沿海沉箱碼頭的作業風險分析

安　慧　趙　琦　王思樺

(1. 三峽大學 水利與環境學院， 湖北 宜昌　443002; 2. 三峽大學 湖北省水電工程施工與管理重點實驗室， 湖北 宜昌　443002)

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沿海沉箱碼頭的作業風險分析

安慧1，2趙琦1王思樺1

(1. 三峽大學 水利與環境學院， 湖北 宜昌443002; 2. 三峽大學 湖北省水電工程施工與管理重點實驗室， 湖北 宜昌443002)

本文應用DHF綜合評價方法對沿海沉箱碼頭施工過程中的風險進行分析．首先，采用德爾菲法建立沉箱碼頭風險因素評價指標體系；然后，使用層次分析法構造影響因素的加權矩陣；最后，利用模糊數學評價法得到各風險因素的隸屬度，得出沉箱自身因素是對沉箱碼頭作業風險影響最大的因素，并提出相應的應對措施．通過該方法能夠科學合理地綜合評價港口安全風險狀況，為相關港口部門改善港口安全狀況提供決策依據．

沉箱碼頭；DHF綜合評價方法；風險分析；風險應對

0　引　言

我國安全風險管理起步較晚，直至20世紀70年代才開始引入安全風險管理的理論與方法．近年來，國家安全生產監督管理局對安全風險管理高度重視，各部門及研究單位的研究人員做出了大量的研究，但對港口工程施工安全風險分析的研究相對較少，主要有：首都經濟貿易大學的學生張霞[1]在王勇毅副教授的指導下針對港口施工安全評價首次將改進的LEC法和模糊層次分析法相結合，對港口工程危險源評價方法進行研究；重慶交通大學的學生張志敏[2]、梁雷[3]在王學軍副教授的指導下分別對沿海沉箱碼頭和沿海高樁碼頭的施工風險進行了評估以及安全控制研究，將施工風險進行了風險識別和風險分級；重慶交通大學的學生彭芬[4]在王學軍副教授的指導下針對沉箱碼頭施工工藝流程對整個沉箱碼頭施工項目進行風險識別、評估和控制，并對沉箱碼頭施工工藝安全管理信息系統的軟件進行了初步開發．

盡管安全風險分析在我國已初步形成，且取得了一些進展，但國內外現有的安全評價方法都是在各行業的安全評價基礎上根據各自的特點和要求發展起來的，局限性較大．沉箱碼頭有其特殊的安全特點，要選用合適的方法才能取得良好的評價效果．因此，在沉箱碼頭施工安全研究中，選擇一個適用的評價方法顯得尤為重要．

1　工程特點

目前港口正向著大型化、深水化、遠離岸線的方向發展，隨著施工難度的增加，建設過程中施工安全的問題尤為突出．沉箱碼頭是以沉箱為主體結構的重力式碼頭，適用于水上工程量大，而工期較短的工程，是我國重要的港口碼頭結構形式之一，也是沿海碼頭施工設計中常采用的一種結構形式．

沉箱碼頭施工時地基處理的方式比較復雜，大部分是在水下進行，水下地質勘測資料的不完整或不準確就容易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出現大量淤泥回淤，影響工程施工進度．地基的不均勻沉降會影響結構的耐久性，降低承載力，使工程存在安全隱患．在沉箱預制過程中，因與施工過程中頻繁的模板支拆作業、鋼筋吊裝綁扎作業等相關，故而導致起重作業是最容易出現安全問題的；在沉箱出運過程中，浮游穩定性是造成沉箱翻倒事故的主要原因；在沉箱安裝過程中，水頭差會對內墻造成破壞，在大風浪作用下沉箱會有移位風險，施工過程中必須要嚴密監控，以免造成損失．并且港口工程施工受氣象、水文、地質因素影響很大．

正因為有著這么多的不確定因素，沉箱碼頭施工的風險評價尤為重要，本文從沉箱碼頭的特點和危險因素出發，使用一種適合沉箱碼頭作業風險評價的安全評價方法模型—DHF綜合評價法進行分析．

