黃輝 徐浩 胡紅亮 生晟銘 張強(qiáng)

（1.中國電建集團(tuán)華東勘測設(shè)計(jì)研究院有限公司，浙江杭州 311122；2.浙江華東工程咨詢有限公司，浙江杭州 311122）

0 引言

海上風(fēng)電是我國實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型與碳中和的重要技術(shù)路徑，“十四五”期間海上風(fēng)電規(guī)劃新增裝機(jī)容量將迅速增長［1-2］。海上風(fēng)電工程建設(shè)中吊裝作業(yè)是海上風(fēng)電機(jī)組運(yùn)輸、風(fēng)電基礎(chǔ)施工、風(fēng)電機(jī)組安裝、海上升壓站安裝、海纜敷設(shè)等施工作業(yè)均涉及的高風(fēng)險(xiǎn)作業(yè)。吊裝作業(yè)是海上風(fēng)電場作業(yè)中最重大風(fēng)險(xiǎn)之一，具有作業(yè)頻次高、吊物體積及重量大、吊裝設(shè)備要求高，易受大風(fēng)、大浪、潮汐等作業(yè)環(huán)境影響等特點(diǎn)，易發(fā)生吊物墜落、折臂、船機(jī)傾覆、碰撞、人員擠傷、墜海等安全事故，而一旦發(fā)生事故難以施救，往往造成設(shè)備設(shè)施重大損壞、人員重大傷亡等嚴(yán)重后果［3-9］。由于海上風(fēng)電施工中吊裝作業(yè)安全事故的增多和危害的增大，對海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)變得尤為重要。

近年來，國內(nèi)外一些學(xué)者對陸上吊裝施工作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了研究，宗秋雷等［10］運(yùn)用作業(yè)-風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)分解法（WBS-RBS）對盾構(gòu)吊裝作業(yè)進(jìn)行了風(fēng)險(xiǎn)辨識，借助連接技術(shù)實(shí)現(xiàn)了風(fēng)險(xiǎn)信息化控制，為吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)控制提供了有力支撐。周煒［11］建立了基于直覺模糊集（IFS）和貝葉斯網(wǎng)絡(luò)（BBN）的風(fēng)險(xiǎn)評估方法，對建筑工程施工塔吊安全風(fēng)險(xiǎn)分析，設(shè)計(jì)并驗(yàn)證了復(fù)雜不確定條件下塔吊全過程風(fēng)險(xiǎn)演化模型。姜田甜［12］基于AHP-物元分析法對裝配式建筑吊裝作業(yè)進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)分析評價(jià)，基于ISM 結(jié)構(gòu)解釋模型提出相應(yīng)管控對策。海上風(fēng)電施工中吊裝作業(yè)與陸上吊裝作業(yè)有很大區(qū)別，目前對海上風(fēng)電工程施工吊裝作業(yè)相關(guān)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)分析鮮有研究。因此，對海上風(fēng)電工程施工吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評價(jià)分析，對降低起重吊裝作業(yè)事故的發(fā)生頻率，制定有效的安全風(fēng)險(xiǎn)管控措施具有重要的指導(dǎo)意義。

層次分析法（Analytic Hierarchy Process，簡稱AHP）是一種層次權(quán)重決策分析方法，它將決策問題的有關(guān)元素按照層次結(jié)構(gòu)分解，再對人的主觀判斷進(jìn)行量化，并逐層比較，使其結(jié)果更具合理性。模糊綜合評價(jià)法可綜合多個(gè)評價(jià)主體的判斷，將定性評價(jià)轉(zhuǎn)化為定量評價(jià)，具有結(jié)果清晰、系統(tǒng)性強(qiáng)的特點(diǎn)，能較好地解決模糊的、難以量化的問題，減少層次分析法中人員主觀臆斷給評價(jià)和決策過程帶來的影響［13-15］。

為定量化評價(jià)海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)，將采用AHP-模糊綜合評價(jià)分析法對海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全性進(jìn)行綜合評價(jià)。首先通過文獻(xiàn)調(diào)研、事故分析及專家訪談法等手段構(gòu)建海上風(fēng)電場施工吊裝作業(yè)安全評價(jià)指標(biāo)體系，然后由專家組通過AHP 方法打分獲得各層次指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，利用模糊理論建立海上風(fēng)電場吊裝作業(yè)安全評價(jià)模糊數(shù)學(xué)模型，并以某海上風(fēng)電場為實(shí)例，運(yùn)用所建的AHP-模糊綜合評價(jià)模型對該海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)，為其吊裝作業(yè)安全管理提供指導(dǎo)，減少海上吊裝作業(yè)事故的發(fā)生。

