陳 崢， 黎浩宇

(湖南省交通水利建設集團有限公司， 湖南 長沙 420008)

0 引言

近年來，內(nèi)河航運樞紐比例逐步上升，水運工程施工環(huán)境日益復雜，專業(yè)化碼頭、改擴建和危險貨物碼頭越來越多，施工安全風險問題凸顯，為有效管控施工安全風險，必須對水運工程施工風險進行專業(yè)的風險辨識與管控。

城陵磯巨型“膠囊”形散貨料倉是建設在城陵磯港旁邊的一座大型倉庫，全部采用鋼結(jié)構(gòu)建造，且是長江流域首個巨型“膠囊”形散貨料倉，具有單跨跨徑大(跨徑湖南省內(nèi)第一，全國第二)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)高等特點。在建設過程中，該項目工期短、質(zhì)量要求高、安全隱患大、施工工藝復雜、風險因素較多、風險管控難度大。如果對安全風險不加以管控，易造成安全事故與財產(chǎn)損失。散貨料倉的設計工藝與施工方案是目前的主流研究方向，如徐軍[1]通過分析鋼結(jié)構(gòu)罩棚施工過程中存在的現(xiàn)場安裝、施工條件有限、高空拼接難度大等問題，列舉了移動腳手架、桅桿起重機吊裝、桅桿起重機分裝等3種施工方案，從安全、工期進度控制等角度比選了散貨堆場罩棚的安裝方案；劉澤敏等[2]系統(tǒng)分析了料場地質(zhì)條件，研究了高邊坡、長距離等特征料場的施工方案。以上研究均為針對料場建設工藝及開挖方式的論述，對施工風險研究涉及較少。為有效分析散貨料倉施工風險，本文以岳陽城陵磯老港巨型“膠囊”形散貨料倉為工程背景，引入指標體系法與多級可拓評估模型等理論方法對施工前后散貨料倉風險等級進行評估，并提出有效的安全管控建議，可為后續(xù)同類型施工項目改進施工技術(shù)措施與提升安全管理水平提供參考。

1 工程概況

城陵磯老港歷史悠久，港區(qū)設施陳舊落后、自動化程度低、環(huán)境臟亂差。2019年進行環(huán)保提質(zhì)改造，主要針對鐵礦石散貨堆存區(qū)進行全封閉處理。新建巨型“膠囊”形散貨料倉結(jié)構(gòu)總長470m、寬110 m、高46.5 m，建筑面積49236m2，為鋼結(jié)構(gòu)網(wǎng)架大棚。結(jié)構(gòu)示意如圖1。

圖1 巨型“膠囊”形散貨料倉結(jié)構(gòu)示意圖

2 施工工藝

首先將巨型“膠囊”形散貨料倉的網(wǎng)架鋼構(gòu)件按照型號與編號分批次運至現(xiàn)場，然后將不同型號的鋼構(gòu)件在地面拼裝好后進行起步吊裝，最后進行高空散裝即利用大型雙臺吊車將大部件在空中合攏，實現(xiàn)拼裝。施工工藝如流程圖2所示。

圖2 散貨料倉施工工藝流程圖

分塊吊裝結(jié)合高空散裝法安裝施工是項目施工的重點難點，也是項目實施過程中風險較大的施工工藝之一。

分塊吊裝結(jié)合高空散裝法是指各地面拼裝起步網(wǎng)架利用吊車完成高空對接，且在起步網(wǎng)架合攏形成穩(wěn)固單元之后，再用吊車將原先在地面已組裝好的小單元三角錐在高空順延起步網(wǎng)架沿兩軸兩側(cè)方向?qū)由⒀b(見圖3)，逐步形成整體網(wǎng)架，再進行屋面板拼接。

a) 地面組裝小拼單元

b) 空中散拼小單元形成網(wǎng)架

該工序需要多臺吊車同時與空中 “蜘蛛人”輪流在高空精細作業(yè)，且必須高度默契的協(xié)作。精度和安全控制是重中之重，因此，需系統(tǒng)地探究巨型“膠囊”形散貨料倉在施工前與施工過程中的風險情況，對不同時期的風險等級進行評估。

