沿海沉箱码头的作业风险分析

安　慧　赵　琦　王思桦

(1. 三峡大学 水利与环境学院， 湖北 宜昌　443002; 2. 三峡大学 湖北省水电工程施工与管理重点实验室， 湖北 宜昌　443002)



沿海沉箱码头的作业风险分析

安慧1，2赵琦1王思桦1

(1. 三峡大学 水利与环境学院， 湖北 宜昌443002; 2. 三峡大学 湖北省水电工程施工与管理重点实验室， 湖北 宜昌443002)

本文应用DHF综合评价方法对沿海沉箱码头施工过程中的风险进行分析．首先，采用德尔菲法建立沉箱码头风险因素评价指标体系；然后，使用层次分析法构造影响因素的加权矩阵；最后，利用模糊数学评价法得到各风险因素的隶属度，得出沉箱自身因素是对沉箱码头作业风险影响最大的因素，并提出相应的应对措施．通过该方法能够科学合理地综合评价港口安全风险状况，为相关港口部门改善港口安全状况提供决策依据．

沉箱码头；DHF综合评价方法；风险分析；风险应对

0　引　言

我国安全风险管理起步较晚，直至20世纪70年代才开始引入安全风险管理的理论与方法．近年来，国家安全生产监督管理局对安全风险管理高度重视，各部门及研究单位的研究人员做出了大量的研究，但对港口工程施工安全风险分析的研究相对较少，主要有：首都经济贸易大学的学生张霞[1]在王勇毅副教授的指导下针对港口施工安全评价首次将改进的LEC法和模糊层次分析法相结合，对港口工程危险源评价方法进行研究；重庆交通大学的学生张志敏[2]、梁雷[3]在王学军副教授的指导下分别对沿海沉箱码头和沿海高桩码头的施工风险进行了评估以及安全控制研究，将施工风险进行了风险识别和风险分级；重庆交通大学的学生彭芬[4]在王学军副教授的指导下针对沉箱码头施工工艺流程对整个沉箱码头施工项目进行风险识别、评估和控制，并对沉箱码头施工工艺安全管理信息系统的软件进行了初步开发．

尽管安全风险分析在我国已初步形成，且取得了一些进展，但国内外现有的安全评价方法都是在各行业的安全评价基础上根据各自的特点和要求发展起来的，局限性较大．沉箱码头有其特殊的安全特点，要选用合适的方法才能取得良好的评价效果．因此，在沉箱码头施工安全研究中，选择一个适用的评价方法显得尤为重要．

1　工程特点

目前港口正向着大型化、深水化、远离岸线的方向发展，随着施工难度的增加，建设过程中施工安全的问题尤为突出．沉箱码头是以沉箱为主体结构的重力式码头，适用于水上工程量大，而工期较短的工程，是我国重要的港口码头结构形式之一，也是沿海码头施工设计中常采用的一种结构形式．

沉箱码头施工时地基处理的方式比较复杂，大部分是在水下进行，水下地质勘测资料的不完整或不准确就容易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出现大量淤泥回淤，影响工程施工进度．地基的不均匀沉降会影响结构的耐久性，降低承载力，使工程存在安全隐患．在沉箱预制过程中，因与施工过程中频繁的模板支拆作业、钢筋吊装绑扎作业等相关，故而导致起重作业是最容易出现安全问题的；在沉箱出运过程中，浮游稳定性是造成沉箱翻倒事故的主要原因；在沉箱安装过程中，水头差会对内墙造成破坏，在大风浪作用下沉箱会有移位风险，施工过程中必须要严密监控，以免造成损失．并且港口工程施工受气象、水文、地质因素影响很大．

正因为有着这么多的不确定因素，沉箱码头施工的风险评价尤为重要，本文从沉箱码头的特点和危险因素出发，使用一种适合沉箱码头作业风险评价的安全评价方法模型—DHF综合评价法进行分析．

2　DHF综合评价法在沉箱码头中的应用

DHF综合评价法是采用德尔菲法(Delphi Method)构造评价指标体系，运用层次分析法(AHP)取得加权矩阵，最后通过模糊综合评判得到评价结论．该评价法将3种方法的优点综合并规避其缺点，做到了可以消除主观因素影响、评价结果较准确．在沉箱码头作业中将沉箱码头施工过程中复杂、模糊、难以量化的影响因素进行了量化，用模糊数表示专家意见，对专家的要求相对较低，并可以给出更加直观的决策依据，使施工时的安全决策更加贴近实际状，对于沉箱码头的作业风险评价具有很强的实用性．

