沿海沉箱码头施工安全风险评估体系研究

王学军，张治敏

(重庆交通大学 河海学院，400074)

沿海沉箱码头施工安全风险评估体系研究

王学军，张治敏

(重庆交通大学 河海学院，400074)

沉箱码头是我国沿海常用的码头结构型式，也是深水泊位码头施工中经常采用的一种结构形式。针对日益突出的港口工程建设中的工程安全问题，提出了沿海沉箱码头施工安全风险评估指标体系，并建立了评价模型，以指导沉箱码头施工安全风险评估工作。

沉箱码头;施工;安全风险评估;指标体系

“十二五”时期是港口基础设施建设的大发展时期，“十二五”规划纲要指出要重点建设北方煤炭下水港装船码头及华东、华南煤炭中转储运基地工程，大连等港口的大型原油接卸码头工程，宁波—舟山等港口的大型铁矿石接卸码头工程，上海、天津等港口的集装箱码头工程。新增万吨级及以上深水泊位440个左右。港口工程向大型化、深水化、远离岸线区域发展，施工难度越来越大，建设过程中的工程安全问题将更显突出。沉箱码头是采用沉箱作为主体结构的重力式码头或墩式码头，适用于水上工程量大，而要求工期短的码头型式［1］，是我国沿海常用的码头结构型式，也是深水泊位码头施工中，经常采用的一种结构形式［2］。因此，针对沿海沉箱码头施工开展安全风险评估研究具有重要的现实意义。

1 沉箱码头施工风险分析

1.1 工程特性风险

码头工程是港口工程的重要组成部分，其地基处理方式要比一般的建筑工程地基处理方式复杂，由于大部分情况是在水下进行，水下地质勘查需要有专门的潜水员进行处理，水下地质勘测资料的不完整可能会造成基槽边坡的设计值过大或过小，影响工程的稳定性和耐久性。码头基槽开挖过程中可能会造成大量淤泥回淤，影响工程施工进度和增加清淤费用。地基不均匀沉降造成的裂缝，会影响结构的耐久性，降低结构的承载力，对工程带来安全隐患。在沉箱预制过程中，起重作业是最容易出现安全问题的脆弱点，这与施工过程中频繁的模板支拆作业、钢筋吊装绑扎作业等密切相关［3］。在沉箱出运过程中，浮游稳定条件得不到满足是造成沉箱翻倒事故的主要原因。在沉箱安装过程中，内墙两侧水头差较大会造成内墙破坏，在大风浪作用下沉箱坐底后会有移位风险，施工过程中必须要进行监控，以免造成损失。

1.2 自然环境风险

港口工程施工受气象、水文、地质因素影响很大。严寒或酷暑的极端气候降低工作人员的施工效率，施工工艺随着气候的变化也要做相应的调整和改变，例如，混凝土浇注和养护等。港口工程施工有时需跨越一个或多个台风期，受台风、季候风等灾害性天气影响大，工程结构防台及防冲刷问题突出。港口工程常遇到软土地基，使在软土上建造的港口建筑物出现各种工程事故，造成巨大损失。水上作业受潮汐影响更为突出，沉箱安放时需要避开涨潮期，以免安放不到位或沉箱进水。

1.3 施工安全管理风险

安全管理是港口工程施工顺利进行的保障。有些施工单位重利益，轻安全，对安全生产工作不重视，安全管理混乱，发生安全事故后，安全管理人员不及时上报，甚至故意破坏事故现场，毁灭有关证据，对施工的安全进行造成了严重威胁。安全生产工作实行科学管理，要求必须做好安全教育和培训等基础工作，通过安全教育和培训提高从业人员的技术知识水平［4］。目前，一些施工单位对安全教育和培训认识不足，违章作业、未经安全培训作业导致事故时有发生，企业内部的经常性安全教育缺乏，没有让从业人员从根本上认识安全施工的重要性。一些施工单位制定的安全事故应急救援预案不当，对于发生安全事故后没能有效的进行抢救，事故进一步扩大，人员伤亡增加，经济损失严重。

1.4 人员风险

有些施工作业人员安全意识不强，在高处作业时不佩戴安全带，在水上作业时未穿救生衣或穿戴不规范，甚至违章违规操作，造成安全隐患。曾有一潜水员因无视安全作业要求，下水前喝酒，冒险作业酿成事故。作业人员在船上作业或行走时，容易失足落水［5］。

2 安全风险评估指标体系的构建

2.1 安全风险评估指标体系

为了指导沿海沉箱码头施工安全风险评估工作，有效控制沉箱码头施工安全风险，提高施工现场安全管理与控制的针对性，预防和减少各类事故的发生，笔者广泛搜集资料，阅读施工组织设计文件，听取多位专家和一线工人的意见，构建了沿海沉箱码头施工安全风险评估指标体系，提出了基于层次分析法的沉箱码头施工风险度评价方法。该指标体系为1个三级层次结构模型，4个一级指标，13个二级指标。见表1。

表1 沉箱码头施工安全风险评估指标体系及其权重分配Table 1 The security-risk assessment index system of caisson wharf construction and its importance assignment

2.2 评价指标权重的获取

2.2.1 层次分析法的基本原理［6］

层次分析法(Analytic Hierarchy Process，AHP)是指将决策问题的有关元素分解成目标、准则、方案等层次，在此基础上进行定性分析和定量分析的一种评价方法。这一方法的特点是，在对复杂决策问题的本质、影响因素及其内在关系等进行深入分析之后，构建一个层次结构模型，然后利用较少的定量信息，把决策的思维过程数学化，从而为求解多目标、多准则或无结构特性的复杂决策问题，提供一种简便的决策方法。

