沿海沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系研究

王學(xué)軍，張治敏

(重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院，400074)

沿海沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估體系研究

王學(xué)軍，張治敏

(重慶交通大學(xué) 河海學(xué)院，400074)

沉箱碼頭是我國沿海常用的碼頭結(jié)構(gòu)型式，也是深水泊位碼頭施工中經(jīng)常采用的一種結(jié)構(gòu)形式。針對(duì)日益突出的港口工程建設(shè)中的工程安全問題，提出了沿海沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，并建立了評(píng)價(jià)模型，以指導(dǎo)沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。

沉箱碼頭;施工;安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估;指標(biāo)體系

“十二五”時(shí)期是港口基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的大發(fā)展時(shí)期，“十二五”規(guī)劃綱要指出要重點(diǎn)建設(shè)北方煤炭下水港裝船碼頭及華東、華南煤炭中轉(zhuǎn)儲(chǔ)運(yùn)基地工程，大連等港口的大型原油接卸碼頭工程，寧波—舟山等港口的大型鐵礦石接卸碼頭工程，上海、天津等港口的集裝箱碼頭工程。新增萬噸級(jí)及以上深水泊位440個(gè)左右。港口工程向大型化、深水化、遠(yuǎn)離岸線區(qū)域發(fā)展，施工難度越來越大，建設(shè)過程中的工程安全問題將更顯突出。沉箱碼頭是采用沉箱作為主體結(jié)構(gòu)的重力式碼頭或墩式碼頭，適用于水上工程量大，而要求工期短的碼頭型式［1］，是我國沿海常用的碼頭結(jié)構(gòu)型式，也是深水泊位碼頭施工中，經(jīng)常采用的一種結(jié)構(gòu)形式［2］。因此，針對(duì)沿海沉箱碼頭施工開展安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

1 沉箱碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)分析

1.1 工程特性風(fēng)險(xiǎn)

碼頭工程是港口工程的重要組成部分，其地基處理方式要比一般的建筑工程地基處理方式復(fù)雜，由于大部分情況是在水下進(jìn)行，水下地質(zhì)勘查需要有專門的潛水員進(jìn)行處理，水下地質(zhì)勘測資料的不完整可能會(huì)造成基槽邊坡的設(shè)計(jì)值過大或過小，影響工程的穩(wěn)定性和耐久性。碼頭基槽開挖過程中可能會(huì)造成大量淤泥回淤，影響工程施工進(jìn)度和增加清淤費(fèi)用。地基不均勻沉降造成的裂縫，會(huì)影響結(jié)構(gòu)的耐久性，降低結(jié)構(gòu)的承載力，對(duì)工程帶來安全隱患。在沉箱預(yù)制過程中，起重作業(yè)是最容易出現(xiàn)安全問題的脆弱點(diǎn)，這與施工過程中頻繁的模板支拆作業(yè)、鋼筋吊裝綁扎作業(yè)等密切相關(guān)［3］。在沉箱出運(yùn)過程中，浮游穩(wěn)定條件得不到滿足是造成沉箱翻倒事故的主要原因。在沉箱安裝過程中，內(nèi)墻兩側(cè)水頭差較大會(huì)造成內(nèi)墻破壞，在大風(fēng)浪作用下沉箱坐底后會(huì)有移位風(fēng)險(xiǎn)，施工過程中必須要進(jìn)行監(jiān)控，以免造成損失。

1.2 自然環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)

港口工程施工受氣象、水文、地質(zhì)因素影響很大。嚴(yán)寒或酷暑的極端氣候降低工作人員的施工效率，施工工藝隨著氣候的變化也要做相應(yīng)的調(diào)整和改變，例如，混凝土澆注和養(yǎng)護(hù)等。港口工程施工有時(shí)需跨越一個(gè)或多個(gè)臺(tái)風(fēng)期，受臺(tái)風(fēng)、季候風(fēng)等災(zāi)害性天氣影響大，工程結(jié)構(gòu)防臺(tái)及防沖刷問題突出。港口工程常遇到軟土地基，使在軟土上建造的港口建筑物出現(xiàn)各種工程事故，造成巨大損失。水上作業(yè)受潮汐影響更為突出，沉箱安放時(shí)需要避開漲潮期，以免安放不到位或沉箱進(jìn)水。

1.3 施工安全管理風(fēng)險(xiǎn)