3 施工前總體風險評估

為研究巨型“膠囊”形散貨料倉施工前的總體風險，通過文獻研究、現(xiàn)場調(diào)研、專家論證等方法，建立了每個風險指標不同分值的分類標準，形成了新的評估體系，并結(jié)合現(xiàn)場勘查情況評定了各評估指標的實際分值，得到了散貨料倉施工前的風險等級，如表1所示。

依據(jù)湖南省交通運輸廳頒布的橋梁與隧道工程風險評估細則[3]，風險取值為14≤R<20，則散貨料倉施工總體風險為Ⅲ級(高度風險)。

表1 散貨料倉施工前風險評估表評估指標分類分值說明實際分值說明建筑面積10萬(含)m2以上, 且跨度在60 m(含)以上4建筑面積10(含)萬m2以上, 或跨度在60 m(含)以上3建筑面積A建筑面積10萬m2以下, 或跨度在60 m以下2建筑面積10萬m2以下, 且跨度在60 m以下0～1建設規(guī)模(A1)建設規(guī)模A1取值為建筑面積A與高H之和。7建筑面積小于10萬m2,跨度大于60 m,建筑高度28 m≤H<100 m。H≥100 m528 m≤H<100 m4高度H16.8 m≤H<28 m38.4 m≤H<16.8 m22.8 m≤H<8.4 m0～1

續(xù)表1 散貨料倉施工前風險評估表評估指標分類分值說明實際分值說明項目建設區(qū)域處于滑坡、巖溶等比較容易或經(jīng)常發(fā)生地質(zhì)災害的地段4～6地質(zhì)條件(A2)存在一些特殊地質(zhì)條件(巖土)致使災害不頻發(fā),對施工安全風險影響不大32項目區(qū)域存在軟土地基,但對施工安全影響較小地質(zhì)災害很少發(fā)生,對施工安全風險影響很小2地質(zhì)條件不影響施工安全風險0～1氣候條件復雜多變,極易發(fā)生多種災害,對施工安全影響極大6極端復雜的氣候條件存在且經(jīng)常發(fā)生,可能會對施工過程安全風險造成極大的影響5氣候環(huán)境條件(A3)偶然發(fā)生一種或兩種極端天氣事件,對施工安全風險可能造成較大的影響4主要指自然災害類型2氣候?qū)κ┕た赡艽嬖谝欢ㄓ绊?但影響較小氣候環(huán)境條件對施工安全風險影響可能有部分影響3氣候環(huán)境條件對施工安全風險影響可能有些影響,但不顯著2對施工安全風險完全無影響0～1地形條件(A4)施工建設場地不平緩,部分地段存在高度差20經(jīng)現(xiàn)場調(diào)查,施工區(qū)域地勢平整施工建設場地平坦0～1在施工區(qū)邊界線以外0.5H范圍內(nèi)有地表建筑物、公路交通或人流量33在施工區(qū)邊界線以外0.5H范圍內(nèi)有地表建筑物、公路交通或人流量周邊環(huán)境(A5)在施工區(qū)邊界線以外1.0H范圍內(nèi)有地表建筑物、公路交通或人流量2在施工區(qū)邊界線以外1.5H范圍內(nèi)有地表建筑物、公路交通或人流量1設施位于上述范圍以外0施工工藝各項程序是在國內(nèi)或者施工企業(yè)首次應用,施工人員無任何經(jīng)驗3工程施工工藝較為成熟,在國外及施工單位本身均已有應用施工工藝成熟度(A6)施工工藝各項程序是在國內(nèi)或者企業(yè)首次應用,施工人員中負責人有相關(guān)施工經(jīng)驗2應考慮施工企業(yè)工程經(jīng)驗1施工工藝在國內(nèi)有運用多次,有成熟的經(jīng)驗0～1需要將很多工序頻繁轉(zhuǎn)換,施工工藝較復雜3施工工藝復雜性(A7)施工工序不需要進行頻繁轉(zhuǎn)換2應考慮施工企業(yè)工程經(jīng)驗2工程施工涉及構(gòu)建預制、吊裝、高空散裝,工藝中工序較多,但沒有較多工序轉(zhuǎn)換與交叉作業(yè)施工工藝比較簡單0～1發(fā)生安全生產(chǎn)事故后,應急救援物資或者救援隊伍不能及時到達現(xiàn)場進行及時救援3施工所在地為城市,交通發(fā)達便利,事故發(fā)生后,各種救援能迅速開展事故救援的可開展性(A8)施工現(xiàn)場位置處在交通較為發(fā)達地段,發(fā)生生產(chǎn)安全事故后,應急救援物資或者救援隊伍能到達現(xiàn)場進行及時救援2應結(jié)合工程所在地實際情況1施工現(xiàn)場位置處在城市或交通發(fā)達地段,生產(chǎn)安全事故發(fā)生后,應急救援力量能夠迅速開展救援0～1

