损失计量模式对不同 类型损失采用不同的指标进行量化，然后再做统一计算 由于风险的不确定性，加上研究人员或多或少嘚遗漏等风险损失是不可能精确计
算的因此，风险损失都是估算结果在估算时可以考虑自身的经营模式、所处环境、 以往经验等加以修正。 2.4.3.2 风险损失的估算 1、直接经济损失
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
根据对直接经济的分类 洪灾对桥梁施工风险损失中直接经济損失 算可以表示为：
（2.10） 其中： 表示固定资产的损失；
表示流动资产的损失。 （1）固定资产的损失 这里的固定资产主要是指洪灾发生以后對施工现场的机械、施工材料、实验室仪 器、一些办公及生活用品等有形资产在我们对固有资产进行损失评价之前，我们首 先应该了解這些固有资产在风险事态发生前的价值即资产价值[27]。市场上现在有很 多对资产价值评估的方法比如成本法、市场法和收益法等。成本法就是先分别求取
估价对象在估价时的重新购买价格和自身的折旧然后将重新购买价格乘以成新率来 求估价对象的资产价值。用数学公式来表示资产价值即： 资产价值=重新购买价格*成新率 需要注意的是： 1、 这里的重新购买价值是现时购买全新本产品或者具有本产品全部功能的全新价 格 2、成新率是指产品的使用程度，即反映资产新旧程度的比率即
成本法不但考虑了资产的使用程度，还考虑到了随着时间嘚变化产品的贬值， 方法比较简单方面而且考虑全面，实用性强因此在实际中广泛应用。本文对资产 价值的评估主要是运用的成本法 风险损失造成固有资产的损失可以用资产价值和本次风险造成资产的破坏率的乘 积来表示，而资产价值又可以用成本法来表示即： （2.11）
其中： 表示各种固有资产的重新购买价格； 表示固有资产的成新率， ； ；
表示本次洪灾损失对资产的破坏率表示资产的破坏程度，K 表示固有资产的种类； （2）桥梁及其附属结构的损失
桥梁及其附属结构的损失是整个风险评估基础也是最重要的一部分是整个风险 评估嘚核心，桥梁及附属结构的损失跟其他方面的损失诸如工期损失、人员伤亡、环 境损失和社会损失有着很重要的关系桥梁及其附属结构嘚损失在一定程度上决定了 整个风险损失的大小，反映了本次事故的严重程度 桥梁及其附属结构的损失的评估是一个复杂系统的过程[28]，甴于桥梁结构或者附
属结构的损失的具体表现是结构的损伤进而造成服务的下降、安全性能的下降。因 此我们可以用损失幅度函数模型來表示桥梁及其附属结构的损失然后用一种损失幅 度和货币价值转换函数将损失幅度量化，转变为用货币价值函数来表示结构的损失 即： （2.12） 其中： 指损失幅度随机变量； ）指货币价值转换函数； 这里的损失幅度随机变量和货币价值转换函数的获得都是比较难的，加上橋梁结
构的复杂性和样式的多样性因此这个模型只能是有理论意义，没有什么大的实用价 值必须要根据实际情况去找一个合适方法。 根据结构损失的可恢复性我们可以近似的把桥梁结构损失用成本法来计算。具 体方法如下：我们可以把某个在建结构的资产价值用这个結构的总体价值和完工率的 乘积表示 然后我们用这个结构的资产价值乘以该结构的损失率来表示该结构的损失。 具体形式可以用以下数學表达式来描述：
某个结构的资产价值=该结构的工程预算成本 完工率 因此某个结构损失可以这样表述：
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
（2.13） 其中： 表示某个结构的损失； 表示该结构的预算成本； 表示该结构的完工率 表示给结构的损失率， 但是我们在评估时应该考虑到对损失的结构进行补救时，我们首先要对该结构 进行部分的清理和拆除这也需要一定的费用，其估算公式为： （2.14） 其中： 表示结构的清理费用； 表示结构的直接工程费用； 该工程的清理拆除率主要是根据以往经验来确定；
另外，还要考虑到时间价值模型即在我们补救时由于物价的上涨或别的原因， 结构的预算费用已经不是以前的那个费用额了这就需要我们在计算时考虑到时间的 影响，我们应该对預算成本进行修正 （2.15） 其中：k 表示这段时间内价格波动指数； 指的是根据时间价值因素修正后结构现在预算成本； 开工时的预算成本 结匼上述公式，桥梁结构及其附属结构的损失可以这样表示： （2.16）
（3）流动资产损失 流动资产损失的估算方法跟固定资产的差不多都是用荿本法先算出风险事态发 生前的资产价值，然后再用在产价值乘以事故造成的损失率即可得到流动资产的损 失，数学表达式如下：
（2.17） 其中： 表示个流动资产的重新购买价格； 表示固有资产的成新率 ； ；
表示本次洪灾损失对资产的破坏率，表示资产的破坏程度K i 表示固囿资产的种类； 2、间接经济损失 洪灾引起的桥梁施工的间接经济损失可以表示为[29]：
（2.18） 其中： 表示紧急处理和善后处理工作（包括事故发苼后处理事故的商务性费
用；现场抢救、清理费用；事故罚款和一些赔偿费用；桥下交通、供水、供电受阻或 中断而造成的经济损失）损夨； 工期延长（包括人员工资和材料费用；资金人员的原计划被打乱，造 成的损失；桥梁延期通车）造成的费用损失； 其他间接损失如桥梁功能不全对以后造成的损失等； （1）紧急处理和善后处理工作费用 紧急处理和善后工作费用的评估计算可以分成两部分进行计算一部汾就是那些
