李 欣高級工程師 石軍勝高級工程師 曹東強 成連華教授

(1.中國二十冶集團有限公司，上海 201999；2.西安科技大學(xué) 安全科學(xué)與工程學(xué)院，陜西 西安 710054)

0 引言

盡管我國建筑工程設(shè)計、建造技術(shù)和裝備有了顯著提升，但由于施工現(xiàn)場的復(fù)雜性和動態(tài)性[1-2]，加之安全管理不善，房屋建筑施工事故時有發(fā)生。據(jù)統(tǒng)計，近年來我國房屋市政工程領(lǐng)域事故居高不下[3]，而房屋建筑施工事故在房屋市政工程占比較大[4]。研究表明，房屋建筑施工過程中涉及的風(fēng)險因素種類繁多，多因素在耦合關(guān)聯(lián)作用下誘發(fā)事故[5]。因此，如何在風(fēng)險決策中明晰房屋建筑施工系統(tǒng)風(fēng)險耦合演化機理，提出耦合風(fēng)險量化評估方法是一個亟待解決的科學(xué)問題。

國內(nèi)外學(xué)者關(guān)于施工安全風(fēng)險評價方面的研究已取得一定進展。在單因素風(fēng)險評價方面，諸多研究通過運用多屬性決策法[6]、概率統(tǒng)計法[7]、粗糙集理論[8]、層次分析法[9]等評估施工安全風(fēng)險。房屋建筑施工安全系統(tǒng)是一個復(fù)雜系統(tǒng)，系統(tǒng)內(nèi)多個風(fēng)險因素的復(fù)雜交互作用，單因素風(fēng)險評估無法綜合考慮風(fēng)險耦合過程風(fēng)險放大作用，難以獲得更為準確的評估結(jié)果。近年來，多因素耦合風(fēng)險評價逐漸成為學(xué)者們研究的熱點，如貝葉斯網(wǎng)絡(luò)[10]、復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)理論[11]、相互作用矩陣[12]、N-K模型[13]等方法被用來評估工程耦合風(fēng)險。以往研究針對施工風(fēng)險定量化表述做出大量研究，但未針對風(fēng)險評價對象差異和應(yīng)用階段展開分類評價，存在復(fù)雜程度高、計算量大、可操作性差等問題，未能適應(yīng)風(fēng)險評價方法實際應(yīng)用狀況。

因此，系統(tǒng)分析事故成因和風(fēng)險構(gòu)成要素，參考傳統(tǒng)方法的基礎(chǔ)上，考慮風(fēng)險因素的耦合效應(yīng)，提出一種基于事故成因的房屋建筑施工風(fēng)險耦合評價方法，使風(fēng)險評價結(jié)果更貼近工程項目實際，以期為風(fēng)險評價提供新思路。

1 房屋建筑施工風(fēng)險耦合成因機理

1.1 數(shù)據(jù)樣本來源與整理

收集2015-2020年全國各地市應(yīng)急管理局和住建局(不含港澳臺)發(fā)布的涉及房屋建筑工程范圍的事故調(diào)查報告，共得到986份事故調(diào)查報告。構(gòu)建房屋建筑施工事故案例庫，包含一般事故909起、較大事故72起、重大事故5起，收集的事故案例僅涉及房屋建筑工程范圍。通過分析事故調(diào)查報告中事故基本情況、發(fā)生經(jīng)過、事故原因和事故責(zé)任人處置等具體信息，得出基礎(chǔ)管理因素發(fā)生概率，為事故特征統(tǒng)計提供有力的數(shù)據(jù)支撐。經(jīng)統(tǒng)計,案例庫中事故類型主要包含高處墜落、物體打擊、坍塌、起重傷害，占案例庫中房屋建筑施工事故總數(shù)近88%，這與住建部發(fā)布的統(tǒng)計數(shù)據(jù)一致，說明收集案例具有較強的代表性。