續(xù)表1 散貨料倉施工前風險評估表評估指標分類分值說明實際分值說明對施工質(zhì)量不進行檢測且對施工現(xiàn)場未進行全面監(jiān)控3施工質(zhì)量檢測與監(jiān)控(A9)對施工質(zhì)量只進行檢測或?qū)κ┕がF(xiàn)場只進行全面監(jiān)控兩者只執(zhí)行一種21項目施工將進行全面檢測和監(jiān)控既對施工質(zhì)量進行全面檢測,又對施工現(xiàn)場進行全面監(jiān)控0～1總分R=A1+A2+A3+A4+A5+A6+A7+A8+A9=19

4 施工過程中安全風險評估

在施工前重點考慮了施工工藝、地形條件等風險因素，但散貨料倉在建設過程有施工周期短、施工環(huán)境復雜、重型機械使用多等特點，一旦存在如施工人員心理、身體因素不佳、機械設備維護與保養(yǎng)不到位、安全管理制度未建立、安全培訓未全覆蓋等風險因素就有可能造成施工安全事故。為系統(tǒng)分析施工過程中的安全風險因素，通過深入現(xiàn)場多次調(diào)研，咨詢安全專家意見，構(gòu)建包括人的因素、物的因素、環(huán)境因素、管理因素等4個一級指標以及施工人員身體素質(zhì)、安全管理機構(gòu)設置等18個二級風險指標的散貨料倉施工過程可拓風險評估體系，如圖4所示。

圖4 散貨料倉施工安全可拓風險評估指標體系圖

4.1 散貨料倉施工過程中安全風險評估模型

4.1.1評估模型選取

為計算評估指標體系中人的因素、物的因素、環(huán)境因素、管理因素風險權(quán)重情況，系統(tǒng)分析散貨料倉在施工過程中的安全風險等級，結(jié)合大量文獻研究，借鑒參考多級可拓模型[4-7]，并將該模型運用于施工過程中散貨料倉風險等級評估，其具體程序如圖5所示。

圖5 多級可拓模型評估程序圖

4.1.2風險等級劃分

將該散貨料倉施工過程中安全風險等級劃分為5級，包括危險、較危險、一般、較安全、安全，構(gòu)建風險等級域為U=Uj，j=1，2，3，4，5，不同安全等級分值區(qū)間見表2。

表2 散貨料倉施工安全風險等級域的劃分Uj分值區(qū)間風險水平j=1 0,60 危險j=2[60,70)較危險j=3[70,80)一般j=4[80,90)較安全j=5[90,100)安全

本文以一級風險指標人的因素C1及其包含施工人員身體素質(zhì)、心理狀態(tài)等二級風險指標為計算應用示例，按照多級可拓評估模型程序確定C1經(jīng)典域與節(jié)域如下：

1) 確定B1的經(jīng)典域為：

2) 確定C1的節(jié)域為：

3) 得到一級風險指標人的因素C1權(quán)重值及關(guān)聯(lián)度(見表3)，其他以此類推，其中二級風險指標的權(quán)重值見圖6所示。

表3 散貨料倉施工安全風險評估指標實際取值及關(guān)聯(lián)度一級指標二級指標指標權(quán)重指標權(quán)重實際分值關(guān)聯(lián)度j=1j=2j=3j=4j=5c110.2188-0.685 3-0.643 3-0.457 00.100 0-0.085 3C10.27c120.2081-0.570 0-0.432 0-0.130 00.125 0-0.318 7c130.2690-0.755 0-0.743 0-0.575 0-0.130 00.123 0c140.3391-0.820 0-0.734 3-0.635 0-0.200 00.353 3