安全管理是港口工程施工順利進(jìn)行的保障。有些施工單位重利益，輕安全，對(duì)安全生產(chǎn)工作不重視，安全管理混亂，發(fā)生安全事故后，安全管理人員不及時(shí)上報(bào)，甚至故意破壞事故現(xiàn)場，毀滅有關(guān)證據(jù)，對(duì)施工的安全進(jìn)行造成了嚴(yán)重威脅。安全生產(chǎn)工作實(shí)行科學(xué)管理，要求必須做好安全教育和培訓(xùn)等基礎(chǔ)工作，通過安全教育和培訓(xùn)提高從業(yè)人員的技術(shù)知識(shí)水平［4］。目前，一些施工單位對(duì)安全教育和培訓(xùn)認(rèn)識(shí)不足，違章作業(yè)、未經(jīng)安全培訓(xùn)作業(yè)導(dǎo)致事故時(shí)有發(fā)生，企業(yè)內(nèi)部的經(jīng)常性安全教育缺乏，沒有讓從業(yè)人員從根本上認(rèn)識(shí)安全施工的重要性。一些施工單位制定的安全事故應(yīng)急救援預(yù)案不當(dāng)，對(duì)于發(fā)生安全事故后沒能有效的進(jìn)行搶救，事故進(jìn)一步擴(kuò)大，人員傷亡增加，經(jīng)濟(jì)損失嚴(yán)重。

1.4 人員風(fēng)險(xiǎn)

有些施工作業(yè)人員安全意識(shí)不強(qiáng)，在高處作業(yè)時(shí)不佩戴安全帶，在水上作業(yè)時(shí)未穿救生衣或穿戴不規(guī)范，甚至違章違規(guī)操作，造成安全隱患。曾有一潛水員因無視安全作業(yè)要求，下水前喝酒，冒險(xiǎn)作業(yè)釀成事故。作業(yè)人員在船上作業(yè)或行走時(shí)，容易失足落水［5］。

2 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系的構(gòu)建

2.1 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系

為了指導(dǎo)沿海沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作，有效控制沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)，提高施工現(xiàn)場安全管理與控制的針對(duì)性，預(yù)防和減少各類事故的發(fā)生，筆者廣泛搜集資料，閱讀施工組織設(shè)計(jì)文件，聽取多位專家和一線工人的意見，構(gòu)建了沿海沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系，提出了基于層次分析法的沉箱碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)度評(píng)價(jià)方法。該指標(biāo)體系為1個(gè)三級(jí)層次結(jié)構(gòu)模型，4個(gè)一級(jí)指標(biāo)，13個(gè)二級(jí)指標(biāo)。見表1。

表1 沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系及其權(quán)重分配Table 1 The security-risk assessment index system of caisson wharf construction and its importance assignment

2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的獲取

2.2.1 層次分析法的基本原理［6］

層次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是指將決策問題的有關(guān)元素分解成目標(biāo)、準(zhǔn)則、方案等層次，在此基礎(chǔ)上進(jìn)行定性分析和定量分析的一種評(píng)價(jià)方法。這一方法的特點(diǎn)是，在對(duì)復(fù)雜決策問題的本質(zhì)、影響因素及其內(nèi)在關(guān)系等進(jìn)行深入分析之后，構(gòu)建一個(gè)層次結(jié)構(gòu)模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數(shù)學(xué)化，從而為求解多目標(biāo)、多準(zhǔn)則或無結(jié)構(gòu)特性的復(fù)雜決策問題，提供一種簡便的決策方法。

2.2.2 評(píng)價(jià)指標(biāo)權(quán)重的獲取

1)一級(jí)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算

根據(jù)層次分析法的原理和步驟，由4個(gè)一級(jí)指標(biāo)構(gòu)造的判斷矩陣見表2。

求出判斷矩陣的最大特征值λmax=4.136 3;CI=0.045 426 。已知 RI=0.90 ，則一致性指標(biāo)CR=CI/RI=0.050 474 ＜ 0.1，判斷矩陣具有滿意的一致性。

對(duì)應(yīng)的特征向量經(jīng)過正規(guī)化處理后得到一級(jí)指標(biāo)權(quán)重(W)分別為:WB1=0.590 0;WB2=0.234 6;WB3=0.107 7;WB4=0.067 7。

從評(píng)價(jià)結(jié)果看出，4個(gè)一級(jí)指標(biāo)中B1的權(quán)重最大，即工程特性風(fēng)險(xiǎn)是影響施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估的最重要的因素。

表2 一級(jí)指標(biāo)判斷矩陣Table 2 Table of one class index judgment matrix

2)二級(jí)指標(biāo)的權(quán)重計(jì)算

具體計(jì)算過程及結(jié)果見表3～表7。

表3 工程特性因子判斷矩陣Table 3 Table of engineering property factor judgment matrix

表4 自然環(huán)境因子判斷矩陣Table 4 Table of natural environment factor judgment matrix

表5 施工安全管理因子判斷矩陣Table 5 Table of construction security management factor judgment matrix

表6 人員因子判斷矩陣Table 6 Table of personnel factor judgment matrix

表7 層次總排序計(jì)量結(jié)果Table 7 Measurement results of total level sequence

綜上所述，沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系各層次的權(quán)重計(jì)算結(jié)果匯總見表1。

3 評(píng)價(jià)模型的建立

3.1 風(fēng)險(xiǎn)和風(fēng)險(xiǎn)量的內(nèi)涵［7］

風(fēng)險(xiǎn)指的是損失的不確定性，對(duì)建設(shè)工程項(xiàng)目管理而言，風(fēng)險(xiǎn)是指可能出現(xiàn)的影響項(xiàng)目目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的不確定因素。