很直接的费用比如现场救治清理费用、罚款和赔偿费用、善后处理费用等，这些费用 的大小可以很直接的进行计算出来；另一蔀分可以用经验法进行根据以往事故的统 计分析，对供水供电受阻造成的损失进行计算 （2）工期延长损失
1.材料成本和人员工资的变化費用 这部分损失可以直接用原来的工程成本乘以到现在的物价上涨指数，即： （2.19） 其中： 材料的原来成本；
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
材料的物价上涨指数； 人员原来工资；
2. 资金人员的原计划被打乱造成的损失 由于工程建设项目的工期延长，必然打乱了原来的各項计划造成本项目过度占 用人力资源和资金资源，其他项目人员资金缺乏造成的损失。 这部分损失计算需要根据自己公司的实际情况囷工期延长的大小运用以前的工 作经验进行估算，没有具体的计算公式 3 停工、停产、停运费用 桥梁风险损失造成桥梁施工的停工、停產、停运，这部分损失跟延期的时间和在
延期的时间内单位时间内损失的大小有关可以用一下公式进行估算： （2.20） 其中： 表示单位时间內损失的大小，大小的确定需要根据自己的实际情况和以 往的工作经验进行确定； 表示延期的时间； i 表示涉及到的数量 4 通车延期费用 这部汾损失主要是针对桥梁在运营期中通过此桥梁的车辆收费问题可以根据自 己的实际情况，要不要把这部分损失加进去损失大小的计算公式如下： (2.21)
其中：F 表示单位时间内的收益，主要是跟通过的交通量有关一般按日均收费 金额来算； T 表示桥梁延期通车的时间； 在这里应該注意的是，风险事态的持续时间与其造成的施工延期时间并不一定相 等这里用影响系数 表示，
=0 表示风险事态发生对施工时间按不产生顯著影响； 0 1 表示风险事态对施工影响时间比持续时间短； =1 表示风险事态对施工影响时间与持续时间相等； 可理解为风险事态对施工影响时間较其持续时间长如需额外花时间准备 或事后需要处理等。 （3）其他费用损失 其它间接经济损失是指除上述间接经济损失以外的间接经濟损失可以根据损失
的不同，自己工程的实际情况采取不同的估算方式，为求能够客观、实际、有效地 估计损失的大小 3、生命损失 從伦理道德层面上看，是不能将生命损失进行价值转换的人的生命是无价的。 但在现实的市场经济生活中从社会分工、生产力以及人仂资源合理利用分配的角度 来说，对人的生命价值进行价值量化转换又是必须的对于桥梁工程风险损失评估， 人的生命价值就是寻求与囚的经济价值所等效的货币价值
根据对生命损失的分类，我们可以把对生命损失的估算用下面的数学表达式来 表示： （2.22） 其中： 表示囚员死亡损失； 表示人员伤残损失； 表示人员精神和心理损失； 针对桥梁施工风险事故导致的人员死亡和伤残损失[5]，本文参照相关文献研究(尹 之潜1991；傅征样，1993；方正泰1996；赵振东，1995；Wayne1999；章照宏，
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
（1）人员死亡损失 人员死亡损失可以一丅公式表述： （2.23） 其中：N 表示风险事态发生时施工现场的总人数； 洪灾发生所涉及到的人员系数比例 ； ；
死亡比例系数， 即在所有伤亡囚员中死亡人数占得比例 （2）人员伤残损失
人在事故中的伤残程度主要划分为两大类：重伤和轻伤，具体划分和鉴定标准可 参照我国 《囚体重伤鉴定标准》 (司法. 1990)以及 《人体轻伤鉴定标准(试行)》 (法(司)发，1990)鉴于此，桥梁施工风险事故造成的人员伤残损失估算公式为： （2.24） 其中： N 分别表示重伤和轻伤人员损失； ； 分别表示重伤和轻伤在伤亡人员中的比例， ； （3）人员精神损失
精神损失赔偿这个可以根据当哋的或者公司的赔偿标准进行量化处理本文不在 做具体介绍。 4、环境损失 环境损失的估算需要涉及到多方面的综合因素比如政治、社會、经济、地域、 气候等，一次很难对环境损失进行一个统一的估算量化方案 对桥梁结构来说，施工中采用的具有污染性质的物质或材料一般很少洪灾造成 的施工风险事故对环境污染与破坏也很小而且可恢复性较强，常见的环境破坏有阻塞
河流耕地损失，破坏山区河鋶植被等因此，环境损失在总体风险后果中占有的比 例很小
鉴于此，本文对环境损失部分不作进一步地展开研究只给出环境损失见總体估 计模型，依据工程经验或专家意见进行直接估算 桥梁结构施工风险事故造成的环境损失的总体估计模型为： （2.25） 其中： 表示直接環境损失（比如环境的变化直接导致周围居民的农作物、鱼
塘等减产或者质量下降等） ； 表示环境退化损失； 环境的治理和恢复费用； 5、社会损失 社会损失主要从非经济的角度反映风险后果对企业的声誉、政府的公信力、社会 的稳定产生的不良影响与负面作用，往往涉及社會、政治、文化、经济以及时间等方 面的综合影响任何责任事故都会对民众心理，公共安全感以及政府公信力产生负面 影响然而这些夶多涉及人们的主观因素，并且和当时的社会环境有很大关系所以
说从客观的角度来寻求一种量化的评价方法是很难的。社会损失很难鉯用货币的形式 进行量化估计现有风险研究也很少涉及该项损失，或仅以定性的方法加以表述或评 价
2.5 风险评价常用的方法
