徐明

（江西省修水縣新城開發(fā)建設(shè)管理委員會(huì)，江西九江 332400）

1 引言

對(duì)建筑施工過程中影響安全的因素進(jìn)行相關(guān)分析，搭建指標(biāo)評(píng)價(jià)體系，通過層次分析法對(duì)影響因素進(jìn)行分析和結(jié)果總結(jié)，利用BIM 技術(shù)的優(yōu)勢(shì)建立安全風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)，并對(duì)其重要部分進(jìn)行分析，可以提高建筑施工的風(fēng)險(xiǎn)控制水平[1]。風(fēng)險(xiǎn)管理是項(xiàng)目管理的主要組成部分，有效的風(fēng)險(xiǎn)管理對(duì)項(xiàng)目的進(jìn)展以及經(jīng)濟(jì)效益具有促進(jìn)作用。因此，研究風(fēng)險(xiǎn)管理具有很高的實(shí)用價(jià)值和社會(huì)意義。對(duì)工程進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)管理可以有效降低施工風(fēng)險(xiǎn)[2]。一方面可以使建設(shè)項(xiàng)目如期完工，保證工期，降低危險(xiǎn)的發(fā)生概率，保證項(xiàng)目質(zhì)量；另一方面能夠降低施工造成的經(jīng)濟(jì)損失，提高項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)效益。

2 事故原因分析

建筑工程發(fā)生安全事故的直接原因主要有4 方面：人員操作因素、材料質(zhì)量及施工因素、機(jī)械使用及施工因素、環(huán)境因素。人員操作因素造成安全事故的主要原因是工作人員技術(shù)水平有待提高、文化程度有限、安全意識(shí)薄弱、心理素質(zhì)不健全、疲勞施工等。材料質(zhì)量及施工因素的主要原因是混凝土配比不合理、材料用料不達(dá)要求、原材料進(jìn)場(chǎng)未檢驗(yàn)等[3]。機(jī)械使用及施工因素造成安全事故的主要原因有使用的機(jī)械設(shè)備落后、設(shè)備存在缺陷、防護(hù)措施不達(dá)標(biāo)、機(jī)械設(shè)備和防護(hù)裝置超負(fù)荷使用、臨時(shí)支撐體系防護(hù)不牢、機(jī)械設(shè)備故障等。環(huán)境因素造成安全事故的主要原因有施工使用的材料和設(shè)備亂丟亂放、生產(chǎn)生活用電不合理、施工作業(yè)面順序混亂等。

3 安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

3.1 基于WBS-RBS 安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別

本文通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣法對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行結(jié)構(gòu)分解。WBS-RBS 風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別方法的優(yōu)點(diǎn)是既可以對(duì)全局風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制，還可以對(duì)風(fēng)險(xiǎn)的細(xì)節(jié)進(jìn)行識(shí)別。

該方法可以將全過程的風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化為各個(gè)施工階段的風(fēng)險(xiǎn)因素，同時(shí)可對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行精確、全面的識(shí)別。通過風(fēng)險(xiǎn)矩陣法可以對(duì)項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)組成和風(fēng)險(xiǎn)成因進(jìn)行剖析，對(duì)二者進(jìn)行綜合考慮來實(shí)現(xiàn)施工風(fēng)險(xiǎn)的識(shí)別。對(duì)建筑施工中的施工方法、工序主要節(jié)點(diǎn)等進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)發(fā)生概率分析，對(duì)風(fēng)險(xiǎn)產(chǎn)生的原因及結(jié)果以及風(fēng)險(xiǎn)帶來的損失進(jìn)行相應(yīng)的評(píng)估。

3.1.1 工作分解結(jié)構(gòu)

工作分解結(jié)構(gòu)是將項(xiàng)目按照一定的順序進(jìn)行分解，以工序作為目標(biāo)層，進(jìn)行分解的作用是使項(xiàng)目相互獨(dú)立、內(nèi)容簡(jiǎn)單，這樣便于對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行管理，可以直觀地顯示項(xiàng)目的結(jié)構(gòu)組成和重要程度。分解過程中應(yīng)注意的是分解的層次不宜較多。本文通過對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分解來劃分不同階段，主要包括基礎(chǔ)施工階段、主體施工階段、裝飾裝修階段、安裝工程施工4 個(gè)階段，其中，基礎(chǔ)施工又可以分為土方開挖、基坑支護(hù)與降水、樁基施工等；主體施工可分解為混凝土施工、模板施工、腳手架施工等；裝飾裝修工程可分解為抹灰工程、幕墻工程；安裝工程施工可分解為給排水工程、電氣工程。

3.1.2 風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)