1.2 風(fēng)險耦合成因機理

借鑒物理學(xué)中的觸發(fā)器原理分析風(fēng)險耦合導(dǎo)致事故形成機理，將房屋建筑施工項目視為由一個“人、機、料、法、環(huán)”等要素相互作用、相互影響的一個開放系統(tǒng)[14]，施工作業(yè)條件涵蓋設(shè)施結(jié)構(gòu)、施工工藝、施工材料、機械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、自然環(huán)境、安全措施等。房屋建筑施工事故則是由不同的風(fēng)險因素耦合后，按照風(fēng)險耦合過程，誘發(fā)建設(shè)施工項目原有系統(tǒng)中的隱性問題，突破風(fēng)險閾值，破壞系統(tǒng)原有穩(wěn)定的運行狀態(tài)，導(dǎo)致險兆事件或事故的發(fā)生。風(fēng)險因素耦合效應(yīng)會影響其作用對象的發(fā)生概率，此概率可分為2部分：各因素自身條件概率的疊加增量；由耦合效應(yīng)帶來的風(fēng)險溢出結(jié)果產(chǎn)生的額外變化量[5]。即對相同的風(fēng)險因素，其耦合效應(yīng)強弱會隨作業(yè)特性的不同存在差異。因此，根據(jù)耦合效應(yīng)的強弱程度將耦合狀態(tài)分為弱耦合、中耦合、強耦合和極強耦合，耦合因素數(shù)量越多，風(fēng)險因素之間相對發(fā)生耦合的概率越高，產(chǎn)生的耦合風(fēng)險性越大，誘發(fā)事故的可能性越大[15]。房屋建筑施工風(fēng)險耦合成因機理，如圖1。

圖1 房屋建筑施工風(fēng)險耦合成因機理

(1)弱耦合。弱耦合是施工作業(yè)條件中存在一個風(fēng)險因素，在管理疏漏情況下，該風(fēng)險因素及其關(guān)聯(lián)的其他因素可能導(dǎo)致的極端結(jié)果和人員自身危險性中或低的耦合，其耦合概率低，引發(fā)事故發(fā)生可能性小。

(2)中耦合。中耦合是施工作業(yè)條件中存在一個風(fēng)險因素，在管理疏漏情況下，該風(fēng)險因素及其關(guān)聯(lián)的其他因素可能導(dǎo)致的極端結(jié)果和人員自身危險性高的耦合，或存在2個或2個以上風(fēng)險因素，在管理疏漏情況下，此類風(fēng)險因素及其關(guān)聯(lián)的其他因素可能導(dǎo)致的極端結(jié)果和人員自身危險性中的耦合，其耦合概率較高，引發(fā)事故發(fā)生的可能性較大。

(3)強耦合。強耦合是施工作業(yè)條件存在2個或2個以上風(fēng)險因素，在管理疏漏情況下，此類風(fēng)險因素及其關(guān)聯(lián)的其他因素可能導(dǎo)致的極端結(jié)果和人員自身危險性中的耦合，其耦合概率高，引發(fā)事故發(fā)生的可能性大。

(4)極強耦合。極強耦合是施工作業(yè)條件存在2個或2個以上風(fēng)險因素，在管理疏漏情況下，此類風(fēng)險因素及其關(guān)聯(lián)的其他因素可能導(dǎo)致的極端結(jié)果和人員自身危險性高的耦合，其耦合概率極高，引發(fā)事故發(fā)生的可能性極大。