風(fēng)險(xiǎn)量指的是不確定的損失程度和損失發(fā)生的概率。

3.2 損失程度和損失發(fā)生概率的定量化

3.2.1 損失程度的定量化

首先將各個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)的損失程度進(jìn)行分級(jí)，文中統(tǒng)一分為4級(jí)。第1級(jí):隱患很小(影響很小);第2級(jí):隱患比較小(影響比較小);第3級(jí):隱患比較大(影響比較大);第4級(jí):隱患大(影響大)。然后對(duì)每一級(jí)別的損失程度進(jìn)行定量打分，打分標(biāo)準(zhǔn)如下［8］:

將13個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)按照權(quán)重從小到大排序，從權(quán)重最小的指標(biāo)開始賦予1分，權(quán)重最高的指標(biāo)給予13分;中間依次從2分遞增到12分。根據(jù)各個(gè)指標(biāo)的分類標(biāo)準(zhǔn)，若指標(biāo)值屬于最低級(jí)，則統(tǒng)一打1分，如果屬于第2級(jí)，則根據(jù)它在13個(gè)指標(biāo)中的排序位置加相應(yīng)的分值(其中權(quán)重最小的指標(biāo)第2級(jí)打2分)，第3級(jí)和第4級(jí)向上按等差級(jí)數(shù)遞增，評(píng)分結(jié)果見表8。

上述打分標(biāo)準(zhǔn)最早用于單溝泥石流危險(xiǎn)度評(píng)價(jià)中，其運(yùn)用層次分析法對(duì)影響泥石流溝危險(xiǎn)度的指標(biāo)因子進(jìn)行分析，計(jì)算各指標(biāo)因子的權(quán)重，并運(yùn)用上述打分標(biāo)準(zhǔn)對(duì)各指標(biāo)因子的影響程度進(jìn)行打分，建立的評(píng)價(jià)模型通過實(shí)例驗(yàn)證，評(píng)價(jià)結(jié)果與實(shí)際情況有較好的一致性。所以筆者采用上述打分標(biāo)準(zhǔn)來分析各指標(biāo)因子的影響程度比較合理。

3.2.2 損失發(fā)生概率的定量化

筆者通過各個(gè)指標(biāo)的權(quán)重說明各個(gè)指標(biāo)引起損失發(fā)生的概率。

表8 沉箱碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)度定量評(píng)分Table 8 The quantitative risk score of caisson wharf construction

3.3 風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

為了能在定量打分的基礎(chǔ)上客觀地反映各指標(biāo)對(duì)施工產(chǎn)生的風(fēng)險(xiǎn)，引進(jìn)施工風(fēng)險(xiǎn)度R0的概念，即將同一類別(n)中各指標(biāo)的定量打分分別與其權(quán)重(m)相乘后求和，得出不同級(jí)別的分類值。其計(jì)算公式［9］為:

式中:R0為不同級(jí)別施工風(fēng)險(xiǎn)度值;m為各評(píng)價(jià)指標(biāo)的權(quán)重;n為分類評(píng)分。

根據(jù)計(jì)算式(1)，給出類似沉箱碼頭施工風(fēng)險(xiǎn)的3個(gè)評(píng)價(jià)等級(jí):R0＜11，施工風(fēng)險(xiǎn)低;11≤R0＜22，施工風(fēng)險(xiǎn)中等;R0≥22，施工風(fēng)險(xiǎn)高。計(jì)算得出的施工風(fēng)險(xiǎn)度值R0越大，則施工風(fēng)險(xiǎn)程度也相對(duì)越高。

4 實(shí)例應(yīng)用

為了驗(yàn)證建立的沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系和評(píng)價(jià)模型的合理性與適用性，選取福建寧德核電廠一期工程重件碼頭工程進(jìn)行實(shí)例分析，見表9。

表9 實(shí)例評(píng)價(jià)Table 9 Example evaluation

5 結(jié)語

經(jīng)過實(shí)例分析，筆者所建立的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估指標(biāo)體系具有較好的代表性，建立的評(píng)價(jià)模型簡便、易于操作，評(píng)價(jià)結(jié)果合理，適用于指導(dǎo)沿海沉箱碼頭施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估工作。

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Research on Security-Risk Assessment System of Coastal Caisson Wharf Construction

Wang Xuejun，Zhang Zhimin
(School of River＆ Ocean Engineering，Chongqing Jiaotong University，Chongqing 400074，China)

Caisson wharf is commonly used in China’s coastal ports as well as in the construction of deep-water berths.Due to the increasingly serious engieering safety problem in port construction，an assessment index systerm is proposed and an evaluation model is established to guide security-risk assessment of caisson wharf construction.

caisson wharf;construction;security-risk assessment;index system

U655.1

A

1674-0696(2012)04-0885-05

10.3969/j.issn.1674-0696.2012.04.36

2011-10-10;

2011-12-12

王學(xué)軍(1969—)，男，四川安岳人，副教授，主要從事港口、土木工程施工及安全管理方面的教學(xué)研究。E-mail:466277694@qq.com。