謝春寧 胡忠耀 廖小烽 楊新 周兆銀 余政

(1.中建安裝集團(tuán)有限公司上海分公司 上海 201206； 2.重慶科技學(xué)院建筑工程學(xué)院 重慶 401331)

0 引言

由于吊裝施工的特殊性，易發(fā)生群死群傷事故，給人民的生命財(cái)產(chǎn)帶來(lái)了重大威脅，也會(huì)給社會(huì)造成十分惡劣的影響。隨著工業(yè)廠房的集中搬遷和裝配式建筑的推行，單個(gè)構(gòu)件越來(lái)越重，體積越來(lái)越大，施工質(zhì)量的要求也越來(lái)越高，而傳統(tǒng)的吊裝管理難以適應(yīng)新要求，各主體之間及內(nèi)部易各自為政，導(dǎo)致信息不一致及冗余，這在一定程度上不僅加劇影響了施工安全而且也影響了施工質(zhì)量。隨著吊裝事故的頻繁發(fā)生，吊裝施工尤其是大型構(gòu)件吊裝安全質(zhì)量問(wèn)題越來(lái)越受到重視。大型構(gòu)件朝著“重、高、大、精”發(fā)展，對(duì)裝備制造技術(shù)的要求也越來(lái)越高，其質(zhì)量往往超過(guò)一臺(tái)流動(dòng)式起重機(jī)的額定量，構(gòu)件尺寸及外形較大和不規(guī)則，一臺(tái)流動(dòng)式起重機(jī)難以操作[1]。雙機(jī)抬吊遞送法是單機(jī)吊裝滑行法演變而來(lái)的，采用雙主機(jī)、輔抬吊，是目前大型構(gòu)件吊裝最常用的方法之一。它是以兩臺(tái)流動(dòng)式起重機(jī)為主，合理分配每臺(tái)流動(dòng)式起重機(jī)的吊裝質(zhì)量，使每一臺(tái)流動(dòng)式起重機(jī)都可以承受允許的質(zhì)量而靈活作業(yè)，從而完成大型構(gòu)件的吊裝就位作業(yè)。兩臺(tái)流動(dòng)式起重機(jī)的吊點(diǎn)一般不同，也可以相同。

以往研究大多只是單純的描述大型構(gòu)件吊裝的某一方面，雖然部分學(xué)者從協(xié)同角度對(duì)大型構(gòu)件吊裝進(jìn)行了研究，但是幾乎沒(méi)有學(xué)者從信息共享角度探究大型構(gòu)件吊裝協(xié)同作業(yè)及其關(guān)鍵技術(shù)應(yīng)用，還未形成一套完整有效的大型構(gòu)件吊裝信息資源協(xié)同的全過(guò)程施工流程。隨著構(gòu)件的尺寸大型化、形狀多樣化和信息技術(shù)的發(fā)展，各主體及內(nèi)部信息交流也在不斷變化，吊裝作業(yè)施工全過(guò)程信息資源建設(shè)也在不斷調(diào)整和完善，其目的是為了協(xié)調(diào)和整合吊裝作業(yè)全過(guò)程突發(fā)的施工安全和質(zhì)量問(wèn)題。因此，本文以協(xié)同管理視角來(lái)理清信息資源整合共享和各主體及其內(nèi)部之間的關(guān)系?；趨f(xié)同管理理論的研究成果，重視大型構(gòu)件吊裝各主體需求及其內(nèi)部協(xié)同關(guān)系，構(gòu)建大型構(gòu)件吊裝全過(guò)程施工流程，探究大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)并應(yīng)用于實(shí)際項(xiàng)目，以期能夠有效的服務(wù)于實(shí)現(xiàn)各主體之間及其內(nèi)部信息資源整合與共享。

1 傳統(tǒng)大型構(gòu)件吊裝管理中存在的問(wèn)題

由于工業(yè)廠房和裝配式建筑的快速發(fā)展，建筑構(gòu)配件越來(lái)越大，質(zhì)量越來(lái)越重，形狀呈現(xiàn)不規(guī)則多樣化，而施工現(xiàn)場(chǎng)一般空間有限，故對(duì)建筑結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、吊裝關(guān)鍵技術(shù)、施工安全質(zhì)量等方面的要求和標(biāo)準(zhǔn)也越來(lái)越高。大型構(gòu)件吊裝涉及各主體較多，集人、機(jī)、環(huán)等于一體的施工工藝，且人員流動(dòng)性大、機(jī)械設(shè)備較多、生產(chǎn)工序復(fù)雜，因而會(huì)產(chǎn)生較多的危害作業(yè)人員的事故隱患和危險(xiǎn)因素，具體總結(jié)如表1所示。