2　DHF綜合評價法在沉箱碼頭中的應用

DHF綜合評價法是采用德爾菲法(Delphi Method)構造評價指標體系，運用層次分析法(AHP)取得加權矩陣，最后通過模糊綜合評判得到評價結論．該評價法將3種方法的優點綜合并規避其缺點，做到了可以消除主觀因素影響、評價結果較準確．在沉箱碼頭作業中將沉箱碼頭施工過程中復雜、模糊、難以量化的影響因素進行了量化，用模糊數表示專家意見，對專家的要求相對較低，并可以給出更加直觀的決策依據，使施工時的安全決策更加貼近實際狀，對于沉箱碼頭的作業風險評價具有很強的實用性．

2.1DHF綜合評價方法的建立的基本步驟

1)建立評價指標體系．利用德爾菲法，對港口工程行業內的專家學者進行調研，由調查者擬定調查表，按照既定程序，以函件的方式分別向專家學者進行征詢；而專家學者以匿名的方式提交意見．經過反復征詢和反饋，使專家學者的意見趨于集中，最后獲得具有很高準確率的集體判斷結果，以確定具體的評價指標體系，評價的因素集設定為U={U1U2…Un}，將因素集按屬性細分成m個子評價因素集．

2)建立評語集．設評語集為V={V1V2…Vj…Vc}，其中Vj為評價結果．評語等級個數n通常在4～9個之間．因下文中將事故分為五級，相應地選取n=5，則V={極低 低度 中度 高度 極高}．

3)確定指標權重．本文采用德爾菲法對專家學者進行咨詢，根據各專家學者的經驗判斷，構造比較判斷權重矩陣，并給各個評價指標賦值，并進行一致性檢驗．

4)建立模糊評價變換矩陣．通過對每一個因素的判斷，給出每個因素的評語等級，建立評價因素與評語等級之間的關系，即從U到V的模糊關系，可用模糊評價變化矩陣R來進行描述．分別對m個因素進行單因素評價可得到一個總的評價矩陣

其中元素rij表示根據第i個評價因素分析，做出的第j級評語的可能程度．

5)建立多指標模糊綜合評價模型．根據判斷矩陣A和模糊評價變化矩陣R作模糊變換進行綜合評價：B=A°R=(b1，b2，…，bn)，式中，°表示模糊矩陣相乘；B稱為評價集V上的模糊綜合評價集，bj(j=1，2，…，n)稱為模糊綜合評價指標．

2.2沉箱碼頭安全評價方法安全指標體系

根據德爾菲法，通過對港口工程行業內各專家學者調研，綜合各位專家學者的反饋信息得出以下結論：①在沉箱碼頭發生的各類安全事故中，由于管理原因造成的事故相對較多，管理因素在整個沉箱碼頭作業安全因素指標體系的構建中占有重要的地位；②設備發生故障是生產中突發事故的主要原因之一，生產設備的質量，對生產的安全性起著至關重要的作用；③沉箱的安裝、預制、出運過程中的安全狀態極為重要；④作業環境可以直接引發安全事故，也可以影響整個生產系統的可靠性，進而引發事故；⑤操作人員的身體因素，對工藝的熟悉程度均是安全事故是否發生的直接因素．筆者通過上述對沉箱碼頭的調查以及向專家了解探討，得出影響沉箱安全作業的因素主要有5個方面，分別是：管理因素、工藝與機械因素、沉箱狀態、作業環境、操作人員因素，如圖1所示．

圖1　沉箱碼頭風險因素表

2.3構造判斷矩陣

層次分析法是對定性問題的定量分析的一種簡便、靈活多準則決策方法．該方法主要是對每一層次各元素的相對重要性給出判斷，把這些判斷用數值表示出來，寫成矩陣形式，稱為判斷矩陣．判斷矩陣表示針對上一層次某元素，本層次有關元素之間的相對重要性．主步驟如下：

通過沉箱碼頭風險因素表(見圖1)，可以知道第一層指標包括：管理因素B1，工藝與機械因素B2，沉箱狀態B3，作業環境B4，操作人員因素B5的重要度．通過對港口工程有一定了解的專家學者的調查，經計算得出各風險因子的判斷矩陣及其權重，因篇幅有限，僅列出施工風險評價指標總準則層判斷表，如表1所示．