2.2.2 评价指标权重的获取

1)一级指标的权重计算

根据层次分析法的原理和步骤，由4个一级指标构造的判断矩阵见表2。

求出判断矩阵的最大特征值λmax=4.136 3;CI=0.045 426 。已知 RI=0.90 ，则一致性指标CR=CI/RI=0.050 474 ＜ 0.1，判断矩阵具有满意的一致性。

对应的特征向量经过正规化处理后得到一级指标权重(W)分别为:WB1=0.590 0;WB2=0.234 6;WB3=0.107 7;WB4=0.067 7。

从评价结果看出，4个一级指标中B1的权重最大，即工程特性风险是影响施工安全风险评估的最重要的因素。

表2 一级指标判断矩阵Table 2 Table of one class index judgment matrix

2)二级指标的权重计算

具体计算过程及结果见表3～表7。

表3 工程特性因子判断矩阵Table 3 Table of engineering property factor judgment matrix

表4 自然环境因子判断矩阵Table 4 Table of natural environment factor judgment matrix

表5 施工安全管理因子判断矩阵Table 5 Table of construction security management factor judgment matrix

表6 人员因子判断矩阵Table 6 Table of personnel factor judgment matrix

表7 层次总排序计量结果Table 7 Measurement results of total level sequence

综上所述，沉箱码头施工安全风险评估指标体系各层次的权重计算结果汇总见表1。

3 评价模型的建立

3.1 风险和风险量的内涵［7］

风险指的是损失的不确定性，对建设工程项目管理而言，风险是指可能出现的影响项目目标实现的不确定因素。

风险量指的是不确定的损失程度和损失发生的概率。

3.2 损失程度和损失发生概率的定量化

3.2.1 损失程度的定量化

首先将各个评价指标的损失程度进行分级，文中统一分为4级。第1级:隐患很小(影响很小);第2级:隐患比较小(影响比较小);第3级:隐患比较大(影响比较大);第4级:隐患大(影响大)。然后对每一级别的损失程度进行定量打分，打分标准如下［8］:

将13个评价指标按照权重从小到大排序，从权重最小的指标开始赋予1分，权重最高的指标给予13分;中间依次从2分递增到12分。根据各个指标的分类标准，若指标值属于最低级，则统一打1分，如果属于第2级，则根据它在13个指标中的排序位置加相应的分值(其中权重最小的指标第2级打2分)，第3级和第4级向上按等差级数递增，评分结果见表8。

上述打分标准最早用于单沟泥石流危险度评价中，其运用层次分析法对影响泥石流沟危险度的指标因子进行分析，计算各指标因子的权重，并运用上述打分标准对各指标因子的影响程度进行打分，建立的评价模型通过实例验证，评价结果与实际情况有较好的一致性。所以笔者采用上述打分标准来分析各指标因子的影响程度比较合理。

3.2.2 损失发生概率的定量化

笔者通过各个指标的权重说明各个指标引起损失发生的概率。

表8 沉箱码头施工风险度定量评分Table 8 The quantitative risk score of caisson wharf construction

3.3 风险评价

为了能在定量打分的基础上客观地反映各指标对施工产生的风险，引进施工风险度R0的概念，即将同一类别(n)中各指标的定量打分分别与其权重(m)相乘后求和，得出不同级别的分类值。其计算公式［9］为:

式中:R0为不同级别施工风险度值;m为各评价指标的权重;n为分类评分。

根据计算式(1)，给出类似沉箱码头施工风险的3个评价等级:R0＜11，施工风险低;11≤R0＜22，施工风险中等;R0≥22，施工风险高。计算得出的施工风险度值R0越大，则施工风险程度也相对越高。

4 实例应用

为了验证建立的沉箱码头施工安全风险评估指标体系和评价模型的合理性与适用性，选取福建宁德核电厂一期工程重件码头工程进行实例分析，见表9。

表9 实例评价Table 9 Example evaluation

5 结语

经过实例分析，笔者所建立的安全风险评估指标体系具有较好的代表性，建立的评价模型简便、易于操作，评价结果合理，适用于指导沿海沉箱码头施工安全风险评估工作。

［1］ 龚崇准.中国水利百科全书:航道与港口分册［M］.北京:中国水利水电出版社，2004.

［2］ 章广斌.大型沉箱气囊出运安装工艺研究与应用［D］.山东:山东大学，2007.

［3］王甲昌，王立强.浅谈沉箱预制的安全生产及措施［J］.中国港湾建设，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］中华人民共和国交通部.交通建设工程安全生产管理人员培训教材:水运分册［M］.北京:人民交通出版社，2005.

［5］中华人民共和国交通部.守护平安——交通建设工程安全生产要点集［M］.北京:人民交通出版社，2006.

［6］ 谭跃进.系统工程原理［M］.北京:科学出版社，2010.

［7］全国二级建造师执业资格考试用书编写委员会.建设工程施工管理［M］.北京:中国建筑工业出版社，2009.

［8］铁永波，唐川.层次分析法在单沟泥石流危险度评价中的应用［J］.中国地质灾害与防治学报，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］王学军，秦磊，陈莹.三峡库区码头安全评价体系研究［J］.重庆交通大学学报:自然科学版，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

王学军(1969—)，男，四川安岳人，副教授，主要从事港口、土木工程施工及安全管理方面的教学研究。E-mail:466277694@qq.com。