基于灰色理论的泵站施工现场危险因素评估及危险源管控改进

尤海彬

（深圳市广汇源水利建筑工程有限公司，广东 深圳 518000）

在泵站的建设过程中，由于其设计功能的不同，如调水供水、农田灌溉、工业配套等，其施工过程是该泵站建设的最关键环节，施工环境的复杂多变、人员对现场的熟悉程度以及施工技能的熟练度等，均存在着多种多样的危险因素。目前泵站施工现场多是采用根据施工经验定性判断危险源的方法，即识别过程和控制过程均采用历史经验，危险源的危险度和优先控制等级均未划分，施工管理人员需要对多种危险源施加控制，没有主次和优先之分。

从另一个施工安全的角度而言，施工过程的全生命周期控制不仅应对泵站施工的工期保证、质量控制做到和计划一致，而且对施工过程中的危险源需要做到预测、控制和管理，这就需要对不同用途的泵站，不同施工场景的泵站施工进行危险源辨识，从而将事故消灭在萌芽中。使用常规技术手段难以对泵站现场施工做到量化和超前控制，通常情况下灰色理论适用于大量不确定问题体系的研究，在泵站现场施工用灰色理论来进行模拟和数据分析较鲜见。本文将通过模糊控制理论体系中的灰色理论对泵站施工进行危险源的超前控制和分析，从而制定出科学高效的风险管控措施，真正达到降低或避免危险事故的发生。

1 泵站施工危险源的辨识

以某用途为农田灌溉的泵站为例，其施工过程一共包括土石方开挖填埋、泵站边坡支护、泵站主体框架钢砼结构施工、设备安装、高空及起重作业、焊接作业、临水作业、交通环境等八类作业模式[1]，根据在水利工程施工安全管理中适用的八项分类法进行危险和有害因素辨识，上述作业模式中存在的危险源主要包括土石方开挖填筑时出现的机械伤害、泵站边坡支护中出现的边坡坍塌、钢混结构施工用电伤害和机械伤害、高空及起重作业中出现的意外伤害、焊接作业伤害、交通环境中出现的意外事故等[3]。将作业形式和危险源辨识汇总见表1。

表1 某泵站施工的危险源辨识清单

2 危险源的初步量化

目前业内通常使用“LEC”方法对施工危险源进行建议量化，来评估危险源导致危害的大小，即危险源危害程度的大小为L、E、C三者的乘积[4]。其中LEC的取值范围见表2。

表2 LEC含义及取值范围

由于危险源辨识是个相对比较主观的过程，而危险源的LEC进行的初始量化也比较依赖评判员或者安全员的主观判断，导致危险源的LEC量化评分对他们的经验水平依赖程度较高，不同的安全员得出的量化评分表排序存在严重不同，所以此时通过引入权重的概念降低由于主观判断导致的LEC量化误差[4]。即将不同职位的人对同一施工过程辨识出的危险源进行量化评估时，其所占的权重有所差异，一般在施工过程中将对施工安全负有主要责任的各级领导分别赋以0.6—1.0的置信度，即其针对某个危险源的评分占最终评分的权重比例。从安全员、安全主任、生产经理、总工程师、项目经理、安全总监其评分的置信度分别占0.7、0.8、0.5、0.8、0.9、1.0。现将6个职位的管理岗位的置信度列表如下：

表3 各岗位的置信度和可信权重

此时第i位管理岗位的可信权重向量为：

将全部岗位的打分进行综合评估，进行权重重新量化修正后得出的LEC向量为：

将数据计算如下：

根据表4计算每个作业形式的综合D值，见下表。本泵站施工过程中的危险值向量为D=[80.59，50，82，124.59，63.80，170.25，84.20，107.64，64.01]。表明该泵站在施工过程中极易发生高空及起重作业产生的危害、泵站主体厂房钢混结构施工导致的用电及机械伤害以及临水作业导致的溺水伤害。因此，需要对上述三种作业加强管控，且对其余作业形式施加常规管控措施进行施工现场的安全管理。

