高聳構(gòu)筑物工程項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究

王傳寶

(安徽省經(jīng)工建設(shè)集團(tuán)有限公司，安徽 合肥 230051)

0 引言

高聳構(gòu)筑物具有施工高度高、難度大，施工工藝復(fù)雜等特點(diǎn)，在其施工過(guò)程中存在著許多復(fù)雜且相互關(guān)聯(lián)的風(fēng)險(xiǎn)。為了讓高聳構(gòu)筑物的施工更安全，減少甚至杜絕安全事故的發(fā)生，將安全管理和風(fēng)險(xiǎn)管理的相關(guān)理論和方法運(yùn)用于高聳構(gòu)筑物的施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理中是現(xiàn)代工程項(xiàng)目管理的重要研究課題。

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)和高聳構(gòu)筑物及超高層建筑施工技術(shù)的迅猛發(fā)展，國(guó)內(nèi)外學(xué)者對(duì)其施工安全管理的研究成果也越來(lái)越多，尤其是施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法上更是提出了一系列科學(xué)有效的評(píng)價(jià)體系。賈俊峰[1]基于WBS-RBS與AHP方法提出了基于施工安全風(fēng)險(xiǎn)管理特征的安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估模型。蔡久順[2]等在傳統(tǒng)風(fēng)險(xiǎn)度模型兩大指標(biāo)的基礎(chǔ)上增加了“不可預(yù)見(jiàn)性”，從而改進(jìn)了高層建筑施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方法。王根霞[3]等在包含目標(biāo)層、準(zhǔn)則層和指標(biāo)層三個(gè)層次的建筑施工現(xiàn)場(chǎng)安全評(píng)價(jià)指標(biāo)體系中引入悲觀度指數(shù)，改進(jìn)了層次分析模型并提高了指標(biāo)權(quán)重設(shè)置的科學(xué)性。溫國(guó)鋒[4]等從行為主體、組織行為、項(xiàng)目管理目標(biāo)等三維度入手，綜合考慮了主體行為不確定性和專(zhuān)家評(píng)價(jià)模糊性，構(gòu)建了IFAHP主體行為風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。文獻(xiàn)[5-7]基于灰色系統(tǒng)理論、貝葉斯網(wǎng)絡(luò)和風(fēng)險(xiǎn)耦合機(jī)理等分別提出了項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型。馮超[8]在對(duì)超高層建筑施工的安全風(fēng)險(xiǎn)因素進(jìn)行識(shí)別與分析的基礎(chǔ)上建立了其評(píng)價(jià)體系。

國(guó)外超高層建筑和高聳構(gòu)筑物的發(fā)展遠(yuǎn)早于我國(guó)，在其施工安全風(fēng)險(xiǎn)及評(píng)價(jià)等方面的研究仍值得國(guó)內(nèi)同行學(xué)習(xí)和借鑒。Kim[9]提出應(yīng)從項(xiàng)目的設(shè)計(jì)階段對(duì)施工安全進(jìn)行考慮，據(jù)此提出了施工安全設(shè)計(jì)評(píng)估方法。Kikwasi[10]通過(guò)對(duì)40家公司的業(yè)主進(jìn)行調(diào)查，指出業(yè)主對(duì)工程設(shè)計(jì)階段和招投標(biāo)階段安全管理的重視程度會(huì)直接影響后續(xù)施工階段的安全風(fēng)險(xiǎn)控制。Zhou[11]從項(xiàng)目的全壽命周期角度出發(fā)，提出對(duì)項(xiàng)目的各個(gè)階段進(jìn)行全面的安全風(fēng)險(xiǎn)管理。Cheng Min[12]等將模糊推理與失效模式和影響分析(FMEA)相結(jié)合建立了一種新型安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，克服了傳統(tǒng)FMEA方法的固有弱點(diǎn)，提供了可靠且可區(qū)分的風(fēng)險(xiǎn)排序系統(tǒng)。

本工程為安慶市石化熱電廠煙氣脫硫工程，建設(shè)地點(diǎn)位于安慶石化熱電廠內(nèi)，土建工程含有168 m高煙囪1座，三層綜合樓1幢及煙道基礎(chǔ)、吸收塔基礎(chǔ)等。煙囪樁基為灌注樁，承臺(tái)基礎(chǔ)深度-5 m，基礎(chǔ)鋼筋混凝土量約1300 m3；鋼筋混凝土煙囪高168 m，其出口內(nèi)直徑為7.5 m，底部進(jìn)煙口直徑為25 m；煙囪外圍為鋼筋混凝土筒式結(jié)構(gòu)，筒身為一截面圓錐形連續(xù)變截面結(jié)構(gòu)，內(nèi)襯鈦金板，鋼結(jié)構(gòu)襯底，如圖1所示。

圖1 高聳煙囪現(xiàn)場(chǎng)

為保證本項(xiàng)目的安全施工，采用模糊層次綜合評(píng)價(jià)法建立了該項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型，杜絕了安全事故的發(fā)生。本文研究成果可為高聳構(gòu)筑物及超高層建筑物安全施工管理提供參考。