上面通过对各项风险损失进行了估算研究，但是我们可以发现由于风险事态造 成的损失的种类比较多，我们对各项损失运用的方法也不一样因此，我们最后得出 对各种后果的计量方式也不同如经济损失用货币表示，生命损失用人员伤亡人数表 示环境损失和社会损失都没有明确嘚量化计量标准。因此我们需要建立一种对上述 的各项风险损失都能表达的计量方式然后对各项风险损失进行风险等级评估。 2.5.1 后果当量
後果当量的制定的关键在于对经济损失、生命损失、环境损失和社会损失的指标 统一 在制定时往往需要参考相关的经济指标，从而将非經济损失以货币化的形式计入
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
到总体损失中虽然将人的生命赋予经济价值从一定角度来讲是不道德嘚，但是为了 研究需要将其加以量化往往是必要的。 生命损失的估算需要涉及到多方面内容比如受害人的收入水平；当地的医疗、 伤亡补偿费用；受害者父母妻子的补偿费用等，且根据社会的发展是不断变化的本 文依据全国人大常委会 1994 年颁布的《中华人民共和国国家賠偿法》 、国务院 2003 年公布的《工伤保险条例》
、最高人民法院 2003 年公布的《关于审理人身损害赔偿案 件适用法律若干问题的解释》 、以及建設部 1989 年发布的《工程建设重大事故报告和 调查程序规定》等法律法规的相关规定，参考国内外学者基于事故损失统计与估算等 的相关研究(洳文献：罗云2004；贺玉龙，1995；曹阳1995；刘涛，2003；南雄 2002；梁咏，2004；周华文2004
等)，结合我国当前的实际情况和桥梁施工事故的 特点主要从對受害人各方面实际赔偿的角度来确定伤亡当量指标。 结合上面叙述我们规定 1 个后果当量等价于： （1）1 人死亡； （2）两人重伤或 50 人轻伤； （3）20 万人民币经济损失； （4）环境轻度危害； （5）社会影响较小； 环境损失与社会损失后果当量的取值标准
表 2.2 环境和社会损失后果当量法取值标准 严重程度 微小 轻度 中度 严重 很严重
对于上述的后果当量，分析人员可以根据研究内容的实际情况结合以往经验和 当地水平适當增加或减少相应的当量大小。总之尽量用比较精确的后果当量来表示无 法用货币表示的风险损失 2.5.1 定性评价 定性评价法主要依靠的是研究人员及专家的经验、分析能力、以及结合以往相似
案例等用一些人为规定的指标或方法来估计和描述风险后果的大小或损失的严重程 度。方法的优点是简单、容易、费用低缺点是主观性较强，缺少科学依据和说服力 结果往往过于笼统，不易于理解和接受 定性分析法主要是将风险事故发生的频率、损失大小人为的分类，然后根据自己 工程的实际情况进行评估。频率等价标注如表 2.3
表 2.3 风险发生频率等级標准 概率描述 Ⅴ-极低 区间概率 等级 一级 定义 基本上没有可能发生的事件 但有可能 会发生 Ⅳ-低 二级 发生可能性不大， 但是有很多理由会发 苼 Ⅲ-中 Ⅱ-高 Ⅰ-极高 三级 四级 五级 可能会发生 事故频频发生 接二连三的经常发生
根据定性分析衡量的四个主要方面将风险损失进行分级见表 2.4.
表 2.4 风险损失评价等级标准[22] 后果描述 等级 定义 较少较轻或不存在伤人事故；损失 3 万元以下；没有或较少的 E-可忽略 一级 工程附属破坏，对工期的影响小于 3 天；没有或较少的环境破 坏 无死亡，不超过 1 人重伤；财产损失 3 万至 30 万元；存在或 D-低 二级 较轻度的工程附属系统破坏对工期影响大于 3 天小于 15 天； 对环境有临时严重破坏。 1 人死亡
10 人以下重度伤人；财产损失 30 万至 300 万元；工
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
程附屬系统破坏严重破坏工程主系统轻度破坏，对工期的影 响大于 15 天小于 6 个月；对环境有长期的影响 人员死亡 1 到 10 人；财产损失 300 万至 3000 万；工程主系统
破坏，对施工工期影响大于 6 个月小于 24 个月；较严重的环 境破坏 人员死亡 10 人以上；财产损失 3000 万以上；工程系统被严重
破坏，对施笁工期影响大于 24 个月；对环境具有永久严重的 影响
根据风险发生的概率和风险发生后的损失程度，我们得出风险水平等级评估矩阵 表峩们可以根据这个风险水平等级矩阵表，来制定相应的风险控制措施
表 2.6 风险水平等级定义表 风险水平等级 极高-EH 高-H 中-M 低-L 极低-UL 风险等级 极高風险 高风险 中等风险 低风险 极低风险 可接受程度 不可接受 有条件接受 有条件接受 有条件接受 可接受 预防措施 放弃项目执行 应该尽快实施减弱风险的措施 在近期内实施减弱风险的措施 尽量减弱风险损失，提升安全性 不用经过评审即可接受
2.5.2 定量评价 定量估计法又称为概率风险分析法是一种以试验数据或统计数据为依据，通过 建立数学模型运用数学计算或数值分析方法用一定的量化指标如用货币形式表示经 济損失，以死亡人数表示人员死亡损失等来度量风险或描述风险损失的大小或者风险 损失的严重程度 由于风险损失涉及到的风险因素比较哆，种类繁杂加上大多数的风险因素都是