表4 修正后的各岗位对施工过程的量化综合评分

通过上述简易评价方式虽然获得了一定的量化评分，并在管控方向上给予建议，但是数据之间没有关联，对于危险源的判定依赖评分人员对整体施工过程的把握和经验，所以存在一定不足，需要加以改进。

表5 作形式的简易量化赋分的主观判断综合D值

3 灰色理论概述

灰色理论是对模糊系统进行控制的一种理论分支。早在1982年由邓聚龙教授提出该概念进行具有不确定性特征的系统进行分析和控制。灰色理论通过对系统已经确定的信息进行分析评估，获取量化确信，然后对不确定的特征进行统计分析处理，将确定信息和不确定信息进行关联度计算，从而推算不确定系统的量化评估体系[5]。

灰色理论的进步思想在于系统出现的确定信息及不确定信息，不完全取决于人们对该系统的熟悉程度和认知深度，以及已经施加的控制和决策，而是通过对已知信息的分析、提炼和处理，揭示系统内部存在的结构参数，虽然系统内部的随机量互相影响，但是将其作为一个灰色系统，通过灰色方程进行描述，从而使得系统的分析更清晰，并获取量化的评估方式[7]，这种方式尤其适用于具有巨大不确定性的施工过程，通过揭示确定性和不确定性之间的关联度，从而对系统进行近似精确分析和控制。

4 灰色理论在泵站施工现场危险因素评估的应用

危险源的辨识过程是个具有极大不确定性的过程，鉴于其量化评估结果重度依赖评估人员的经验、对问题认识的深度等，所以该过程属于典型的灰色系统。灰色系统辨识出的危险源还需要进行确定性和不确定性之间的关联计算[4]，方可通过已知信息进行该系统的危险源深度挖掘，从而对施工过程整体进行把控，避免人为主观化、片面化，将评估过程和管控过程尽量科学、客观，从而为施工管控提供强有力的措施建议。

4.1 灰色理论的应用

结合上述分析过程中辨识出的8种作业过程中的危险源，危险度和量化分析的D值是该危险辨识过程中的2个主要参数，且2个参数间的关联系数是危险源辨识过程衡量有效性的参考标准。灰色理论在危险源辨识过程中的应用步骤包括：

第i个工序辨识出的危险源的比较数列为：

表6 危险源辨识的灰度处理步骤

即第i个工序辨识出的危险源LEC乘积的数列。

可以计算出灰度过程的控制关系。

将修正后的数据序列作为危险源的比较数列，如第1个危险作业的比较数列为X1=[2.28，3.39，10.40]，将修正后的序列中的最小值提取出来作为参考序列X0=[0.71，3.32，7.74]。使用各参数进行均值法去量纲得出无量纲的x比较序列见下表：

表7 无量纲比较数列数值

将参考数列和比较数列进行比较，计算其绝对差，并将绝对差进行排列，获得第一最大差和第二最大差，以及第一最小差和第二最小差，并将计算得出的数据代入关联系数和关联度计算公式。计算出参考数列和比较数列之间的关联系数，具体见表8。

表8 关联系数计算结果

将数据纳入关联度的计算公式得到关联度的数据序列为：

4.2 分析结果

根据上述计算结果，可以将危险源的识别过程进行综合充分量化后进行危险程度和出现概率的排序，得出λ2＞λ6＞λ8＞λ7＞λ3＞λ4＞λ1＞λ5。表示在进行综合评判并进行灰度处理后，泵站边坡支护出现的概率较高且造成的危险系数需要优先控制，其次分别是焊接作业造成的爆炸及烧伤、交通环境造成的交通事故、临水作业造成的溺水等伤害。进行灰度计算后得出的优先控制策略和原来使用的简易量化控制策略结果有所不同，是因为灰色理论考虑了数据之间的相关性，可能性、危险程度以及造成的危害的后果。