從人、機(jī)械設(shè)備、技術(shù)、管理和環(huán)境4 個(gè)方面對(duì)影響因素進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)結(jié)構(gòu)分解。

3.1.3 構(gòu)建耦合矩陣

將WBS 分項(xiàng)工程作為行向量，RBS 為列向量，對(duì)建筑施工建立WBS-RBS 耦合矩陣。結(jié)果如表1 所示。表1 中數(shù)字0表示耦合不產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)因素，同時(shí)無風(fēng)險(xiǎn)轉(zhuǎn)化條件。數(shù)字1 表示耦合產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)因素。

表1 WBS-RBS 耦合矩陣工程項(xiàng)目

3.2 案例分析

所依托工程為某高層建筑，該建筑組成為1 棟23 層塔樓、1 棟5 層裙房、2 層地下車庫。塔樓高度為99.3 m，裙樓高度為31.55 m。建筑面積為95 508.79 m2，地面以上面積可達(dá)62451.50 m2，基礎(chǔ)面積為5010.49 m2。該工程的基坑深度約為8.4～8.9 m。采用的設(shè)計(jì)等級(jí)為一級(jí)；設(shè)計(jì)使用年限為50 a；地下防水設(shè)定為二級(jí)，屋面防水設(shè)定為一級(jí)，外墻防水設(shè)定為一級(jí)。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)防裂度為7 度。工程結(jié)構(gòu)為剪力墻，一部分為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)。工程采用的基礎(chǔ)形式為筏板基礎(chǔ)。外墻采用形式為玻璃幕墻、石材幕墻。項(xiàng)目施工工期較長(zhǎng)，共1 200 d，經(jīng)歷雨期和冬期施工。

3.2.1 工作分解結(jié)構(gòu)

通過對(duì)項(xiàng)目進(jìn)行分析，將該建筑物分解為基礎(chǔ)施工階段、主題施工階段、裝修階段、安裝階段。具體施工階段的詳細(xì)分明如圖1 所示。

圖1 分解結(jié)構(gòu)WBS 樹

3.2.2 風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)

通過前文分析可知，安全風(fēng)險(xiǎn)的來源主要由以下方面：人員風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)、技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)、管理風(fēng)險(xiǎn)、環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)。人員風(fēng)險(xiǎn)的主要來源是安全意識(shí)薄弱、技術(shù)人員較少、無證上崗、人員身體情況。機(jī)械風(fēng)險(xiǎn)主要有機(jī)械超負(fù)荷工作、施工設(shè)備落后、使用的安全防護(hù)設(shè)備不合格。技術(shù)風(fēng)險(xiǎn)主要有施工技術(shù)落后、驗(yàn)收不合格、設(shè)計(jì)不當(dāng)、新工藝?yán)貌划?dāng)。管理風(fēng)險(xiǎn)主要有操作不恰當(dāng)、技術(shù)交底落實(shí)不到位、應(yīng)急處理不到位。環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)主要有自然環(huán)境、周邊環(huán)境、作業(yè)環(huán)境。具體風(fēng)險(xiǎn)分解樹如圖2所示。

圖2 分解結(jié)構(gòu)RBS 樹

3.2.3 構(gòu)建耦合矩陣

通過分析，對(duì)建筑進(jìn)行WBS-RBS 耦合矩陣的創(chuàng)建，最終通過對(duì)矩陣進(jìn)行分析得到如下結(jié)論：施工中重點(diǎn)風(fēng)險(xiǎn)源為深基坑和主體施工。具有較大危險(xiǎn)的工程為基坑降水、基坑支護(hù)、土方開挖、腳手架和模板工程。

4 安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估

層次分析法是通過判斷矩陣的建立，分層把所有影響因素綜合起來并以量的形式表達(dá)出來，然后通過方根法等計(jì)算方法對(duì)矩陣進(jìn)行處理，得到最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量，最后對(duì)矩陣進(jìn)行完全一致性判斷，使錯(cuò)綜復(fù)雜的問題分層得到梳理。該方法的步驟如下。

1）構(gòu)造判斷矩陣。本文中的判斷矩陣如表2 所示。

表2 判斷矩陣

本文的判斷矩陣通過1～9 標(biāo)度法實(shí)現(xiàn)，對(duì)于P（ij其中，i，j=1，2，3，…，n）的標(biāo)度含義如下：

標(biāo)度Pij=1 時(shí)，說明兩因素對(duì)比，重要程度相同；標(biāo)度Pij=3時(shí)，說明兩因素對(duì)比，其中一個(gè)稍顯重要；標(biāo)度Pij=5 時(shí)，說明兩因素對(duì)比，其中一個(gè)明顯重要；標(biāo)度Pij=7 時(shí)，說明兩因素對(duì)比，一個(gè)比另一個(gè)重要許多；標(biāo)度Pij=9 時(shí)，說明兩因素對(duì)比，其中一個(gè)極其重要；標(biāo)度Pij=2、4、6、8 時(shí)，表示介于上述兩因素狀態(tài)下的標(biāo)度值。