2 房屋建筑施工風(fēng)險耦合評估框架

2.1 風(fēng)險評估流程

基于大量房屋建筑施工事故案例，分析事故發(fā)生要素和風(fēng)險類別，考慮設(shè)施結(jié)構(gòu)、施工工藝、施工材料、機械設(shè)備、作業(yè)環(huán)境、自然環(huán)境、安全措施等因素的單事件風(fēng)險，引入耦合概率和人的自身危險性，提出一種基于事故成因的房屋建筑施工風(fēng)險耦合評價方法。根據(jù)《上海市企業(yè)安全風(fēng)險分級管控實施指南》[16]，在開工前預(yù)判風(fēng)險因素和施工過程中進行評價。基于此，將風(fēng)險評價方法分為固有風(fēng)險評價和動態(tài)風(fēng)險評價2種，其中動態(tài)風(fēng)險是基于固有風(fēng)險并考慮人的因素和風(fēng)險耦合概率等所提出，包含基礎(chǔ)管理動態(tài)定量風(fēng)險評價和施工過程定量風(fēng)險評價2個部分。本研究針對有無作用因素區(qū)分固有風(fēng)險和動態(tài)風(fēng)險，其中，作用因素是指安全措施和人員自身危險性。評價結(jié)果需結(jié)合項目可接受風(fēng)險實際狀況，確定每一項風(fēng)險因素對應(yīng)的風(fēng)險等級，借鑒風(fēng)險矩陣法的評價方式進行風(fēng)險等級的判定。風(fēng)險評價流程，如圖2。特別指出，評價過程中有直接判定的狀況，優(yōu)先根據(jù)直接判定所包含的內(nèi)容進行判定，再使用風(fēng)險評價法進行評價。

圖2 風(fēng)險評價流程

2.2 風(fēng)險等級判定準則

結(jié)合施工現(xiàn)場安全管理實際，風(fēng)險等級判定準則，見表1。房屋建筑施工安全風(fēng)險等級從高到低劃分為4級：重大風(fēng)險、較大風(fēng)險、一般風(fēng)險、低風(fēng)險，分別用紅、橙、黃、藍4種危險色度表示。

表1 風(fēng)險等級判定準則

為了有效管控風(fēng)險，防止風(fēng)險評估時某些重大風(fēng)險發(fā)生輕判、漏判。結(jié)合施工現(xiàn)場安全管理狀況和相關(guān)工程技術(shù)人員意見，針對少數(shù)固有危險性高的風(fēng)險因素進行提級管理，涉及以下情況直接判定為重大風(fēng)險。

(1)涉及《房屋市政工程生產(chǎn)安全重大事故隱患判定標準》中的相關(guān)內(nèi)容。

(2)違反建筑施工工序，私自壓縮工期且未采取保證安全施工具體措施的行為。

(3)曾發(fā)生過死亡、重大財產(chǎn)損失或重傷、3次及3次以上輕傷、一般財產(chǎn)損失事故，且發(fā)生事故的條件依然存在的。

(4)存在引發(fā)中毒、爆炸風(fēng)險的施工作業(yè)行為。

3 房屋建筑施工風(fēng)險耦合評價方法

3.1 基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險定量評價

分析事故致因理論發(fā)現(xiàn)，基礎(chǔ)管理風(fēng)險因素不直接釋放能量，是導(dǎo)致事故的間接原因。從事故成因角度來看，基礎(chǔ)管理因素對其他各類因素發(fā)生作用。因此，基礎(chǔ)管理風(fēng)險評價方式應(yīng)區(qū)別與傳統(tǒng)的風(fēng)險評價方法，采用獨立的評價方法。安全檢查過程中發(fā)現(xiàn)合格資料的數(shù)目占比影響其評分值，故基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險評價需考慮基礎(chǔ)管理因素異常比例系數(shù)，結(jié)合風(fēng)險矩陣，提出計算公式如下：

R1=P×A×I

(1)

式中：

R1—基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險值；

P—基礎(chǔ)管理因素引發(fā)事故概率；

A—基礎(chǔ)管理因素異常比例系數(shù)；

I—基礎(chǔ)管理因素異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度。

(1)基礎(chǔ)管理因素引發(fā)事故概率評價標準。基礎(chǔ)管理因素引發(fā)事故概率P指基礎(chǔ)管理因素在歷史事故原因中的占比。依據(jù)基礎(chǔ)管理因素對事故發(fā)生的內(nèi)在影響從不可能到頻繁發(fā)生，將基礎(chǔ)管理因素概率分為低、中、高、極高4個等級?；A(chǔ)管理因素引發(fā)事故概率越高，產(chǎn)生的風(fēng)險性越大。統(tǒng)計事故基礎(chǔ)管理因素發(fā)生頻次并歸類，基礎(chǔ)管理因素引發(fā)事故概率評價標準，見表2。