表1 吊裝施工危險(xiǎn)因素

2 協(xié)同管理理論及其在大型構(gòu)件吊裝的適用性分析

2.1 協(xié)同管理理論內(nèi)涵

協(xié)同管理理論涉及各行業(yè)各部門之間，其核心是通過(guò)組建系統(tǒng)內(nèi)部各部門之間的關(guān)系，協(xié)調(diào)各部門內(nèi)外有關(guān)人員的活動(dòng)來(lái)整合各種信息、資源，創(chuàng)建有效的互聯(lián)互通管理體系，以此來(lái)完成各部門共同的目標(biāo)，充分實(shí)現(xiàn)人力和資源的創(chuàng)造價(jià)值，從而達(dá)到“1+1>2”效果[2-3]。協(xié)同管理理論對(duì)各行業(yè)的資源信息共享起著舉足輕重的作用，可以對(duì)各參與方之間及其內(nèi)部的各類分散、冗余的信息及資源進(jìn)行篩選整合[4]，以有序、簡(jiǎn)潔的形式供各參與方查詢、添加、刪改，方便各參與方共享、協(xié)調(diào)和使用。

2.2 大型構(gòu)件吊裝引入?yún)f(xié)同管理理論必要性

縱觀協(xié)同管理理論應(yīng)用領(lǐng)域，協(xié)同理論在各行業(yè)及部門分析、發(fā)展、協(xié)調(diào)和統(tǒng)籌決策等系統(tǒng)管理過(guò)程中受到廣泛應(yīng)用，如醫(yī)療公共衛(wèi)生服務(wù)中應(yīng)急管理發(fā)展問(wèn)題[5]，經(jīng)濟(jì)學(xué)中金融改革問(wèn)題，城鎮(zhèn)化中智慧城市的統(tǒng)籌規(guī)劃問(wèn)題等。從以上可以看出，協(xié)同管理理論在管理學(xué)領(lǐng)域和應(yīng)用學(xué)科理論研究中已經(jīng)取得一些研究成果，但是極少?gòu)奈⒂^視角探究建設(shè)項(xiàng)目管理中大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)。大型構(gòu)件吊裝涉及主體較多、構(gòu)件大且工序復(fù)雜，而協(xié)同管理理論適用于描述在外部博弈下系統(tǒng)內(nèi)部各部分之間的協(xié)同效果和闡釋各參與方的協(xié)同關(guān)系。尤其是在大型構(gòu)件吊裝過(guò)程中，各參與方可以相互攜手而充分發(fā)揮各方優(yōu)勢(shì)，從而更加有效的實(shí)現(xiàn)吊裝的安全質(zhì)量管控。

2.3 大型構(gòu)件吊裝引入?yún)f(xié)同管理理論可行性

協(xié)同管理是指各參與方之間及其內(nèi)部同心協(xié)力合作去完成共同的目標(biāo)。協(xié)同管理的核心是多參與方之間以協(xié)同化合作方式來(lái)整合及分享各類信息資源[6]，從而使資源價(jià)值得到充分利用，這就為大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)提供了理論支撐。從大型構(gòu)件管理的實(shí)際情況來(lái)看，各參與方之間及其內(nèi)部各自為政、溝通不暢、信息不對(duì)等問(wèn)題較為突出。因此，整合分享各參與方的信息和資源優(yōu)勢(shì)是必要的，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)各參與方之間的協(xié)同管理，亦是在協(xié)同管理的視角下分析大型構(gòu)件吊裝所需的空間布局、安全管控和施工技術(shù)等。所以，大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)通過(guò)協(xié)同管理理論可以科學(xué)有效的提高大型構(gòu)件吊裝標(biāo)準(zhǔn)化和精細(xì)化管理水平。