2）利用線性代數(shù)求特征根，然后找到最大特征根對(duì)應(yīng)的特征向量。該過程一般采用方根法進(jìn)行計(jì)算。在層次分析法中，引入判斷矩陣除最大特征根的剩余特征根的負(fù)平均值，作為判斷矩陣偏離一致性的指標(biāo)：CI=（λmax-n）（/n-1）。

矩陣是否滿足一致性還應(yīng)通過判斷矩陣的平均隨機(jī)一致性指標(biāo)值RI 來確定。判斷矩陣CR=CI/RI＜0.1 時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣具有滿意的一致性；CR=CI/RI＞0.1 時(shí)，認(rèn)為判斷矩陣不具有滿意的一致性，矩陣需要調(diào)整。

5 安全管理與控制分析

5.1 施工場(chǎng)地布置

場(chǎng)地布置是通過Revit 建立模型，目的是反映擬建項(xiàng)目階段、施工階段、竣工階段的場(chǎng)地狀態(tài)，在該過程中及時(shí)發(fā)現(xiàn)問題，進(jìn)行方案調(diào)整。三維模型建立后，將場(chǎng)地的實(shí)際環(huán)境通過數(shù)據(jù)方式進(jìn)行添加，構(gòu)建可視化的施工場(chǎng)地。對(duì)人、材、機(jī)進(jìn)行合理的布置。

5.2 施工模擬

BIM 技術(shù)不僅可以解決施工進(jìn)度、施工質(zhì)量等問題，還可以通過該技術(shù)對(duì)施工進(jìn)展進(jìn)行全面掌控。擬建階段可通過BIM 技術(shù)對(duì)方案中存在的錯(cuò)誤進(jìn)行識(shí)別，從而進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，保證方案的可行性。在模型基礎(chǔ)上對(duì)參數(shù)進(jìn)行更新，通過BIM技術(shù)對(duì)工序進(jìn)行模擬，分析該過程易出現(xiàn)的安全隱患，提高工程質(zhì)量。

項(xiàng)目利用BIM 技術(shù)建立模型，使監(jiān)理、施工、建設(shè)單位更加直觀地理解設(shè)計(jì)的目的，還可以進(jìn)行設(shè)計(jì)優(yōu)化，施工模擬等。

5.3 施工安全控制

傳統(tǒng)的安全風(fēng)險(xiǎn)控制系統(tǒng)缺乏動(dòng)態(tài)定位，滿足不了監(jiān)控的要求，通過BIM 平臺(tái)能夠?qū)?xiàng)目全壽命周期中出現(xiàn)的各類風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行風(fēng)險(xiǎn)預(yù)測(cè)、風(fēng)險(xiǎn)分析、風(fēng)險(xiǎn)防控以及風(fēng)險(xiǎn)控制。BIM 平臺(tái)還可以進(jìn)行安全設(shè)計(jì)和風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估。通過對(duì)施工過程中的施工信息和現(xiàn)場(chǎng)情況進(jìn)行記錄、上傳來保證施工進(jìn)度信息的完整性。

相比于傳統(tǒng)的施工數(shù)據(jù)管理，BIM 技術(shù)可以對(duì)施工過程進(jìn)行跟蹤、數(shù)據(jù)管理、風(fēng)險(xiǎn)預(yù)控等，通過這種方式節(jié)約了人、材、機(jī)的投入。

6 結(jié)語

本文通過對(duì)建筑施工的風(fēng)險(xiǎn)管理與技術(shù)控制進(jìn)行分析研究，結(jié)果表明：

1）高層建筑發(fā)生安全隱患或安全事故的原因主要分為直接原因和間接原因。直接原因是人、材、機(jī)以及環(huán)境因素引起的；間接原因主要是施工技術(shù)不足和安全管理不當(dāng)。

2）通過WBS-RBS 對(duì)建筑進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)識(shí)別，主要包括工作分解結(jié)構(gòu)、風(fēng)險(xiǎn)分解結(jié)構(gòu)、構(gòu)建耦合矩陣。

3）對(duì)建筑進(jìn)行安全風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估主要采用的方式是層次分析法，該方法最后通過CR 是否大于0.1 來判定矩陣是否具有一致性。

4）利用BIM 技術(shù)對(duì)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行控制可以實(shí)現(xiàn)施工場(chǎng)地布置、進(jìn)行施工模擬和安全風(fēng)險(xiǎn)控制。