表1　施工風險評價指標總準則層判斷表

根據上述步驟，可以得出第一層指標管理因素B1，工藝、機械因素B2，沉箱因素B3，作業環境B4，操作人員因素B5相對于目標層的權重值：W=[WB1，WB2，WB3，WB4，WB5]=[0.449 3，0.150 5，0.054 1，0.213 5，0.181 7]，并進行一致性檢驗：

同理，計算出第二層指標的重要度：

ω1=[0.092 9 0.434 0 0.271 1 0.202 0]，

ω2=[0.064 6 0.091 3 0.154 9 0.357 9 0.357 9]，

ω3=[0.476 9 0.203 3 0.054 0 0.127 3 0.214 5]，

ω4=[0.448 6 0.234 7 0.234 7 0.082 0]，

ω5=[0.088 0 0.247 4 0.317 1 0.347 4]．

2.4建立隸屬矩陣R

通過對30名專家進行調查，共得到24位專家反饋，因此得出沉箱碼頭風險因子評價等級調查匯總見表2．

表2　沉箱碼頭施工風險因子評價等級調查匯總表

續表2　沉箱碼頭施工風險因子評價等級調查匯總表

將調查結果進行歸一化處理，得到各項指標對應于各評價集等級的隸屬度，從而得到各指標的評價矩陣．歸一化的結果見表3．

表3　沉箱碼頭施工風險因子評價等級隸屬度

可得出一級指標的隸屬矩陣如下：

二級評價模型計算：B1=W1R1=[0.087 3 0.220 0 0.405 0 0.204 1 0.083 6]，

B2=W2R2=[0.153 7 0.243 0 0.371 1 0.208 9 0.050 0]，

B3=W3R3=[0.023 2 0.129 1 0.501 7 0.320 3 0.101 7]，

B4=W4R4=[0.179 0 0.342 2 0.350 3 0.118 6 0.009 8]，

B5=W5R5=[0.106 8 0.247 8 0.413 0 0.210 5 0.048 3]，B=W*[B1B2B3B4B5]=[0.117 0 0.260 9 0.415 5 0.203 6 0.060 3]．

根據最大隸屬度原則，取B中最大值即0.415 5所對應的風險等級，得出沉箱碼頭的施工風險屬于“中度”等級，屬于可接受得范疇，但仍然需要引起重視，有必要采取監控措施，防范風險事故的發生．

3　施工風險控制措施

港口工程施工作業風險屬中度風險，有條件接受，但是應對削減風險的預防措施進行規劃實施．結合前文針對港口工程的施工狀況風險分析，對各因素中風險較大的因子提出施工風險的控制措施來減小風險，主要有：

1)針對管理因素，“事故應急救援不當”所帶來的風險較大．因此在沉箱碼頭的施工作業過程中，管理人員應就一切可能發生的事故制定安全應急措施，并對施工現場定期檢查以便及時發現和處理各種安全隱患．

2)針對工藝與機械因素，“設備的保養與維護”及“設備的檢測與更新”所帶來的風險較大．因此在沉箱碼頭的施工作業過程中，需安排工作人員定期檢查設備，定期試驗輪換設備．

3)沉箱因素是沉箱碼頭施工過程中對安全影響最大的因素．工程選址以及地基的處理尤為關鍵，地基勘測要非常準確，盡可能貼合實際地質條件，防止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．在沉箱的安裝、出運過程中，要通過專業人員操作，以避免沉箱翻倒以及移位的狀況發生．在上部結構施工過程中，要防止超重作業，混凝土強度要達標等．

4)針對作業環境因素，因沉箱碼頭的施工多是水上作業，故潮汐等惡劣環境對工程的安全影響較為嚴重．因此在施工前必須要擬定保證工程質量的有效措施，并在施工過程中嚴格按照擬定措施執行．同時可針對工程區域氣象環境開展實時監測與預警保障服務，供工程指揮部根據天氣狀況合理調度和安排施工作業，規避不利氣象條件，保證工程質量．

5)針對操作人員因素，“身體狀況”以及“技能知識的缺乏”所帶來的風險較大．因此要保證所有操作人員身體狀況良好；對技術復雜、難度高的工序或操作由技術熟練、經驗豐富的工人完成，保證質量．完善關鍵工序和重要部位的跟蹤控制措施．對整個施工過程進行動態控制，對于工程的關鍵工序和重要部位采取旁站等跟蹤控制措施．

