1、安全质量建 筑 技 术 开 发 135Safety and QualityBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月某地区中圈黄河穿越定向钻施工安全风险评价史峰（中铁一局集团电务工程有限公司，710000 西安）摘要 为了提高定向钻穿越施工质量，进行了基于某地区都市圈中线供水工程电缆钻越黄河专项施工项目的研究，通过运用层次分析-模糊综合评价法(AHP-FCE)构建风险评价模型，同时结合项目概况及难点，剖析主要风险因素，并由专家对其进行评判打分，对评价指标结果进行处理，完成对项目施工安全风险的评价。施工单位对于不同的风险事故，要尽早采取安全防护措施
2、，从根本上减少甚至消除风险源，因此基于评价结果，提出施工高风险因素应对措施，以为后期类似工程提供参考。关键词 水平定向钻；风险评价；层次分析模糊综合评价法；风险识别；风险措施 中图分类号TU 74 文献标志码A 文章编号1001-523X（2023）02-0135-04SAFETY RISK ASSESSMENT OF DIRECTIONAL DRILLING THROUGH THE YELLOW RIVER IN YINCHUANShi Feng AbstractIn order to improve the project construction quality and safety,t
3、he special construction project of the Yellow River was taken as an example,and the hierarchical analysis-fuzzy comprehensive evaluation method(AHP-FCE)was used to build the risk evaluation model,combined with the project situation and difficulties,the main risk factors are analyzed,and experts eval
4、uate and score them,process the evaluation indicators,and complete the evaluation of the project construction safety risk.The construction units should take safety protection measures as soon as possible to fundamentally reduce or even eliminate the risk sources,which can be used as a reference for
5、similar projects in the future.Keywordshorizontal directional drilling；risk evaluation；analytic hierarchy process-fuzzy comprehensive evaluation method；risk identification；risk measures非开挖定向钻技术是指对地下管线、管道等实施敷设、养护、更换和检测的一种非开挖施工技术手段。目前，对水平定向钻施工及验收尚无统一标准1。穿越工程项目的质量取决于穿越距离、地勘测量准确度、工程设计理念和穿越点的选取等各种因素2。尤其穿
6、越距离对于项目穿越方法的选择、穿越的成败等起决定性作用。由于穿越距离的不断扩大，定向钻穿越施工所面临的安全风险也越来越大。因此有必要根据长距离穿管项目的实际情况及工程技术特点，对穿越项目施工安全风险进行评价。通过结合某地区都市圈中线供水工程电缆长距离钻越黄河施工项目的特点，并运用文献分析和专家访谈法，采用层次分析模糊综合评价法对施工安全风险水平进行评价，以此提高项目施工安全风险管理水平，为同类项目的安全风险评价提供参考。1 项目概况及难点某地区都市圈中线供水工程35 kV线路工程自国家电网110 kV纺织城变电站引单回路35 kV电源至黄沙古渡泵站，线路全长12.02 km，其中架空线路长10
7、.594 km，电缆线路长1.408 km。其中，电缆钻越黄河施工为新建45号电缆终端塔黄沙古渡泵站35 kV变电站段，水平定向钻穿越水平长度为1140 m，黄河西岸作为出土点，泵站电缆井位置作为引钻点，经一路东约130 m处作为入钻点，穿越深度41.6 m，出入点落差约23 m。沿线地形较平坦，由东向西倾斜，周围均为耕地，场地稳定性好。穿越层位选择为砂岩层，钻孔位于河床下方11.515.6 m之间。本工程35 kV电缆穿PE管钻越黄河敷设施工为宁夏自治区首例，也是国内首例，建设意义重大。施工过程有以下几个方面的难点：（1）长距离钻进导向。导向孔钻进过程中，由于控向装置故障或人为因素的影响，使
8、实际曲线与设计曲线存在明显的偏差，甚至出现了急弯、死折等情况，可能造成一些问题，如钻进困难、钻杆断裂或管道回拖卡管。（2）管道回拖失败。由于孔眼不洁或者管线发送方法和入洞角度不当都可能造成回拖失败3。如出收稿日期：20221225作者简介：史峰（1982)，男，陕西咸阳人，工程师，主要研究方向为电气供电。安全质量建 筑 技 术 开 发136 Safety and QualityBuilding Technology Development第50卷第2期2023年2月现管材抱死、塌孔、钻具断裂、钻杆断裂问题。（3）漏、跑、冒浆现象。在钻进过程，会发生冒浆现象，孔口不返浆，从而使钻进变得困难；此外