1 模糊層次綜合評(píng)價(jià)基本理論

1.1 層次分析法

本方法是把決策問(wèn)題有相關(guān)關(guān)系的元素按照“目標(biāo)”、“準(zhǔn)則”、“方案”等層次分層，并對(duì)其進(jìn)行定性和定量?jī)煞矫娴姆治觥Ｆ渚唧w步驟依次為進(jìn)行指標(biāo)分層、構(gòu)造判斷矩陣、處理數(shù)據(jù)并檢驗(yàn)一致性，至此，即可得各指標(biāo)權(quán)重?cái)?shù)。

(1)建立層次結(jié)構(gòu)模型

對(duì)安全評(píng)價(jià)影響因素進(jìn)行系統(tǒng)分析并建立遞階層次結(jié)構(gòu)表，如圖2所示。

圖2 遞階層次結(jié)構(gòu)

(2)構(gòu)造判斷矩陣

假設(shè)某層存在n個(gè)元素，X={ }x1,x2,…,xn，要分析該層n個(gè)元素對(duì)于上層某目標(biāo)的影響情況，即在這一目標(biāo)下所占的權(quán)重情況。本文針對(duì)兩個(gè)元素之間的比較，取1-9尺度，見(jiàn)表1所示。

表1 1-9比較尺度含義

將aij定義為元素i和元素j進(jìn)行比較后的結(jié)果，其特性有 aij＞0，aij=1/aji以及 aji=1。構(gòu)造判斷矩陣如下：

(3)評(píng)價(jià)因素的重要性排序

求解矩陣A得到其最大特征根λmax和特征向量W，向量W中各元素即為影響安全評(píng)價(jià)各因素的重要性排序，決定了影響因素權(quán)重的分配。

(4)一致性檢驗(yàn)

矩陣A的一致性檢驗(yàn)由隨機(jī)一致性比率CR(CR=CI/RI)確定，當(dāng)此比率值不超過(guò)0.10時(shí)可判斷各影響因素權(quán)重分配具有良好的合理性。否則，要調(diào)整矩陣A的元素取值，重新判斷一致性，直至CR＜0.10。

1.2 模糊綜合評(píng)價(jià)

高聳煙囪構(gòu)筑物的施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)系統(tǒng)具有許多不確定因素，其本身的結(jié)構(gòu)也較繁瑣復(fù)雜，將模糊綜合評(píng)價(jià)方法納入到該體系中，具有良好的適用性和可行性。

(1)定義輸入評(píng)價(jià)因素論域

P個(gè)評(píng)價(jià)指標(biāo)，u={u1,u2,…,up}。

(2)定義輸出模糊等級(jí)論域

m個(gè)模糊子集，v={v1,v2,…,vm} 。

(3)定義輸入、輸出變量隸屬度函數(shù)

隸屬度函數(shù)是模糊集合的特征函數(shù)，工程項(xiàng)目安全評(píng)價(jià)因素論域和權(quán)重模糊集確定后，對(duì)模糊等級(jí)應(yīng)從每個(gè)因素ui=(i=1,2,…,p)上進(jìn)行量化，進(jìn)而得到模糊關(guān)系矩陣R：

(4)確定評(píng)價(jià)因素的權(quán)向量

本文使用層次分析法來(lái)確定評(píng)價(jià)指標(biāo)間的相對(duì)重要性次序，由W=(w1,w2,…,wp)確定權(quán)重值，且在合成之前需進(jìn)行歸一化，即各權(quán)重wi=1，wi≥ 0，i=1,2,……,p 。

(5)合成模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量

利用合適的算子將W與模糊關(guān)系矩陣R進(jìn)行合成，得到評(píng)價(jià)體系的模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量S，即：W°R=(w1,w2,…,wp)=(s1,s2,…,sm)=S

其中sm表示被評(píng)安全因素在整體上對(duì)模糊子集vm等級(jí)的隸屬程度。

(6)模糊綜合評(píng)價(jià)結(jié)果向量分析

本文采用加權(quán)平均求隸屬等級(jí)，對(duì)于多個(gè)被評(píng)價(jià)因素可以依據(jù)其等級(jí)位置進(jìn)行重要性排序。

2 高聳構(gòu)筑物施工風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

在高聳構(gòu)筑物施工過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生的不確定因素，均屬于施工安全風(fēng)險(xiǎn)。依據(jù)多年的建筑行業(yè)從業(yè)經(jīng)歷，以及對(duì)相關(guān)文獻(xiàn)的整理與思考，可歸納出高聳煙囪構(gòu)筑物施工最容易發(fā)生的危險(xiǎn)大致有：高空墜物導(dǎo)致人員傷亡、變截面滑膜施工、豎向位移控制、風(fēng)力影響、占地及施工工作面小、施工人員意外觸電、設(shè)備故障或操作不當(dāng)帶給施工人員的傷害、因建筑坍塌帶來(lái)的傷害等等。經(jīng)過(guò)對(duì)以上安全事故的調(diào)查分析，將誘發(fā)安全風(fēng)險(xiǎn)事故的因素分為五種，主要為人員因素、材料因素、設(shè)備因素、管理因素、環(huán)境因素，作為五個(gè)一級(jí)指標(biāo)，并據(jù)此擴(kuò)展成了下面的19項(xiàng)二級(jí)指標(biāo)。具體指標(biāo)見(jiàn)表2。