4　結　語

針對沉箱碼頭施工作業的風險分析，本文從管理因素、工藝與機械因素、沉箱狀態、作業環境、操作人員因素5個方面進行分析，結合德爾斐法、層次分析法、模糊綜合分析法對風險進行分析，并針對風險評價結果提出相應的風險控制措施．

然而沉箱碼頭的施工工程量巨大，涉及面廣，施工工序繁多，并且會面臨不確定因素，本文只是在建立在專家學者豐富的經驗和基礎之上，雖能識別一定的風險，但也并不全面，而且每個工程都有其特殊性，風險也不盡相同，在使用該方法對風險進行分析時，還需要對沉箱碼頭的施工進行更深一步的了解，獲得更多的數據以更精確的分析風險源．本文雖然針對沉箱碼頭風險分析建立了DHF綜合評價分析方法，但仍有不足之處需要完善．

[1]張霞．港口施工危險源評價方法應用研究[D]．北京：首都經貿大學，2009．

[2]王學軍，張治敏．沿海沉箱碼頭施工安全風險評估及安全控制研究[D]．重慶：重慶交通大學，2012．

[3]梁雷．沿海高樁碼頭施工風險評估及安全控制研究[D]．重慶：重慶交通大學，2013．

[4]彭芬．沉箱碼頭施工工藝安全管理信息系統研究[D]．重慶：重慶交通大學，2014．

[5]李炎保，蔣學煉．港口航道工程導論[M]．北京：人民交通出版社，2010．

[6]肖軍詩，葉繼紅，等．基于風險的臨港石化基地港口安全運輸量研究[J]．工業安全與環保，2014，40(9)：51-54．

[7]鞠桂玲，董玉才，等．基于DHF算法的裝甲車輛動力裝置綜合評價[J]．數學的實踐與認知，2010，40(4)：63-67．

[8]張樹奎，魯子愛．一種港口安全灰色評價方法[J]．水運工程，2009，430(8)：40-43．

[9]史曉剛．淺析大型港口工程中的風險管理[J]．中國港口建設，1999，10(5)：63-63．

[10] 周虹，游濤，等．水利工程中進度控制的風險評估[J]．水運工程，2007，410(12)：6-8．

[11] 黃金龍．沉箱出運安裝的安全控制研究[D]．天津：天津大學，2013．

[12] 吳華玲．集裝箱碼頭安全評價問題研究[D]．大連：大連海事大學，2013．

[13]StephenCWard，ChrisBChapman．Risk-managementPerspectiveontheProjectLifeCycle[J]．InternationalJournalofProjectManagement， 1995，145-149．

[14]ZhangG，ZouPXW．FuzzyAnalyticalHierarchyProcessRiskAssessmentApproachforJointVentureConstructionProjectsinChina[J]．JournalofConstructionEngineeringandManagement，2007，133：771-779．

[責任編輯周文凱]

Analysis of Operational Risk of Coastal Caisson Wharf

An Hui1,2Zhao Qi1Wang Sihua1

(1. College of Hydraulic & Environmental Engineering, China Three Gorges Univ., Yichang 443002, China； 2. Hubei Key Laboratory of Construction and Management in Hydropower Engineering, China Three Gorges Univ., Yichang 443002, China)

This paper analyzes the risk of coastal caisson wharf in construction process by using DHF synthetic evaluation method. Firstly, using the Delphi method a caisson wharf risk factor evaluation index system is established; and then a weighting matrix is structured by using structure factors of analytic hierarchy process(AHP). Finally, by using the fuzzy evaluation method the memberships of various risk factors are obtained; and the greatest risk factor affecting jobs is obtained too. Meanwhile, some appropriate countermeasures are proposed. The results are scientific and rational for coastal wharfs, so as to provide basis for decision making in their construction process.

caisson wharf;DHF synthetic evaluation method;risk analysis;risk response

2016-03-24

水電工程施工事故發生的網絡行為范式研究(51379110)

安慧(1977-)，女，副教授，研究方向為工程項目管理、投資經濟分析等．E-mail： 17647800@qq.com

10.13393/j.cnki.issn.1672-948X.2016.04.014

U656.1

A

1672-948X(2016)04-0066-05