3 基于協(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝

基于協(xié)同管理理念視角，大型構(gòu)件吊裝需聯(lián)合業(yè)主單位、監(jiān)理單位、吊車租賃單位和相關(guān)政府部門、醫(yī)院等各方及時(shí)共享信息來(lái)保證信息有效的傳遞和資源的合理配置，以實(shí)現(xiàn)各主體之間及內(nèi)部協(xié)同工作，從而提高大型構(gòu)件吊裝管理水平?；趨f(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝管理邏輯架構(gòu)包含施工層、感知層、數(shù)據(jù)層、處理層、應(yīng)用層和用戶層，如圖1所示。結(jié)合某工業(yè)機(jī)電總承包工程項(xiàng)目的實(shí)際應(yīng)用，基于協(xié)同管理理念的大型構(gòu)件吊裝施工安全質(zhì)量控制過(guò)程如下：在建筑物和施工場(chǎng)地空間布局基礎(chǔ)上，對(duì)大型構(gòu)件吊裝全過(guò)程進(jìn)行施工過(guò)程動(dòng)態(tài)模擬，通過(guò)吊裝全過(guò)程動(dòng)態(tài)分析發(fā)現(xiàn)可能的隱患，聯(lián)合各方編制專項(xiàng)施工方案并組織專家論證獲取最佳安全措施和應(yīng)急預(yù)防，再組織管理人員和作業(yè)人員進(jìn)行針對(duì)性的安全教育培訓(xùn)和安全技術(shù)交底，從而降低事故發(fā)生的可能性和確保吊裝安全質(zhì)量管理目標(biāo)實(shí)現(xiàn)，提高大型構(gòu)件吊裝管理水平。具體而言，基于協(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝關(guān)鍵技術(shù)主要有基于協(xié)同管理的空間布局技術(shù)、基于協(xié)同管理的安全管控技術(shù)、基于協(xié)同管理的吊裝施工技術(shù)。

圖1 基于協(xié)同管理的大型構(gòu)件吊裝管理邏輯架構(gòu)

3.1 基于協(xié)同管理的空間布局技術(shù)

3.1.1 空間布置

由于建筑及構(gòu)配件設(shè)計(jì)布置比較緊湊，且吊裝作業(yè)貫穿于項(xiàng)目全過(guò)程施工?？臻g布局是確保大型構(gòu)件吊裝施工安全質(zhì)量的關(guān)鍵，主要包括大型構(gòu)件進(jìn)場(chǎng)及安放、吊車進(jìn)場(chǎng)路線、道路基礎(chǔ)處理、吊裝作業(yè)時(shí)間等。首先是規(guī)劃大型構(gòu)件及吊車進(jìn)場(chǎng)路線，進(jìn)場(chǎng)路線應(yīng)遠(yuǎn)離周圍建構(gòu)筑物、基礎(chǔ)、基坑邊坡。其次，根據(jù)大型構(gòu)件和吊車噸位對(duì)規(guī)劃的進(jìn)場(chǎng)路線基礎(chǔ)和大型構(gòu)件安放位置點(diǎn)位基礎(chǔ)進(jìn)行加固處理以滿足受力要求。最后，確定大型構(gòu)件吊裝作業(yè)時(shí)間段，避免惡劣天氣、避開(kāi)車輛進(jìn)出時(shí)間高峰段和作業(yè)人員高峰期，以傍晚和滿足光照的夜間為宜。

3.1.2 吊車站位

大型構(gòu)件吊裝施工流程如圖2所示。由此可以看出，吊車站位是吊裝施工安全和質(zhì)量管理的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，確定最佳吊車站位點(diǎn)已成為吊裝施工的重中之重?？紤]到站位點(diǎn)地基基礎(chǔ)承載力、大型構(gòu)件吊裝施工過(guò)程的安全和質(zhì)量以及對(duì)周圍環(huán)境的影響，兩臺(tái)主吊車和一臺(tái)溜尾遞送吊車須一次性站位。兩臺(tái)主吊車吊裝實(shí)際質(zhì)量一般不超過(guò)其中任何一臺(tái)起重量限值的80%，且不大于兩臺(tái)起重限值之和的75%[7]。在滿足現(xiàn)場(chǎng)周圍環(huán)境條件下，根據(jù)大型構(gòu)件形狀尺寸、重量及就位高度、吊索的高度等，運(yùn)用BIM軟件對(duì)整個(gè)大型構(gòu)件吊裝過(guò)程進(jìn)行施工模擬。對(duì)大型構(gòu)件吊裝虛擬運(yùn)行軌跡進(jìn)行分析，保證起重臂合理的起升幅度和作業(yè)半徑，避免發(fā)生碰撞、吊車傾覆等現(xiàn)象，從而確定吊車最佳的站位點(diǎn)及其基礎(chǔ)承載力要求。在此基礎(chǔ)結(jié)合大型構(gòu)件安裝位置，確定大型構(gòu)件臨時(shí)安放點(diǎn)，避免大型構(gòu)件多次周轉(zhuǎn)，從而提高大型構(gòu)件吊裝施工的效率。

圖2 大型構(gòu)件吊裝施工流程

3.2 基于協(xié)同管理的安全管控技術(shù)