不确定的、模糊的，一般来说用经典数学是很难解决的这就给风险损失的量化估计 带来一定嘚难度。但是随着社会的发展科学技术的不断进步，人们对风险损失的量 化研究也逐渐深化现在国内外对风险损失的量化研究已逐渐運用到许多工程领域如 对大坝风险、洪水灾危害害、滑坡灾害、电力系统等风险问题中风险后果的研究。 定量估计法的优点是用数学的方法将那些不确定的、潜在的风险事态，用数学
的表达方式表示出来运用建立数学模型，最后用一个或几个数字来表示风险损失的 严重程度这样比较客观、系统、直观、易懂、简洁地反映出风险的后果，结果比较 有束缚力易于接受和理解[3]。但是该方法模型建立比较复雜、耗时而且有的损失 量化时很有困难，且不准确尽管如此，定量估计法仍是今后风险损失估计研究的主 要发展方向
风险管理是根據风险评价得出的结论对风险事态发生前及时做出控制处理过程， 主要包括风险决策和风险监控两部分 风险决策是依据风险评价中各个洇素权重大小， 从以往决策方案中或综合以往方案做出的合适自身情况的处置风险策略；风险监控是 指对潜在风险事态各中因素进行检测根据权重大小进行重点防护监督，并适时启动 有关此风险的控制过程风险对策通常有四类： 1.风险规避
风险规避是通过改变方案、参数嘚方法来避免风险事态发生以及发生后可能产生 的损失。风险规避是最彻底地消除风险影响的方法但是此方案过于保守，扼制创新 精神且很大程度上造成损失或者减少收益。因此此方案一般在别的方案都行不通 情况下才会采取。
第二章 桥梁风险分析的理论及其方法
2.风險转移 风险转移是以一定的代价将风险应对的权利和责任转移给他人以减少风险带来 的损失。风险转移并没有消除风险也没有减少风险所带来的损失只不过是把风险部 分或者全部损失或责任转移到他人身上，来减少自身的损失风险转移是风险隶属性 在风险决策中的体現；保险是风险转移最为常见的形式。 3.风险缓解 风险缓解是风险管理中比较常用的风险对策是运用一定的手段将风险事态发生
的频率或鍺造成的损失降低到可以接受的程度。对于洪水风险来说风险缓解最有利 的措施就是对山洪的治理以及施工时加强施工管理，提高施工囚员素质建立防洪应 急措施等。 4.风险自留 风险自留是项目领导者自行承担风险事态所造成的后果一般来说在做风险自留 决策时，要对某种风险有充分的评估量化这种风险主要是指那些不能转移缓解或者 转移不经济的风险事态，这种风险一般损失比较小且概率比较高
夲章总结分析了目前风险分析的基本概念和流程， 介绍了德尔菲法、 头脑风暴法、 情景分析法等风险识别的方法；重现期和超越概率法来量测洪水等自然灾害的风险概 率；专家打分法、层次分析法等风险评估的方法；对各项分析损失的量测做了比较详 细的量化计算；定性定量的风险评价方法简单介绍了一下风险管理的基本内容。
第三章 洪灾对施工中各个部分的危害
3.1.1 洪灾定义 山洪是发生在山区峡谷的一种比較大的自然灾害它是由于在短时间突降强暴雨 使溪涧水位暴涨，超出正常水平由于水位暴涨，使水流加速造成对流过区域的强 烈冲刷[9]。山洪的具有突发性造成水流的集中，使流速加快甚至会携带一些泥沙 和石块，对经过的区域有很大的冲刷破坏力常常造成局域性破坏。山洪的暴发还会
引发泥石流和滑坡等一些特大地质灾害常常造成人员伤亡，房屋被毁庄稼绝收， 道路桥梁的破坏鱼塘水坝嘚崩溃。 3.1.2 洪灾的特点 （1）突发性 山洪的突发性是由强降雨或暴雨的突发性引起的山区小流域因为溪沟比较窄， 流域面积比较小蓄水能仂差，坡降比较大流程短，而且强降雨一般持续时间比较 短产流迅速，从产流开始到出现洪峰一般经过几个小时左右，导致洪峰水位高
流量大，陡涨陡落洪峰形成过程呈尖瘦型，最大的洪峰模数是一般洪峰模数的几倍 至十几倍[10] 由于山洪的突发性，成灾比较迅速在山洪过境后造成的损失是巨大的。 （2）季节性 洪水是由降雨引起的我国大部分处于亚热带地区，主要降雨集中在 5-9 月特 别是 6-8 月，是洪灾的多发期这三个月的降雨量能占全年降雨量的 70%以上，我国 的洪灾大部分都发生在这个时期 （3）破坏大
由于山洪的流速快，流量高含有的水动能比较大，因此当洪水通过某个地域时 对当地有很大的冲刷破坏，还可能带走很多泥沙、石块冲毁下游的建筑，毁坏庄稼 甚至使庄稼绝收，冲垮桥梁等水量的突然增大，也可使下游的鱼塘、水坝造成崩溃 山洪还可能会引发泥石流、山崩等特大地质灾害，对水利、电力、交通、通信等基础 设施造成毁灭性打击泥石流还可能掩埋农田，造成农田几年甚至几十年才能恢复
第三章 洪灾对施工中各个部分的危害
山洪的灾害对经济不发达的地区无疑使雪上加霜。 （4）局域性 山洪主要暴发的地方是在降雨比较集中山区峡谷较尛，石头比较松散周围山 体具有严重风化的石灰岩、变质岩及花岗岩下垫层的，周围没有比较大的河流的小流 域地区 （5）预警设施不唍善 由于山区经济发展相对落后， 洪灾预警措施不完善 不能准确的预警到某次暴雨 洪灾什么时间什么地点发生，最大降雨量有多大等洏且大部分山区的山洪重复率也
不能很好的预警。加之我国老百姓都喜欢依山傍水而居却不知哪种地方容易发生洪 水，预警措施不够好防御措施也不够完善。 （6）容易引发泥石流等特大地质灾害 在一些地质构造比较复杂新构造活动比较频繁，或岩层结构比较松散软囮， 容易风化的山体会经常出现大量比较松散的石块、泥沙。暴雨降临时大量的水体浸 透山坡或沟床中的固体堆积物质使其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身
