沿海沉箱碼頭施工安全風險評估體系研究

王學軍，張治敏

(重慶交通大學 河海學院，400074)

沿海沉箱碼頭施工安全風險評估體系研究

王學軍，張治敏

(重慶交通大學 河海學院，400074)

沉箱碼頭是我國沿海常用的碼頭結構型式，也是深水泊位碼頭施工中經常采用的一種結構形式。針對日益突出的港口工程建設中的工程安全問題，提出了沿海沉箱碼頭施工安全風險評估指標體系，并建立了評價模型，以指導沉箱碼頭施工安全風險評估工作。

沉箱碼頭;施工;安全風險評估;指標體系

“十二五”時期是港口基礎設施建設的大發展時期，“十二五”規劃綱要指出要重點建設北方煤炭下水港裝船碼頭及華東、華南煤炭中轉儲運基地工程，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。新增萬噸級及以上深水泊位440個左右。港口工程向大型化、深水化、遠離岸線區域發展，施工難度越來越大，建設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構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構型式，也是深水泊位碼頭施工中，經常采用的一種結構形式［2］。因此，針對沿海沉箱碼頭施工開展安全風險評估研究具有重要的現實意義。

1 沉箱碼頭施工風險分析

1.1 工程特性風險

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雜，由于大部分情況是在水下進行，水下地質勘查需要有專門的潛水員進行處理，水下地質勘測資料的不完整可能會造成基槽邊坡的設計值過大或過小，影響工程的穩定性和耐久性。碼頭基槽開挖過程中可能會造成大量淤泥回淤，影響工程施工進度和增加清淤費用。地基不均勻沉降造成的裂縫，會影響結構的耐久性，降低結構的承載力，對工程帶來安全隱患。在沉箱預制過程中，起重作業是最容易出現安全問題的脆弱點，這與施工過程中頻繁的模板支拆作業、鋼筋吊裝綁扎作業等密切相關［3］。在沉箱出運過程中，浮游穩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，內墻兩側水頭差較大會造成內墻破壞，在大風浪作用下沉箱坐底后會有移位風險，施工過程中必須要進行監控，以免造成損失。

1.2 自然環境風險

港口工程施工受氣象、水文、地質因素影響很大。嚴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的調整和改變，例如，混凝土澆注和養護等。港口工程施工有時需跨越一個或多個臺風期，受臺風、季候風等災害性天氣影響大，工程結構防臺及防沖刷問題突出。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各種工程事故，造成巨大損失。水上作業受潮汐影響更為突出，沉箱安放時需要避開漲潮期，以免安放不到位或沉箱進水。

1.3 施工安全管理風險

安全管理是港口工程施工順利進行的保障。有些施工單位重利益，輕安全，對安全生產工作不重視，安全管理混亂，發生安全事故后，安全管理人員不及時上報，甚至故意破壞事故現場，毀滅有關證據，對施工的安全進行造成了嚴重威脅。安全生產工作實行科學管理，要求必須做好安全教育和培訓等基礎工作，通過安全教育和培訓提高從業人員的技術知識水平［4］。目前，一些施工單位對安全教育和培訓認識不足，違章作業、未經安全培訓作業導致事故時有發生，企業內部的經常性安全教育缺乏，沒有讓從業人員從根本上認識安全施工的重要性。一些施工單位制定的安全事故應急救援預案不當，對于發生安全事故后沒能有效的進行搶救，事故進一步擴大，人員傷亡增加，經濟損失嚴重。

1.4 人員風險

有些施工作業人員安全意識不強，在高處作業時不佩戴安全帶，在水上作業時未穿救生衣或穿戴不規范，甚至違章違規操作，造成安全隱患。曾有一潛水員因無視安全作業要求，下水前喝酒，冒險作業釀成事故。作業人員在船上作業或行走時，容易失足落水［5］。

2 安全風險評估指標體系的構建

2.1 安全風險評估指標體系

為了指導沿海沉箱碼頭施工安全風險評估工作，有效控制沉箱碼頭施工安全風險，提高施工現場安全管理與控制的針對性，預防和減少各類事故的發生，筆者廣泛搜集資料，閱讀施工組織設計文件，聽取多位專家和一線工人的意見，構建了沿海沉箱碼頭施工安全風險評估指標體系，提出了基于層次分析法的沉箱碼頭施工風險度評價方法。該指標體系為1個三級層次結構模型，4個一級指標，13個二級指標。見表1。

表1 沉箱碼頭施工安全風險評估指標體系及其權重分配Table 1 The security-risk assessment index system of caisson wharf construction and its importance assignment

2.2 評價指標權重的獲取

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元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎上進行定性分析和定量分析的一種評價方法。這一方法的特點是，在對復雜決策問題的本質、影響因素及其內在關系等進行深入分析之后，構建一個層次結構模型，然后利用較少的定量信息，把決策的思維過程數學化，從而為求解多目標、多準則或無結構特性的復雜決策問題，提供一種簡便的決策方法。

2.2.2 評價指標權重的獲取

1)一級指標的權重計算

根據層次分析法的原理和步驟，由4個一級指標構造的判斷矩陣見表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CR=CI/RI=0.050 474 ＜ 0.1，判斷矩陣具有滿意的一致性。