2.1DHF综合评价方法的建立的基本步骤

1)建立评价指标体系．利用德尔菲法，对港口工程行业内的专家学者进行调研，由调查者拟定调查表，按照既定程序，以函件的方式分别向专家学者进行征询；而专家学者以匿名的方式提交意见．经过反复征询和反馈，使专家学者的意见趋于集中，最后获得具有很高准确率的集体判断结果，以确定具体的评价指标体系，评价的因素集设定为U={U1U2…Un}，将因素集按属性细分成m个子评价因素集．

2)建立评语集．设评语集为V={V1V2…Vj…Vc}，其中Vj为评价结果．评语等级个数n通常在4～9个之间．因下文中将事故分为五级，相应地选取n=5，则V={极低 低度 中度 高度 极高}．

3)确定指标权重．本文采用德尔菲法对专家学者进行咨询，根据各专家学者的经验判断，构造比较判断权重矩阵，并给各个评价指标赋值，并进行一致性检验．

4)建立模糊评价变换矩阵．通过对每一个因素的判断，给出每个因素的评语等级，建立评价因素与评语等级之间的关系，即从U到V的模糊关系，可用模糊评价变化矩阵R来进行描述．分别对m个因素进行单因素评价可得到一个总的评价矩阵

其中元素rij表示根据第i个评价因素分析，做出的第j级评语的可能程度．

5)建立多指标模糊综合评价模型．根据判断矩阵A和模糊评价变化矩阵R作模糊变换进行综合评价：B=A∘R=(b1，b2，…，bn)，式中，∘表示模糊矩阵相乘；B称为评价集V上的模糊综合评价集，bj(j=1，2，…，n)称为模糊综合评价指标．

2.2沉箱码头安全评价方法安全指标体系

根据德尔菲法，通过对港口工程行业内各专家学者调研，综合各位专家学者的反馈信息得出以下结论：①在沉箱码头发生的各类安全事故中，由于管理原因造成的事故相对较多，管理因素在整个沉箱码头作业安全因素指标体系的构建中占有重要的地位；②设备发生故障是生产中突发事故的主要原因之一，生产设备的质量，对生产的安全性起着至关重要的作用；③沉箱的安装、预制、出运过程中的安全状态极为重要；④作业环境可以直接引发安全事故，也可以影响整个生产系统的可靠性，进而引发事故；⑤操作人员的身体因素，对工艺的熟悉程度均是安全事故是否发生的直接因素．笔者通过上述对沉箱码头的调查以及向专家了解探讨，得出影响沉箱安全作业的因素主要有5个方面，分别是：管理因素、工艺与机械因素、沉箱状态、作业环境、操作人员因素，如图1所示．

图1　沉箱码头风险因素表

2.3构造判断矩阵

层次分析法是对定性问题的定量分析的一种简便、灵活多准则决策方法．该方法主要是对每一层次各元素的相对重要性给出判断，把这些判断用数值表示出来，写成矩阵形式，称为判断矩阵．判断矩阵表示针对上一层次某元素，本层次有关元素之间的相对重要性．主步骤如下：

通过沉箱码头风险因素表(见图1)，可以知道第一层指标包括：管理因素B1，工艺与机械因素B2，沉箱状态B3，作业环境B4，操作人员因素B5的重要度．通过对港口工程有一定了解的专家学者的调查，经计算得出各风险因子的判断矩阵及其权重，因篇幅有限，仅列出施工风险评价指标总准则层判断表，如表1所示．

表1　施工风险评价指标总准则层判断表

根据上述步骤，可以得出第一层指标管理因素B1，工艺、机械因素B2，沉箱因素B3，作业环境B4，操作人员因素B5相对于目标层的权重值：W=[WB1，WB2，WB3，WB4，WB5]=[0.449 3，0.150 5，0.054 1，0.213 5，0.181 7]，并进行一致性检验：

同理，计算出第二层指标的重要度：

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建立隶属矩阵R

通过对30名专家进行调查，共得到24位专家反馈，因此得出沉箱码头风险因子评价等级调查汇总见表2．

表2　沉箱码头施工风险因子评价等级调查汇总表

续表2　沉箱码头施工风险因子评价等级调查汇总表

将调查结果进行归一化处理，得到各项指标对应于各评价集等级的隶属度，从而得到各指标的评价矩阵．归一化的结果见表3．

表3　沉箱码头施工风险因子评价等级隶属度

可得出一级指标的隶属矩阵如下：

二级评价模型计算：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]．

根据最大隶属度原则，取B中最大值即0.415 5所对应的风险等级，得出沉箱码头的施工风险属于“中度”等级，属于可接受得范畴，但仍然需要引起重视，有必要采取监控措施，防范风险事故的发生．