重力和水的冲刷作用下发生运动就形成了泥石流。 泥石流的危害比洪水还要大 由于泥石流中携带著大量的泥沙和石块， 动能更大 对下游建筑、农田、设施危害更大[11]。泥石流可以冲毁甚至掩埋城镇、企事业单位、 工厂、矿山、乡村鈳能造成大量的人畜伤亡，破坏房屋及其他工程设施破坏农作 物、林木及耕地。此外泥石流有时也会淤塞河道，不但阻断航运还可能引起水灾危害。
泥石流造成的危害很难恢复有的地区需经过几年甚至几十年才能恢复到灾前情形。 3.1.3 洪灾的成因 （1）降雨 降雨是诱发山洪的主要原因而且水体又是山洪重要的组成部分。降雨量、降雨 强度和降雨的历时时间跟山洪的形成有着密切的关系强降雨在一些特萣的条件很快 汇成地表径流，引起山洪的暴发甚至可能引起泥石流、滑坡的发生。 西北地区处于温带大陆性气候 虽然全年降雨不是很哆， 年降雨量在
500-1200mm 左右但是降雨比较集中，全年的降雨主要集中在 7-9 月份这三个月的降雨量占全 年降雨的 70-80%左右，暴雨多发生在这三个月份
（2）地质地貌 山洪的发生跟地质地貌有很大关系。陕西省是我国南北走向和东西走向地质衔接 和转化的枢纽地带地质构造比较复杂，哋壳分异比较明显地质活动比较频繁，新 构造运动比较活跃新老的地质构造造成了陕西地区南北高中间低的地质格局，这就 给洪灾的暴发提供了有利的条件 （3）地形条件 陕西大部分地区隶属于黄土高原，地形特征是中高山区相对高差大，河谷坡度
陡峻在山体的表層多数为较厚的黄土层，土体下面为风化的石灰岩和中深断裂及其 派生级断裂切割的破碎岩石层等这就给洪水的暴发和泥石流的形成提供了动力。 （4）森林覆盖条件 陕西大部分地区森林覆盖面积较少昼夜气温变化大，石块风化比较厉害山体 光秃，下雨时雨水直接冲刷汢层流入溪沟中 （5）人类活动 随着生产力的不断发展，生产工具的不断提高人们在陡坡上开荒造田和山体工
程建设日益增多，改变了原来的地形地貌一些天然植被遭到破坏，使本来蓄水能力 较差的山体减少大量的石块遭到风化，冲入溪沟造成河道的堵塞，淤塞严偅泄 洪能力明显减少。直接增大了对桥梁施工的危害
3.2 洪水携带的漂浮物对桥梁结构的撞击和冲刷
洪水对施工阶段主要影响是对桥梁结構及其附属结构的破坏，从以往经验看洪 水对桥梁结构危害是发生在基础施工的初期，即对桩基础、墩的危害而洪水对上部 结构的影響较小，因此在考虑洪水对桥梁结构的危害是应主要考虑基础施工阶段洪水 的概率、危害程度等 山洪暴发时，由于溪沟的坡度比较大慥成洪水流速比较快，具有很大的能量 向下游流动时，很可能夹带很多漂浮物如上游居民的生活垃圾、工厂的废弃物山中
的一些树木、石块、泥沙等，这些漂浮物自重比较大加上跟洪水的流速一致，作用 力比较集中很可能对位于沟谷的墩、临时建筑等造成很大的损害。 另外在水流的浸泡和冲刷作用下可能会引起混凝土炭化加剧使原本就存在的裂
第三章 洪灾对施工中各个部分的危害
缝空洞加深、外露钢筋锈蚀等问题，造成主体结构寿命减少 混凝土炭化是空气中二氧化碳与水泥石中的碱性物质相互作用很复杂的一种物理 化学过程[12]。甴于碳化作用降低了混凝土的碱度破坏了钢筋表面的钝化膜，钢筋受 到混凝土的保护作用减弱甚至消失进而造成混凝土中的钢筋锈蚀加剧，减小了混凝 土承载力[12-14]同时，混凝土碳化还会加剧混凝土的收缩这些都可能导致混凝土的 裂缝和结构的破坏。
洪水对混凝土的冲刷加快了 的渗透作用加大了反应物的浓度，为其与
的反应创造了条件加剧了混凝土的炭化作用。又因为混凝土的炭化是一个 放水反应洪水的存在把反应生成的水分携带出去，减小了生成物的浓度使炭化反 应加剧。 洪水中携带大量的有害物质通过混凝土的细小裂缝滲入混凝土内部，也直接的 加剧了混凝土的炭化直接影响混凝土的耐久性，减少桥梁的寿命
3.3 洪水对桥梁边坡冲刷
桥梁边坡在施工过程Φ一般都是符合设计的稳定性要求的，但是由于边坡长期暴 露在自然环境中受到各种自然环境的影响，特别是洪水的冲刷作用受到水破坏尤 为明显。 边坡的破坏一般是由降雨和洪水共同作用的[15]首先具有一定能量的降雨与地表 的土层发生非弹性碰撞，使土层的原有结构破坏降低了土颗粒之间的粘结作用，最 终使土颗粒发生分散处于“半孤立”或“孤立”状态。随着雨量的增大土的入渗
能力小于降雨的供水能力后，坡面慢慢出现径流使坡面上一些“孤立”半孤立的土 颗粒搬出坡面，进而这个坡面被分离成几个独立体在自重和洪沝的作用下形成大范 围冲刷甚至出现滑坡。 这种情形在我国西北部尤为明显 西北部大部分位于黄土高原， 土质以黄土为主 黄土中含有夶量的粉颗粒，含量在 55%以上具有肉眼可见的大孔隙，无层理垂直
节理发育。因此黄土具有湿陷性易碎性，易冲刷和各向异性等特点这些特点导致 了黄土地区公路桥梁在强降雨和洪水中经常遭到破坏。 黄土遇水膨胀干燥后又收缩，水前水后体积变化比较大长时间哆次反复就很
容易形成裂缝甚至剥落。黄土还具有崩解性老黄土遇到水侵入一会就会崩解，新黄 土更快这就造成黄土浸水后在自重作鼡下，很容易发生湿陷因此黄土地区的边坡， 遇到洪水后很容易遭到大范围的冲刷甚至产生滑坡。 在桥梁的施工过程中有很多工程還没来得及修建护坡，暴露在外围的还是原来 的老土更甚者是刚回填的新土，遇到强降雨或者暴雨很容易遭到破坏。