3.2.1 危險(xiǎn)源識(shí)別

危險(xiǎn)源識(shí)別不僅是職業(yè)健康安全管理不可或缺的第一步，而且也是施工全過(guò)程安全管理的核心。危險(xiǎn)源識(shí)別常采用安全檢查表法，其可以全面分析吊裝施工全過(guò)程存在的危險(xiǎn)源而獲取完善的施工方案，但是這種方法只是運(yùn)用簡(jiǎn)單的文字描述存在的危險(xiǎn)源而顯得不夠直觀且只能定性分析，難以對(duì)大型構(gòu)件吊裝安全管理產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性的影響[8]。為了彌補(bǔ)該方法的不足，利用Fuzor等軟件在BIM模型基礎(chǔ)上對(duì)大型構(gòu)件吊裝施工進(jìn)行危險(xiǎn)源識(shí)別分析和評(píng)價(jià)，找出施工過(guò)程中存在的危險(xiǎn)源并進(jìn)行標(biāo)識(shí)和統(tǒng)計(jì)分析，輸出吊裝施工安全統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告。基于吊裝施工安全統(tǒng)計(jì)分析報(bào)告，創(chuàng)建并優(yōu)化吊裝施工安全BIM模型，制定吊裝施工安全方案，從而加強(qiáng)了吊裝施工現(xiàn)場(chǎng)安全管理。

3.2.2 安全策劃與優(yōu)化

安全策劃是大型構(gòu)件吊裝全過(guò)程安全管理的關(guān)鍵所在。利用工作分解結(jié)構(gòu)(WBS)方法對(duì)大型構(gòu)件吊裝施工進(jìn)行安全規(guī)劃過(guò)程為：在BIM模型中建立施工步驟與安全防護(hù)區(qū)域之間的一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，并對(duì)每一施工步驟的安全防護(hù)區(qū)域進(jìn)行精確定位。根據(jù)吊裝施工過(guò)程和安全需求，編制安全策劃方案。在BIM模型的基礎(chǔ)上，創(chuàng)建并優(yōu)化吊裝施工安全防護(hù)模型，統(tǒng)計(jì)分析施工過(guò)程安全防護(hù)資源需求。根據(jù)危險(xiǎn)源識(shí)別評(píng)價(jià)結(jié)果和吊裝施工安全方案，基于BIM可視化平臺(tái)對(duì)項(xiàng)目管理人員、作業(yè)人員進(jìn)行技術(shù)交底。對(duì)大型構(gòu)件吊裝過(guò)程進(jìn)行虛擬施工，以直觀動(dòng)態(tài)的形式展現(xiàn)給項(xiàng)目管理人員、作業(yè)人員，進(jìn)一步確保了施工安全性。

3.3 基于協(xié)同管理的吊裝施工技術(shù)

吊裝專項(xiàng)施工方案是大型構(gòu)件吊裝全過(guò)程管理的技術(shù)基礎(chǔ)，除了空間布局和安全管控外，還包括吊車索具性能、吊點(diǎn)位置等。吊車索具性能指標(biāo)必須滿足BIM模擬分析出力學(xué)性能要求，選擇與大型構(gòu)件相匹配的噸位吊車和合適的鋼絲繩。而吊點(diǎn)布置應(yīng)與吊車性能指標(biāo)相符合，需考慮大型構(gòu)件形狀尺寸、重心和施工環(huán)境，核實(shí)吊車工作半徑，以保持大型構(gòu)件在吊裝過(guò)程中的穩(wěn)定性。大型構(gòu)件的兩個(gè)主吊點(diǎn)應(yīng)重心水平對(duì)稱布置，溜尾吊點(diǎn)布置應(yīng)位于大型構(gòu)件底部的重心對(duì)稱位置，使大型構(gòu)件的吊點(diǎn)受力均衡。運(yùn)用Fuzor等軟件選擇多吊點(diǎn)模擬施工，通過(guò)模擬分析選擇最佳的吊點(diǎn)位置，確保大型構(gòu)件與基座精準(zhǔn)對(duì)接和就位，從而確保了大型構(gòu)件吊裝施工質(zhì)量。

此外，還必須明確方案編制人員的任務(wù)及職責(zé)劃分，確保編制方案的可行性、科學(xué)性、合理性。結(jié)合三方審核和專家論證的建議，對(duì)專項(xiàng)施工方案進(jìn)行優(yōu)化，將優(yōu)化后的專項(xiàng)施工方案作為大型構(gòu)件吊裝的實(shí)施方案。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)目前大型構(gòu)件吊裝過(guò)程存在各參與方之間信息孤島而不能作出及時(shí)正確的動(dòng)態(tài)決策，提出協(xié)同管理信息平臺(tái)?；谛畔⒐芾砥脚_(tái)優(yōu)化了大型構(gòu)件吊裝空間布局，提高了安全管理的效果和吊裝施工技術(shù)效率，加強(qiáng)了各方共享信息和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，促進(jìn)了大型構(gòu)件吊裝的精細(xì)化管理。