9、，孔内的钻渣无法排出，施工的正常进展被影响，在严重的时候需要停工，这不仅带来极大的经济损失，而且会污染到周围的环境。（4）长距离电缆敷设。电缆与钢套内壁的巨大摩擦力会损坏电缆。牵引力的大小不应大于电缆的抗拉强度，会造成电缆断裂4。（5）泥浆性能。黄河河床之下的砂岩，呈不胶结状态，水平定向钻进成洞时容易产生坍塌，此砂岩实际表现为颗粒砂土，扰动性差。（6）穿越地段外部周围磁场。由于穿越地段周围存在许多地下桩，产生磁场影响定向钻导向。综上所述，项目施工过程中长距离导向、回拖、电缆敷设以及冒浆现象，设计过程中的泥浆配比、泥浆性能选择，环境因素中的外部磁场影响等因素是本项目的施工难点，也是造成风险发生的
10、因素。2 风险识别风险识别是风险评估的首要步骤，先收集项目资料、识别项目的特点，了解风险因素的性质和相互作用。接着与类似项目进行对比研究，分析异同点，总结经验和教训，借鉴以往项目经验将对全面开展风险识别大有裨益5。通过收集穿越黄河项目资料，明确项目难点，根据实际的工程经验得出风险因素的类型，从施工人员风险、材料及设备风险、安全管理风险、设计风险、施工风险和环境风险六个方面识别相关的施工安全风险因素。见表1。3 定向钻穿越工程项目风险评价模型建立基于模糊综合评价法和层次分析法的优势和劣势，通过融合二者的优势，能有效提高准确度，采取更为简便的检验步骤，促使数据调整便捷，以便做出更为明智的判断6。风
11、险评价模型建立步骤如下。（1）建立目标的层次模型通过风险识别工作，列出风险因素，并进行整理归类，建立风险目标评价指标U，根据该项目将U分为6个子指标Um。一级指标Um又可分为n个二级指标Umj。如图1所示。（2）建立评价等级相应风险发生等级和损失等级的标准，见表2、表3。表1 施工安全风险因素风险类别编号风险因素施工人员风险U1U11安全意识及工作状态U12专业技能熟练程度U13施工人员优化配置材料及设备风险U2U21定向钻钻机性能U22机电、其他机械设备、仪器安全性能U23管道防腐层U24管道加工质检情况安全管理风险U3U31文明施工及环境保证措施U32质量保证措施U33安全保证措施U34应
12、急预案措施设计风险U4U41穿越设计路线U42泥浆配比设计U43回拖力大小U44钻机、钻具、扩孔器等设备选型U45地质资料可靠性施工风险U5U51长距离钻机导向控向U52扩孔时出现卡钻、抱钻现象U53漏浆、跑浆、冒浆现象U54管道回拖U55电缆敷设环境风险U6U61工程地质、水文U62穿越地段周围外部磁场U63施工周边建筑物、构筑物、环境等U64不可抗力影响定向钻穿越项目风险UU2U21U31U23U41U32U5U44U1U11U12U13U24U22U4U43U42U34U45U3U33U51U54U53U52U55U61U62U64U6U63图1 穿越项目施工安全风险评价指标体系表2 项
13、目风险损失等级标准等级风险发生损失评价集A极高(0.8，1B高(0.6，0.8C中(0.4，0.6D低(0.2，0.4E极低0，0.2表3 项目风险等级标准可能性等级损失等级ABCDE(0.8，1(0.6，0.8(0.4，0.6(0.2，0.4(0，0.21(0.8，1级级级级级2(0.6，0.8级级级级级3(0.4，0.6级级级级级4(0.2，0.4级级级级级5(0，0.2级级级级级（3）建立各评价指标权重集1）选取0.10.9标度法，根据风险指标体系，请专家对因素之间两两进行比较打分，构建优选判断矩阵，记为：安全质量建 筑 技 术 开 发 137Safety and QualityBuil
14、ding Technology Development第50卷第2期2023年2月 am=a11a21.an1a12a22.an2a1na2n.ann.（1）2）引入模糊一致判断矩阵A=（Aij）nn，即：2（n1）kikjAij=+0.5 （2）ki=nj=1 aij（i=1，2，.，n）（3）3）计算相对权重集。采用和行归一法由模糊一致判断矩阵A计算相对权重值Wm（m=1，2，n），满足：Wm=nj=1aij nj=1ni=1aij（i=1，2，.，n）（4）所以根据步骤，先让专家对一级指标的两两因素进行打分可以根据得出一级指标U的权重集W=(0.036,0.074,0.113,0.259
15、,0.224,0.294)T，同理可得出二级指标两两打分表，根据打分表写出二级指标权重集Wi，即：W1=(0.416，0.335，0.249)W2=(0.351，0.246，0.195，0.208)W3=(0.316，0.262，0.224，0.198)W4=(0.216，0.320，0.263，0.098，0.103)W5=(0.463，0.213，0.063，0.127，0.134)W6=(0.210，0.363，0.274，0.153)且由一级指标和二级指标权重相乘得到相对于目标层的权重，最终得出各层指标权重表，见表4。4）建立隶属度矩阵。评价指标Um和评价集V之间的模糊关系，记为rij
16、，构成的隶属度矩阵，记为：Rm=r11r21.rn1r12r22.rn2r1nr2n.rnn.（5）由专家对风险因素发生的概率和损失等级进行评判，得出相应的隶属度矩阵。以评价指标U1的隶属度矩阵Rp1为例，其他层次的隶属度矩阵同方法可获得。根据打分结果，得出Rp1为：（4）多层次综合评价。表4 各层指标权重表目标层一级指标U权重二级指标二级指标权重集相对于目标层的权重某地区都市圈中线供水工程电缆钻越黄河专项施工项目施工人员风险U10.036安全意识及工作状态0.4160.015 专业技能熟练程度0.3350.012 施工人员优化配置0.2490.009 材料及设备风险U20.074定向钻钻机性能0.3510.026 机电、其他机械设备、仪器安全性能0.2460.018 管道防腐层0.1950.014 管道加工质检情况0.2080.015 安全管理风险U30.113文明施工及环境保证措施0.3160.036 质量保证措施0.2620.030 安全保证措施0.2240.025 应急预案措施0.1980.022 设计风险U40.259穿越设计路线0.2160.056泥浆配比设计0.3200.