1 評價(jià)指標(biāo)的選取與體系的建立

建立科學(xué)合理的安全評價(jià)指標(biāo)體系是對海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)進(jìn)行安全評價(jià)的關(guān)鍵。對海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)進(jìn)行安全評價(jià)是一項(xiàng)系統(tǒng)、全面、復(fù)雜的工作，涉及許多影響因素，可供選擇的評價(jià)指標(biāo)復(fù)雜。因此，本文通過專家咨詢法以及在查閱相關(guān)文獻(xiàn)、事故案例基礎(chǔ)上建立了以“人-機(jī)-環(huán)-管”4 個(gè)影響因素為一級指標(biāo)，人員安全意識、作業(yè)人員技術(shù)水平、安全設(shè)備配置及有效性、設(shè)備配件的可靠性等22 個(gè)影響因素為二級指標(biāo)的安全評價(jià)指標(biāo)體系，詳細(xì)見表1 所示。

2 基于層次分析法確定指標(biāo)權(quán)重

2.1 確定評價(jià)指標(biāo)權(quán)重

在應(yīng)用層次分析法中，構(gòu)建判斷矩陣是最為關(guān)鍵的一步，便于決策者將層次結(jié)構(gòu)中各級指標(biāo)的相對重要程度定量化，在構(gòu)建判斷矩陣時(shí)，大部分采用1—9 度標(biāo)度法，通過指標(biāo)間的相對重要程度，獲得兩兩比較矩陣，分?jǐn)?shù)越高代表其相對重要程度越高。實(shí)際數(shù)值與重要程度的對應(yīng)關(guān)系如表2 所示。為建立合理的判斷矩陣，本次邀請了5 位職稱在副高以上、從事安全管理的專家及10 a以上工作經(jīng)驗(yàn)的海上風(fēng)電場施工現(xiàn)場安全管理人員，根據(jù)表2 對各級指標(biāo)作出評判，整合所有專家的評判結(jié)果建立判斷矩陣，利用Matlab軟件求出判斷矩陣的最大特征值和相應(yīng)的特征向量，對特征向量進(jìn)行歸一化處理得權(quán)重向量，即各級指標(biāo)的權(quán)重系數(shù)，如表3—表7 所示。

表2 標(biāo)度的含義

表3 一級指標(biāo)A-B 判斷矩陣

表4 二級指標(biāo)B1-C1 判斷矩陣

表5 二級指標(biāo)B2-C2 判斷矩陣

表6 二級指標(biāo)B3-C3 判斷矩陣

表7 二級指標(biāo)B4-C4 判斷矩陣

2.2 一致性檢驗(yàn)

利用Matlab軟件求出判斷矩陣的最大特征值和相應(yīng)的特征向量后，需對判斷矩陣進(jìn)行一致性檢驗(yàn)，一般對于n≥3 階的判斷矩陣，當(dāng)CR≤0.1 時(shí)，一般認(rèn)為判斷矩陣的一致性是可以接受的。通過下式計(jì)算一致性比例CR：

根據(jù)上述計(jì)算原理和步驟，分別計(jì)算了海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)各指標(biāo)的最大特征值和特征向量，并對特征向量進(jìn)行歸一化處理，然后對判斷矩陣進(jìn)行了一致性檢驗(yàn)，特征向量及一致性比值CR 如表3—表7 所示，其CR 值都小于0.1，滿足一致性檢驗(yàn)。海上風(fēng)險(xiǎn)吊裝作業(yè)各級因素指標(biāo)權(quán)重向量如下：

3 基于模糊綜合評價(jià)法確定安全等級

AHP-模糊綜合評價(jià)法中，模糊綜合評價(jià)是在層析分析法確定指標(biāo)因素及各因素權(quán)重向量的基礎(chǔ)上進(jìn)行的。本文以某海上風(fēng)電場作為應(yīng)用實(shí)例，在層次分析法基礎(chǔ)上對其吊裝作業(yè)安全情況進(jìn)行模糊綜合評價(jià)分析。該海上風(fēng)電場中心離岸距離約32 km，南北長約8 km，東西寬約5 km，規(guī)劃海域面積40 km2，裝機(jī)容量250 MW，共40 臺6.25 MW 風(fēng)機(jī)。

1）為對海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全性進(jìn)行綜合評價(jià)，將吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級劃分為5 個(gè)等級，即V={V1，V2，V3，V4，V5}={安全，較安全，一般，較危險(xiǎn)，危險(xiǎn)}，每個(gè)等級對應(yīng)的分?jǐn)?shù)范圍見表9。