表2 評(píng)價(jià)指標(biāo)

3 高聳構(gòu)筑物施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)模型

3.1 確定指標(biāo)權(quán)重

采用主觀賦權(quán)法中的層次分析法(AHP法)，結(jié)合該專(zhuān)業(yè)領(lǐng)域各項(xiàng)規(guī)范，同時(shí)邀請(qǐng)33位富有豐富經(jīng)驗(yàn)的專(zhuān)家以及參與過(guò)該項(xiàng)工程建設(shè)的相關(guān)技術(shù)人員(甲方管理人員9位，施工單位工程技術(shù)人員9位，監(jiān)理單位8位，管理部門(mén)7人)進(jìn)行了綜合的賦權(quán)和評(píng)價(jià)。限于篇幅，本文僅給出一級(jí)指標(biāo)間、人員和管理因素兩個(gè)二級(jí)指標(biāo)間相對(duì)重要性關(guān)系及權(quán)重表，列于表3-表5。

表3 一級(jí)指標(biāo)間相對(duì)重要性關(guān)系及權(quán)重表

表4 人員因素指標(biāo)間相對(duì)重要性關(guān)系及權(quán)重表

表5 管理因素指標(biāo)間相對(duì)重要性關(guān)系及權(quán)重表

由表 3 可知，λmax=5.086，CI=0.022，n=5，RI=1.12，一致性比率 R=CI/RI=0.019＜0.1。

由表 4 可知，λmax=3.004，CI=0.019，n=3，RI=0.58，一致性比率 R=CI/RI=0.033＜0.1。

由表 5 可知，λmax=7.512，CI=0.085，n=7，RI=1.32，一致性比率 R=CI/RI=0.065＜0.1。

故本文矩陣符合一致性檢驗(yàn)，即各指標(biāo)權(quán)重合理，無(wú)需調(diào)整。

3.2 隸屬度指標(biāo)及層級(jí)分析

限于篇幅，本文僅以管理因素為例，說(shuō)明其模糊指標(biāo)隸屬度和層級(jí)分析結(jié)果，隸屬度指標(biāo)列于表6。

表6 管理因素隸屬度

本文把評(píng)價(jià)指標(biāo)劃分為“安全、較安全、臨界、危險(xiǎn)、很危險(xiǎn)”五個(gè)等級(jí)，分別用Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ表示，它們對(duì)應(yīng)的是現(xiàn)場(chǎng)施工安全風(fēng)險(xiǎn)的等級(jí)。

由表6可得：

由表5知權(quán)重W4=[0.140 0.388 0.209 0.096 0.056 0.075 0.036]，進(jìn)行計(jì)算可得：S4=W4RA管理=[0.243 0.566 0.191 0 0]。

3.3 綜合模糊層次評(píng)價(jià)

由前述理論可知，本項(xiàng)目S=[0.419 0.100 0.250 0.163 0.068]，又有，故可得

SRS總=[0.312 0.591 0.097 0 0]，至此，本項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果全部計(jì)算完成，列于表7。

表7 高聳煙囪施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)結(jié)果

由表7中對(duì)該高聳煙囪構(gòu)筑物工程項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的結(jié)果可知，該項(xiàng)目“安全”的比重為31.2%，“較安全”的比重為59.1%，而臨界的比重為9.7%。根據(jù)最大隸屬度原則，可以得出該項(xiàng)目施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的最終結(jié)果是“較安全”，施工安全基本滿足要求。

4 結(jié)論

本文綜合運(yùn)用工程項(xiàng)目施工風(fēng)險(xiǎn)管理理論對(duì)高聳構(gòu)筑物施工安全進(jìn)行了系統(tǒng)研究，構(gòu)建了高聳構(gòu)筑物施工安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，并運(yùn)用模糊層次分析法建立了相應(yīng)的評(píng)價(jià)模型。

以安慶石化熱電廠煙氣脫硫工程項(xiàng)目為研究實(shí)例，應(yīng)用基于模糊層次分析法所建立的評(píng)價(jià)模型對(duì)此項(xiàng)目的施工安全風(fēng)險(xiǎn)程度作出了分析和評(píng)價(jià)，得到了“較安全”的評(píng)價(jià)結(jié)果，這與項(xiàng)目現(xiàn)場(chǎng)的實(shí)情是一致的，說(shuō)明了此評(píng)價(jià)模型的可行性與實(shí)用性，這對(duì)于施工單位的安全風(fēng)險(xiǎn)管理具有一定的參考借鑒價(jià)值。