灰度理论的预测模型相对于独立计算和衡量，并且严重依赖评估人员工作经验的危险源辨识方式，具有比较明显的客观性、科学性以及误差小等特征，这是一种在信息系统中应用广泛的控制方式，泵站施工具有明确的施工危险源因素，也有较多不可控不明确的危险因素，使用灰度预测模型，可给予评估人员以优先控制的阶段安全管控策略。该理论在危险源的辨识、量化、预管控方面具有明显的提前效果。

4.3 危险源管控

危险源进行正确且合理的评估后，进入预防措施管控环节，管理机构可根据辨识出的危险源的风险程度、危害程度以及可能程度进行低成本高效率的管控，在制定管控措施时可以优先考虑灰度控制计算的模型结果数据排列。

使用灰度预测结果进行风险管理时需要制定以下管控措施：

4.3.1 制度健全

进一步完善危险源管控制度及管理细则，尤其是分项管控制度，如临水作业的溺水注意事项，以及设备安装过程中出现的机械伤害、用电异常等问题，在管理制度中通过明确各级单位的责任，将责任落实到人，使得关联人物人人有责，加强责任心培训和监督责任制，定期进行安全标准化工作的推进、落实和监督检查[4]。

除此之外，还需建设对于危险源的专项公示及整改制度，制度中明确危险源的存在形态，可能出现的危害，灰度计算后的管控优先次序，责任人和监督人等，通过危险源的公示及上墙，让每个进入施工现场的人都能谨记安全规则，减小由于危险源辨识不足导致的危害出现概率。

4.3.2 危险源分类分阶段辨识

泵站施工中的危险源需要进行分类，首先是按照施工阶段进行分类，如建设期和安装期的危险源存在较大不同，如建设期间的安全间距不合规导致的后期没有安全通道、电线界限不规范导致的火灾，临时建筑和泵站外墙搭建的脚手架不合规导致的坍塌等，这类危险源仅在施工期存在。设备安装期间存在可能的机械伤害危险源，以及用电不规范导致的危险源，如高空作业容易出现的跌落损伤，起重作业导致的吊物坠落砸伤行人等，甚至是基坑施工过程中导致的涌土现象。安全管控人员需要分类分阶段进行危险源的辨识，从而可以精准管控危险源，使得整个施工作业过程安全受控。

4.3.3 危险源的日常监控和检查

关于危险源的安全管控制度制定后，还需要将管控措施落实到位，如施工现场的日常安全检查，危险源的定期再辨识，对于施工期间的主要因素的管控措施检查等，通过对危险源的溯源实行源头治理，并通过安全员、安全总监等各级安全责任人员的定期检查和公示，使得每个施工工序中的人员了解到危险源的管控状态，措施执行进度，使得危险源得到全生命周期的管控。

4.3.4 施工方案的安全交底

一切危险源其实在施工前就已经进行了初步辨识，需要技术人员再对施工人员进行技术交底时，除了交代清楚技术方案的实施及注意事项，还需检查特种作业是否持证上岗，如电工、焊工，吊车司机、司索工等均属于特殊工种[6]。另外着重强调危险源的存在状态、存在阶段以及每个阶段优先控制的危险源及相应的控制策略。这对于施工人员对施工过程进行全方位掌握和把控是必要的沟通渠道，所以需要在技术交底时着重进行安全事项的交底，工程施工方案中的专项安全措施做到每个人都能了解和掌握。

4.3.5 安全应急演练

安全应急演练存在的意义就是熟悉日常应急操作，在应急状态下可以立即投入应急操作[2]。而应急体系必须健全，包括应急预案编制、应急组织体系、现场应急操作等分项，通过各专业联动进行应急演练，可以让整个施工过程熟悉应急操作，避免由于小问题未及时处理引发大问题。

5 结语

泵站施工具有产品固定、施工阶段清晰、地下深基坑部分支护和地质情况复杂、地上建筑部分危险源较多、人员分散，露天高处作业多、手工操作体力劳动繁重，施工变化大、规则性差等特点，现场危险因素随工程的进度变化而变化，通过充分利用灰色理论进行参考数列和比较数列之间的关联系数，做好施工现场危险因素评估，并及时调整改进危险源管控措施，方能消除隐患，保证安全。□