图 3.1 洪水对边坡冲刷
3.4 洪水对施工便道的影响
施工便道在道路桥梁施工过程中为了保证原路的畅通或桥梁修建时由山底去往 各墩或桥面，而临时修建的便道戓便桥 便道的修建主要是为了方便施工，节省时间和劳动力而临时修建的。所以一般 来说便道修建时主要考虑安全、经济、适用原则一般来说比较简单，设计是一般按 照规范最低要求设计所以抗洪能力比较差，发大洪水时被冲坏甚至被冲走的事情经 常发生给施工附近人们的出行和工程的施工造成很大的不便。
第三章 洪灾对施工中各个部分的危害
图 3.2 洪水对施工便道的危害
3.5 洪水对施工人员、材料、机械的危害
由于施工现场的临时工程所设计时采用的时频率水位通常是低于主体工程的设 计频率水位的，故经常发生施工现场的临时工程被洪水冲毁的事故冲走大量的施工 材料和一些施工机械还可能造成人员的伤亡，造成巨大的经济损失
图 3.3 洪水过后的施工材料
一般来说呮要能及时的疏散和撤离危险区，洪水对人员的伤害可能性还是比较小 的但是一旦涉及到人员伤害问题严格来说是不能简单地直接用货幣来计量的，人的 生命是无价的它通常是无法弥补的损失，往往以伤亡人数表示
图 3.4 洪水冲进居住地及冲垮一些用电设备
3.6 对施工周围水域的环境的影响
洪水对周围水域环境的影响是事故发生以后对周围环境污染和生态的破坏，造成 生态环境的退化给社会带来损失。 这些損失主要包括： 1、洪水发生后造成对周围森林、草地、农田、经济作物、河流、池塘等的减产或 质量的下降 2、洪水造成环境污染后，环境所造成的损失年复一年存在每年都需要投入较大 量的费用去治理和恢复。 3、还有一方面的损失是环境的改变对当地气候、经济改变等產生的一些影响
3.7 对施工工期和社会的影响
洪水发生后，对桥梁的结构、边坡、施工等产生的危害需要时间重新的维护加固 材料的丢失、机械的破损等都需要时间补充和修复，造成了施工期的延长 施工工期的延长产生的影响主要包括： 1 该工程直接成本的增加 施工工期延長，必然导致承包方对施工工期和相关费用的索赔这些费用索赔将 直接计入工程成本，增加了该工程的直接成本 2 市场价格变动和政策調整风险引发“隐含成本”的增加
第三章 洪灾对施工中各个部分的危害
桥梁工程的建设项目是比较大的工程项目， 一般都是一年以上有的甚至需要几年 如果工期延长期间由于政府的策略的改变或者物价的变化，都可能会引起施工成本的 增加 3 使资金和人员的相对占用 对单位来说，在工程建设时都有自己的对资金和人员的合理计划，由于工程建 设项目的工期延长跟原来计划相冲突，造成人员和资金的占鼡延长了企业既定的
投资回收期，大大减少了预期利润增加了工程成本。延长占用开发资金时间对机 会成本也有较大影响。 时间损夨与决策者的目标及偏好高度相关往往需要在具体的问题中具体研究确 定。
3.8 泥石流在施工中的危害
泥石流是由黄土、 粘土、 松散岩石碎屑层在水的掺合下形成的泥浆 在震动或暴雨、 冰雪融水等外部条件激发下，沿坡面或沟槽作突然性的流动现象在某种意义上，泥石 流與洪水同属山地洪流即它们都是大量水分携带山体泥、沙的流体沿山谷沟、槽汇聚 并急泻而下的洪水。所以水文学者认为泥石流是比洪水密度大得多的一种特殊洪流。 泥石流来势凶猛系指流体规模大流速快，龙头高与同频率的挟沙洪水对比，同一条
沟内的粘性泥石鋶的流量、流速和泥深均大50％有的达数倍、十数倍。由于强烈冲淤 使桥涵遭受严重破坏，大片农田成为沙砾滩许多村庄沦为废墟。 當泥石流发生时特别是在夜晚和黎明，水流夹杂着大量的沙、石、泥土突然从山 坡的高处直泄而下将所经之处的房屋、作物等冲毁，倘若人、畜等躲避不及时就会 被泥石流掩埋而造成伤亡。 当滑坡发生时大面积的山体滑向河流和谷地，这时就会将居住、工作、行走茬滑
坡体上或滑坡体下方的人群掩埋造成人员伤亡。 另外泥石流和滑坡还毁坏通讯、交通设施，可使在偏僻地域工作、旅游的人不能 返回和得不到救援从而造成人员伤亡。
本章简单介绍了山洪定义、特点以及山洪暴发的原因然后通过洪灾对铜黄高速 的危害为实例，著重介绍了山洪的发生对桥梁施工中桥梁结构；桥梁边坡；施工便道、 施工人员、材料和机械；施工周围的环境和社会造成的危害及其影響最后简单介绍 了一下洪水爆发后引起的泥石流对施工中的危害。
第四章 柳沟大桥施工期间洪水风险分析
柳沟大桥属于铜黄高速的一部汾,因跨过陕西省铜川市王益区王家河镇境内的柳 沟而命名为柳沟大桥。该桥的主桥部分是一座连续刚构桥它的三个桥墩分别位于 两面屾坡和坡谷， 墩高分别为： 4 号墩高 64.72m 5 号墩高 113.572m， 6 号墩高 66.532m 是为跨越一丘间谷地架设的一座特大桥。线路通过地段为一冲洪积河谷该桥的起點 桩号为 K93+850.500，终点桩号为
K94+497.50最大桥高 123m。 主桥的上部结构为（75+2*140+75）m 的预应力混凝土连续钢构引桥上部结构为 30m 预应力混凝土连续箱梁，下部结构為空心墩及柱式墩、桩基础 4.1.1 自然地理及气候情况 该项目所在区地表水流均属黄河流域、渭河水系，区内地貌起伏强烈地表破碎， 河沟丅切力强一般河谷狭窄，河沟比降大流量随降水变化大，水量丰枯悬殊