對應的特征向量經過正規化處理后得到一級指標權重(W)分別為:WB1=0.590 0;WB2=0.234 6;WB3=0.107 7;WB4=0.067 7。

從評價結果看出，4個一級指標中B1的權重最大，即工程特性風險是影響施工安全風險評估的最重要的因素。

表2 一級指標判斷矩陣Table 2 Table of one class index judgment matrix

2)二級指標的權重計算

具體計算過程及結果見表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 層次總排序計量結果Table 7 Measurement results of total level sequence

綜上所述，沉箱碼頭施工安全風險評估指標體系各層次的權重計算結果匯總見表1。

3 評價模型的建立

3.1 風險和風險量的內涵［7］

風險指的是損失的不確定性，對建設工程項目管理而言，風險是指可能出現的影響項目目標實現的不確定因素。

風險量指的是不確定的損失程度和損失發生的概率。

3.2 損失程度和損失發生概率的定量化

3.2.1 損失程度的定量化

首先將各個評價指標的損失程度進行分級，文中統一分為4級。第1級:隱患很小(影響很小);第2級:隱患比較小(影響比較小);第3級:隱患比較大(影響比較大);第4級:隱患大(影響大)。然后對每一級別的損失程度進行定量打分，打分標準如下［8］:

將13個評價指標按照權重從小到大排序，從權重最小的指標開始賦予1分，權重最高的指標給予13分;中間依次從2分遞增到12分。根據各個指標的分類標準，若指標值屬于最低級，則統一打1分，如果屬于第2級，則根據它在13個指標中的排序位置加相應的分值(其中權重最小的指標第2級打2分)，第3級和第4級向上按等差級數遞增，評分結果見表8。

上述打分標準最早用于單溝泥石流危險度評價中，其運用層次分析法對影響泥石流溝危險度的指標因子進行分析，計算各指標因子的權重，并運用上述打分標準對各指標因子的影響程度進行打分，建立的評價模型通過實例驗證，評價結果與實際情況有較好的一致性。所以筆者采用上述打分標準來分析各指標因子的影響程度比較合理。

3.2.2 損失發生概率的定量化

筆者通過各個指標的權重說明各個指標引起損失發生的概率。

表8 沉箱碼頭施工風險度定量評分Table 8 The quantitative risk score of caisson wharf construction

3.3 風險評價

為了能在定量打分的基礎上客觀地反映各指標對施工產生的風險，引進施工風險度R0的概念，即將同一類別(n)中各指標的定量打分分別與其權重(m)相乘后求和，得出不同級別的分類值。其計算公式［9］為:

式中:R0為不同級別施工風險度值;m為各評價指標的權重;n為分類評分。

根據計算式(1)，給出類似沉箱碼頭施工風險的3個評價等級:R0＜11，施工風險低;11≤R0＜22，施工風險中等;R0≥22，施工風險高。計算得出的施工風險度值R0越大，則施工風險程度也相對越高。

4 實例應用

為了驗證建立的沉箱碼頭施工安全風險評估指標體系和評價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行實例分析，見表9。

表9 實例評價Table 9 Example evaluation

5 結語

經過實例分析，筆者所建立的安全風險評估指標體系具有較好的代表性，建立的評價模型簡便、易于操作，評價結果合理，適用于指導沿海沉箱碼頭施工安全風險評估工作。

［1］ 龔崇準.中國水利百科全書:航道與港口分冊［M］.北京:中國水利水電出版社，2004.

［2］ 章廣斌.大型沉箱氣囊出運安裝工藝研究與應用［D］.山東:山東大學，2007.

［3］王甲昌，王立強.淺談沉箱預制的安全生產及措施［J］.中國港灣建設，2009(4):61-64.

Wang Jiachang，Wang Liqiang.On the production safety of the precast caisson and messures［J］.China Harbour Engineering，2009(4):61-64.

［4］中華人民共和國交通部.交通建設工程安全生產管理人員培訓教材:水運分冊［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［5］中華人民共和國交通部.守護平安——交通建設工程安全生產要點集［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［6］ 譚躍進.系統工程原理［M］.北京:科學出版社，2010.

［7］全國二級建造師執業資格考試用書編寫委員會.建設工程施工管理［M］.北京:中國建筑工業出版社，2009.

［8］鐵永波，唐川.層次分析法在單溝泥石流危險度評價中的應用［J］.中國地質災害與防治學報，2006，17(4):79-84.

Tie Yongbo，Tang Chuan.Application of AHP in single debris flow risk assessment［J］.The Chinese Journal of Geological Hazard and Control，2006，17(4):79-84.

［9］王學軍，秦磊，陳瑩.三峽庫區碼頭安全評價體系研究［J］.重慶交通大學學報:自然科學版，2010，29(4):628-631.

Wang Xuejun，Qin Lei，Cheng Ying.Harbor safety evaluation system in the Three Georges Reservoir region［J］.Journal of Chongqing Jiaotong University:Natural Science，2010，29(4):628-631.

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研究。E-mail:466277694@qq.com。