3　施工风险控制措施

港口工程施工作业风险属中度风险，有条件接受，但是应对削减风险的预防措施进行规划实施．结合前文针对港口工程的施工状况风险分析，对各因素中风险较大的因子提出施工风险的控制措施来减小风险，主要有：

1)针对管理因素，“事故应急救援不当”所带来的风险较大．因此在沉箱码头的施工作业过程中，管理人员应就一切可能发生的事故制定安全应急措施，并对施工现场定期检查以便及时发现和处理各种安全隐患．

2)针对工艺与机械因素，“设备的保养与维护”及“设备的检测与更新”所带来的风险较大．因此在沉箱码头的施工作业过程中，需安排工作人员定期检查设备，定期试验轮换设备．

3)沉箱因素是沉箱码头施工过程中对安全影响最大的因素．工程选址以及地基的处理尤为关键，地基勘测要非常准确，尽可能贴合实际地质条件，防止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．在沉箱的安装、出运过程中，要通过专业人员操作，以避免沉箱翻倒以及移位的状况发生．在上部结构施工过程中，要防止超重作业，混凝土强度要达标等．

4)针对作业环境因素，因沉箱码头的施工多是水上作业，故潮汐等恶劣环境对工程的安全影响较为严重．因此在施工前必须要拟定保证工程质量的有效措施，并在施工过程中严格按照拟定措施执行．同时可针对工程区域气象环境开展实时监测与预警保障服务，供工程指挥部根据天气状况合理调度和安排施工作业，规避不利气象条件，保证工程质量．

5)针对操作人员因素，“身体状况”以及“技能知识的缺乏”所带来的风险较大．因此要保证所有操作人员身体状况良好；对技术复杂、难度高的工序或操作由技术熟练、经验丰富的工人完成，保证质量．完善关键工序和重要部位的跟踪控制措施．对整个施工过程进行动态控制，对于工程的关键工序和重要部位采取旁站等跟踪控制措施．

4　结　语

针对沉箱码头施工作业的风险分析，本文从管理因素、工艺与机械因素、沉箱状态、作业环境、操作人员因素5个方面进行分析，结合德尔斐法、层次分析法、模糊综合分析法对风险进行分析，并针对风险评价结果提出相应的风险控制措施．

然而沉箱码头的施工工程量巨大，涉及面广，施工工序繁多，并且会面临不确定因素，本文只是在建立在专家学者丰富的经验和基础之上，虽能识别一定的风险，但也并不全面，而且每个工程都有其特殊性，风险也不尽相同，在使用该方法对风险进行分析时，还需要对沉箱码头的施工进行更深一步的了解，获得更多的数据以更精确的分析风险源．本文虽然针对沉箱码头风险分析建立了DHF综合评价分析方法，但仍有不足之处需要完善．

[1]张霞．港口施工危险源评价方法应用研究[D]．北京：首都经贸大学，2009．

[2]王学军，张治敏．沿海沉箱码头施工安全风险评估及安全控制研究[D]．重庆：重庆交通大学，2012．

[3]梁雷．沿海高桩码头施工风险评估及安全控制研究[D]．重庆：重庆交通大学，2013．

[4]彭芬．沉箱码头施工工艺安全管理信息系统研究[D]．重庆：重庆交通大学，2014．

[5]李炎保，蒋学炼．港口航道工程导论[M]．北京：人民交通出版社，2010．

[6]肖军诗，叶继红，等．基于风险的临港石化基地港口安全运输量研究[J]．工业安全与环保，2014，40(9)：51-54．

[7]鞠桂玲，董玉才，等．基于DHF算法的装甲车辆动力装置综合评价[J]．数学的实践与认知，2010，40(4)：63-67．

[8]张树奎，鲁子爱．一种港口安全灰色评价方法[J]．水运工程，2009，430(8)：40-43．

[9]史晓刚．浅析大型港口工程中的风险管理[J]．中国港口建设，1999，10(5)：63-63．

[10] 周虹，游涛，等．水利工程中进度控制的风险评估[J]．水运工程，2007，410(12)：6-8．

[11] 黄金龙．沉箱出运安装的安全控制研究[D]．天津：天津大学，2013．

[12] 吴华玲．集装箱码头安全评价问题研究[D]．大连：大连海事大学，2013．

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

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

[责任编辑周文凯]

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

水电工程施工事故发生的网络行为范式研究(51379110)

安慧(1977-)，女，副教授，研究方向为工程项目管理、投资经济分析等．E-mail： 17647800@qq.com

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

U656.1

A

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