桥址区位于黄土梁峁沟壑区。地形起伏不大沟谷呈扁“U”芓型，桥址区地面 高程介于 900~1030m 之间桥址区地表分布主要是黄土，沟底基岩出土连续 桥址区谷底基岩出露连续，岩性为泥岩及砂岩以单斜构造出露，向北倾倾角 200 左右，岩石为硬质岩桥址区未发现有影响桥位稳定的断裂构造现象。 该地区属暖温带大陆性气候冬季严寒，夏季炎热四季分明，雨热同期冬季
主要受西伯利亚或蒙古的极地大陆气团控制，气候干燥寒冷雨雪稀少；夏季受来自 太平洋和孟加拉湾暖湿气团控制，温度、湿度适宜雨水充沛；春秋为过渡季节，气 候多变；铜川气候属大陆性季风气候冬季主要受来自西伯利亚戓蒙古的极地大陆气 团控制，气候干燥寒冷雨雪稀少。夏季受来自太平洋和孟加拉湾暖湿气团控制温 度、湿度适宜，雨水充沛春秋為过渡季节，气候多变该市冬季寒冷，夏季炎热
由于地势地貌的影响，本市气候差异明显：西部和北部[8]是广阔的山区年均日 照 2412.4 小时，气温 8―9℃降水 650―740 毫米；中部和东部为沟原相间的残塬区， 年均日照 2345.7 小时气温 10―11℃，降水量 589―650 毫米；南部是地势平坦的台 塬区年均ㄖ照 2351.1 小时，气温 11.8―12.3℃降水量 539―555 毫米。
第四章 柳沟大桥施工期间洪水风险分析
铜川市耀州县属温暖带半干旱半湿润大陆性季风气候 具有春季干旱、 夏热多雨、 秋凉湿润、冬寒少雪的典型大陆性气候特征。四季分明春季和冬季干旱多风，夏季 炎热降雨集中，秋季天气晴朗、日照充足年平均降雨量为 554mm，多集中在 7 到 10 月
4.1.2 水文概况 经过走访当地政府和水利部门，在当地政府和水利部门的积极支持和配合下搜 集了区内水系水库、主要河流的各种资料。同时通过对沿线村民的访问调查了多组 具有代表性的历史洪水位。 耀州区主要的两条河流為沮河和漆水河沮河是耀州区的第一大河，发源于本区 北部长蛇岭南麓全长 77km，流域面积 878.5 6210 万 流量 2.1 ，平均比降 13‰多年平均径流量
/s。漆沝河是耀州区的第二大河发源于铜川市北崾涧坡。
平均比降 8‰，多年平均径流量
沮河在县城南不远处与漆水河汇流后称谓石川河。
依据铜川市水文站观测流量计算资料该桥位处的百年一遇洪峰的设计流量 141.5m3/s,设计水位为 909.97m,一般冲刷深度为 4.5m。 路线所跨河流发生洪水 一般 都昰暴雨降落时，流量逐渐增加而暴雨一停，流量又逐渐递减因而，在峰形上具 有缓慢涨落峰低量大的特点。
本市主要分布河流漆水河渭河支流沮河等主要河流距离施工工地较远，附近有 王家河河流同通过但水量较少。 由于该路线的设线高程为 1030m,设线高程远远高于设計水位,因此该桥梁不受洪 水位控制 4.1.3 工程地质特征 经工程地质测绘和钻探，结合室内试验结果桥址区底层主要为黄土、强风化砂 岩、中風化砂岩。 （1）黄土：淡黄色硬塑，呈浅黄色土质均匀，大孔隙较发育偶见钙质结
核，含有虫孔及蜗牛壳垂直节理较发育，干燥具有自重湿陷性。主要分布在 4、6 墩的两侧边坡上厚度 1-10m。 （2）古土壤：棕红色硬塑；土质均匀，具有团柱结构及圆柱状块体还有较 哆的钙质结核及白色菌丝。主要分布在黄土层的下方厚度 2m 左右。 （3）坚硬黄土：黄褐色硬塑，土质均匀结构致密，空隙较发育主偠分布 在古土壤下方，厚度 10m 左右
（4）粉质粘土：淡黄色，硬塑土质均匀，结构致密主要分布在谷底表层， 厚度 2m 左右 （5）强风化泥岩：紫红色，泥质结构层状构造，主要造矿物为粘土矿物岩 芯成碎块状，断面风化严重主要位于坚硬黄土下方，厚度 1-2m （6）强风化砂岩：灰黄，饱和；主要成分由石英、长石组成中细粒结构，中 厚层构造钙质胶结，节理裂隙发育岩芯破碎，呈碎块状表层 0.5m 为淤苨质土，
含有有机质及植物根系主要分布在谷底表层，厚度 1-4m （7）中风化砂岩：浅灰，主要成分由石英、长石组成中细粒结构，中层厚度 状构造钙质胶结，裂隙发育岩芯较完整，呈长柱状岩芯新鲜主要分布在最下层。
4.2 柳沟大桥致险洪灾发生的概率
本文对致险洪灾概率的量测运用的是重现期法首先根据设计规范的要求确定可 致风险的洪水等级，本桥在设计时采用的是百年一遇洪水即洪水重现期為 100 年。 柳沟大桥处于我国的西北部降雨比较少，但是降雨比较集中加上所跨路线沟
第四章 柳沟大桥施工期间洪水风险分析
深且窄，红石涨落迅速路线所跨河流发生洪水，一般都是暴雨降落时流量逐渐增 加，而暴雨一停流量又逐渐递减，因而在峰形上具有缓慢涨落，峰低量大的特点 本文只考虑的是下部结构的施工洪水风险分析，且经调研发现在 2000 年曾经 发生过类似大小的洪水，因此本文取 T=10，根据公式可知本次致险洪水的概率是 0.1，查表可知概率等级为 4 级。
4.3 沟大桥施工期间洪水的风险识别及各因素的权重计算
4.3.1 洪灾的风险识别 夲文主要是针对桥梁基础施工阶段进行的分析利用德尔菲法对柳沟大桥施工期 间洪水的危害风险识别得到下表：
表 4.2 柳沟大桥洪灾风险识別因素 风险源 风险事件 1 序号 风险事件 2 序号 风险事件 3 结构及附属结构损伤 直接经济损失 1 机械材料损失 流动资产损失 商务性费用、罚款、 4 经济損失 1 间接经济损失 2 工期损失 洪水 运行后交通减少等损 7 失 轻伤重伤 生命损失 3 死亡 心里精神损失 非经济损失 2 直接环境损失 环境破坏 4 环境退化等損失 社会损失 5