表9 風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級

2）進(jìn)行單因素模糊評價(jià)，獲得模糊評價(jià)矩陣。以上述海上風(fēng)電施工項(xiàng)目為實(shí)例進(jìn)行分析，針對該項(xiàng)目中吊裝作業(yè)情況利用專家調(diào)查法，請多位專家分別打分。利用模糊統(tǒng)計(jì)法確定各指標(biāo)隸屬度，得到的各單因素評價(jià)矩陣如下：

人的因素評價(jià)矩陣V1：

設(shè)備因素評價(jià)矩陣V2：

環(huán)境因素評價(jià)矩陣V3：

管理因素評價(jià)矩陣V4：

3）建立一級、二級模糊綜合評價(jià)。通過各指標(biāo)的權(quán)重集與單因素評價(jià)矩陣可得出相應(yīng)指標(biāo)的模糊綜合評價(jià)：

將上述結(jié)果視為多個(gè)單因素評價(jià)集組成的模糊綜合評價(jià)矩陣R，則該海上風(fēng)電場吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)矩陣為：

4）海上風(fēng)電吊裝作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)。選定海上風(fēng)電吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級評價(jià)中各評分的中間值作為吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級參數(shù)值，即9、7、5、3、1，則該海上風(fēng)電吊裝作業(yè)綜合評價(jià)結(jié)果為：

對比海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全風(fēng)險(xiǎn)評價(jià)等級表，6 ＜6.60 ＜8，確定該工程海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)等級屬于“較安全”。

4 評價(jià)結(jié)果分析與應(yīng)對措施

海上風(fēng)電施工作業(yè)中常用安全檢查表法（LEC）對施工過程中的危險(xiǎn)源進(jìn)行評價(jià)分析，但此方法對危險(xiǎn)、有害因素量化值存在較大主觀性，且難以判斷整個(gè)海上風(fēng)電施工作業(yè)的安全情況。將AHP-模糊綜合評價(jià)法應(yīng)用到海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全評價(jià)中，可充分利用模糊綜合評價(jià)的模糊性，降低主觀因素的影響，在定性分析的基礎(chǔ)上，通過計(jì)算數(shù)值定量地對海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全狀況進(jìn)行分級，便于對海上風(fēng)電工程項(xiàng)目進(jìn)行安全管理。

由上述計(jì)算結(jié)果可知，該海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)安全性屬于“較安全”。其中4 個(gè)一級指標(biāo)的評價(jià)結(jié)果為“較安全、較安全、一般、較安全”。在環(huán)境方面的評價(jià)結(jié)果為“一般”，說明在海上風(fēng)電吊裝作業(yè)中要特別注意吊裝作業(yè)設(shè)備及海上氣候、海浪環(huán)境的影響。

5 結(jié)論

1）通過專家咨詢法以及在查閱相關(guān)文獻(xiàn)、事故案例基礎(chǔ)上建立了以“人-機(jī)-環(huán)-管”4 個(gè)指標(biāo)因素為一級指標(biāo)，人員安全意識、作業(yè)人員技術(shù)水平、安全設(shè)備配置及有效性、設(shè)備配件的可靠性等22 個(gè)影響因素為二級指標(biāo)的安全評價(jià)指標(biāo)體系。

2）采用層次分析法確定了海上風(fēng)電施工吊裝作業(yè)綜合安全評價(jià)指標(biāo)體系中各級指標(biāo)的權(quán)重，然后利用模糊綜合評價(jià)數(shù)學(xué)模型對海上風(fēng)電場吊裝作業(yè)進(jìn)行綜合安全評價(jià)，根據(jù)對海上吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)分析，可判斷該海上風(fēng)電場吊裝作業(yè)綜合安全性是否滿足施工安全作業(yè)要求，為海上風(fēng)電吊裝安全作業(yè)提供依據(jù)。

3）海上風(fēng)電場施工吊裝作業(yè)易導(dǎo)致吊物墜落、折臂、船機(jī)傾覆、碰撞、人員擠傷、墜海等安全事故，針對該海上風(fēng)電場吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)綜合評價(jià)情況，若要進(jìn)一步提高海上風(fēng)電場吊裝作業(yè)的安全性，需特別注意海上施工環(huán)境的影響并采取相應(yīng)措施，做好海上風(fēng)電吊裝作業(yè)風(fēng)險(xiǎn)的控制措施。