圖6 二級風險指標權(quán)重值圖

同理類推，可計算出物的風險、環(huán)境的風險、管理的風險等一級風險指標的風險等級關(guān)聯(lián)度KCii=2，3，4，5，如表3所示。

4) 目標層關(guān)聯(lián)度計算，計算一級指標關(guān)聯(lián)度及目標層的關(guān)聯(lián)度，計算結(jié)果如表4所示。

5) 安全風險等級確定:

表4 散貨料倉施工安全風險目標層多級可拓評估一級指標權(quán)重關(guān)聯(lián)度j=1j=2j=3j=4j=5安全等級C10.27-0.682 7-0.629 3-0.455 5-0.046 00.063 45C20.20-0.670 3-0.523 1-0.346 30.069 5-0.123 14C30.18-0.432 8-0.295 1-0.043 70.018 76-0.283 74C40.35-0.528 7-0.403 2-0.076 20.019 8-0.278 94目標層-0.607 1-0.476 6-0.227 70.001 4-0.170 04

根據(jù)KjN=maxkjN可知maxkjN=K4N，得到其目標層的等級特征值為j*=4.132，由此可知該散貨料倉在施工過程中的風險處于較安全狀態(tài)，風險等級為4級。

通過采用指標體系法和多級可拓評估模型對巨型“膠囊”形散貨料倉施工前與施工過程中的風險進行系統(tǒng)評估，得到施工前總體風險處于高度風險，施工過程中風險為較安全等級，施工前的風險主要為固有風險建設規(guī)模與周邊環(huán)境。施工過程中管理的因素風險權(quán)重值為0.35，影響最大，人的因素風險權(quán)重為0.27，影響次之。其中人的因素風險中施工人員持證上崗率、物的因素風險中大型設備拆除與安全防護控制、環(huán)境因素風險中施工作業(yè)環(huán)境條件、管理因素風險中安全管理機構(gòu)設置等為二級風險因素指標中影響較大因素。

5 風險管控建議

通過評估發(fā)現(xiàn)施工前期風險高于施工過程中的風險，說明施工單位在工期正式開工后，針對施工期人的風險、物的風險、環(huán)境風險、管理風險采取安全措施進行有效管控，可取得一定效果。根據(jù)風險指標因素與風險評估結(jié)果提出以下建議：

1) 從人的因素角度出發(fā)應確保施工人員具備散貨料倉施工安全知識及持證上崗率，確保施工人員身體、心理處于良好狀態(tài)。

2) 工程施工量大，高度、跨度較大，鋼結(jié)構(gòu)吊裝和安裝應制定詳細的安全保障措施，鋼構(gòu)網(wǎng)架大棚安裝前應將該區(qū)域采用圍擋進行封閉施工管理，入口處設置專人值守，杜絕非本區(qū)域作業(yè)及管理人員進入安裝現(xiàn)場，吊裝作業(yè)前必須嚴格檢查起重設備各部件的可靠性和安全性，并進行試吊。

3)從物的因素方面應保證施工機械設備按其技術(shù)性能的要求正確使用。缺少安全裝置或安全裝置已失效的施工機械設備不得使用。保證設備部件(附件)及安全防護裝置完整有效。

4)從管理因素方面應設置合理的安全管理機構(gòu)，加強施工人員安全培訓，提高工人安全意識，增加現(xiàn)場安全檢查頻次，完善應急處置機制。

6 結(jié)語

以岳陽城陵磯老港巨型“膠囊”形散貨料倉為工程應用實例，通過指標體系法得到施工前總體風險為高度風險，利用可拓多級模型評估得到施工過程中的風險等級為“可控的安全狀態(tài)”，并提出有效的安全風險管控措施，具備一定的參考價值。