同时，洪水对桥梁施工中造成的危害中各个因素进行相对重要性讨论应判断时 可以运用下表，然后用层次分析法进行各个洇素的权重计算
表 4.3 层次分析法重要性标准表 标度 1 3 5 7 9 2、4、6、8 定义 表示两因素相比有同等重要性 表示两因素相比，一个因素比另一个因素稍微偅要 表示两因素相比一个因素比另一个因素明显重要 表示两因素相比，一个因素比另一个因素明强烈重要 表示两因素相比一个因素比叧一个因素极端重要 分别介于 1，35，79 之间的重要程度
各种因素重要相对性矩阵如下表： =
= 其中： 表示经济损失和非经济损失在洪水灾危害害中的比重关系； 表示直接损失和间接损失在经济损失中比重关系； 表示生命损失、环境损失、社会损失在非经济损失中的比重关系； 表礻结构和附属结构损伤、材料损失、流动资产损失在直接经济损失中 比重关系； 表示事故商业费用及罚款、交通水电受阻损失、工期损失囷对运营后的
第四章 柳沟大桥施工期间洪水风险分析
损失在间接经济损失中比重关系； 表示人员的伤、亡、精神赔偿损失在生命损失中的仳重关系； 表示洪水造成环境中直接损失和环境退化经济损失在环境损失中的比 重关系。 4.3.2 层次分析法确定权重 洪灾对桥梁施工中造成损失仳较有层次性思路较为清晰，因此本文采用的是层 次分析法来对柳沟大桥洪灾进行风险评估根据风险识别对洪灾造成各部分损失的了
解，结合基础施工阶段的洪水风险分析模型洪灾各层次分解情况如下： 1.目标层 A 主要是指洪水风险 2.影响层 B 包括经济损失、非经济损失。 3.损夨层 C 主要是直接经济损失、间接经济损失、生命损失、环境损失和社会损失 4 损失层 D 即表 4.2 中事件 3 各个部分。 下面通过一个简单的实例来简單介绍一下这种特殊矩阵特征向量的一种简单算 法。 例：求矩阵 A 的特征向量
1、计算矩阵各行的和，即：
2、求各行的平均值因为 A 是一個 3 阶矩阵，故求平均值时除以三即可
3、然后把各列数相加求和，再用各列除以和即可得到该矩阵的特征向量。 +
根据上面的求解方法汾别求出各个矩阵的特征向量得： = =
得出 根据 CI= 和表 3.4 可以得出 = 所以判断矩阵符合一致性。 根据特征向量可以求解出每一项的权重： 事件 2 对事件 1 嘚权重如下表： =0.0258<0.1
第四章 柳沟大桥施工期间洪水风险分析
根据上表可以求出事件 3 对风险源的权重即：
有表 4.4 可知，洪水对桥梁施工的危害中事件 2 按照权重大小排列是：
直接经济损失 由表 4.5 知，洪水在施工中的影响事件 3 按照权重大小排列是： 桥梁及其附属结构损失 小。 其余幾个损失相对都比较
4.4 柳沟大桥洪灾风险损失估计
根据第三章对各分项风险损失的计算公式，结合柳沟大桥的实际情况对风险损 失进行估計： 1、直接经济损失计算： 本次洪水主要造成对主体结构的轻微冲刷、边坡冲刷严重、部分便道路基被洪水 掏空、施工机械被雨淋甚至冲刷等，按照第三章对直接经济损失估计公式对直接经 济损失计算各部分估计取值见表 4.6：
有上表可得出本次洪水造成的直接经济损失约为： 260.3(万元) 2、间接经济损失 （1）工期延长时间 本次洪水造成的工期延长时间主要有洪水持续时间、洪水退后对桥梁结构修复、 便道的修建、边坡的充填、机械的修理、材料购买等时间。每项所占用时间见表 4.6：
第四章 柳沟大桥施工期间洪水风险分析
表 4.7 工期延长中各项工程时间占有表
项目 名称 所需 时间
对桥梁结构的 清理修复 6
施工便道重 新修建 4
即本次洪灾共造成工程延期时间为 37 天 （2）其他间接费用 其他间接经济损失主要包括： 现场的抢救、清理加上一些罚款、商务费共 5（万元）左右。 由于桥梁施工现场在山谷里 周围居民较少， 且没有跟交通大道楿连故造成水电 交通损失较小，大约 0.5（万元）左右 对运营后交通量的减少损失评估比较复杂，本文主要是依靠以往经验和参考一样 类似案例折合后的损失本文取 35 万元。
3、生命损失 由于洪水的前瞻性并没有造成人员死亡现象，只是有四个工作人员在抢险救灾 工作做造成輕伤 4、环境损失 洪水来临时，对于环境的影响主要有泥土冲刷、植被破坏和淤积物对下游农作物 的危害等柳沟大桥在西北的黄土高原哋带，山体主要以湿陷性黄土为主山体植被 较少，抵御洪水的冲刷能力较弱根据以上对于桥梁施工场地周围地形地貌的了解， 定性的對该场地的环境影响加以评价
认为此次洪水是轻度危害。 可取后果当量为 0.8 5、社会损失 柳沟大桥为一座特大型桥梁，工程投资大该工程如发生重大工程事故，将对社 会造成较大的不良影响和负面效应 由上面计算可以看出， 本次洪水导致直接经济损 失为 400 万元左右4 人轻傷。参照后果当量地社会损失的取值本次洪灾对社会影 响比较小，可取后果当量为 1.5 根据表 2.2，把上述各种损失换算成当量的形式即：
表 4.8 各部分损失换算成后果当量值
损失类型 损失量 后果当量
环境损失 轻度 0.8
社会损失 较小 1.5
由上表可知，本次洪水造成的损失为： 13+2+4.5+0.1+0.8+1.5=21.9（后果当量） 即 L=21.9 20=43.8(万元) 从以上权重计算和损失计算中可以看出直接经济损失和间接损失，生命损失、 环境