表2 引發(fā)事故概率評價標準

(2)基礎(chǔ)管理因素異常比例系數(shù)評價標準?；A(chǔ)管理因素異常比例系數(shù)A指檢查過程發(fā)現(xiàn)同類基礎(chǔ)管理因素中異常因素的占比。基礎(chǔ)管理因素異常比例系數(shù)越大，風(fēng)險性越大，基礎(chǔ)管理因素異常比例系數(shù)評價標準，見表3。

表3 異常比例系數(shù)評價標準

(3)基礎(chǔ)管理因素后果嚴重程度評價標準。基礎(chǔ)管理因素異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度I指異?；A(chǔ)管理因素可能引發(fā)事故損失的大小。通過分析2015-2020年期間發(fā)生的各類事故原因，研判各類基礎(chǔ)管理因素對不同級別事故的影響程度，結(jié)合危大工程界定構(gòu)成條件，確定基礎(chǔ)管理因素異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度評價標準，見表4。

表4 后果嚴重程度評價標準

基于施工安全管理狀況和歷史案例的統(tǒng)計數(shù)據(jù)，并咨詢相關(guān)專家意見，確定基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險值判定風(fēng)險等級，按照基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險定量評價等級進行判定，見表5。

表5 基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險定量評價等級判定

3.2 施工過程定量風(fēng)險評價

施工過程中存在多個風(fēng)險因素耦合作用，參考傳統(tǒng)風(fēng)險評價方法，需增加風(fēng)險因素間的耦合概率和人員自身危險性，評估其動態(tài)風(fēng)險。施工過程定量風(fēng)險判定用下式表示：

R2=W×H×C×S

(2)

式中：

R2—施工過程定量風(fēng)險值；

W—施工條件風(fēng)險可能性；

H—人員自身危險性；

C—耦合概率；

S—施工條件異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度。

(1)施工條件風(fēng)險可能性評價標準。施工條件風(fēng)險可能性W指施工人員在不同施工環(huán)境，采用不同施工工藝、施工材料，使用或接觸不同的機械設(shè)備等進行施工作業(yè)過程，造成事故發(fā)生的可能性存在差異。作業(yè)條件狀態(tài)越差，事故發(fā)生的可能性越大；若作業(yè)條件狀態(tài)良好，事故發(fā)生的可能性較小。咨詢現(xiàn)場工程技術(shù)人員，確定施工條件風(fēng)險可能性評價標準，見表6。

表6 施工條件風(fēng)險可能性評價標準

(2)人員自身危險性評價標準。人員自身危險性H指作業(yè)人員處于不同身體狀況、精神狀態(tài)、作業(yè)行為規(guī)范性的情況下，造成事故發(fā)生的可能性存在差異。人員自身危險性在不同狀態(tài)下差異較大，造成事故發(fā)生可能性大小影響不一。若人員身體狀況良好、精神狀態(tài)佳、作業(yè)行為規(guī)范，事故發(fā)生的可能性?。环粗?，事故發(fā)生的可能性大。人員自身危險性評價標準，見表7。

表7 人員自身危險性評價標準

(3)耦合概率評價標準。耦合概率C也可稱為耦合度，事故發(fā)生是人員自身危險性和作業(yè)條件(同上)之間多風(fēng)險因素耦合作用下產(chǎn)生的后果。按照風(fēng)險耦合理論，風(fēng)險因素越多，風(fēng)險因素之間相對發(fā)生耦合的概率越高，誘發(fā)事故的可能性越大。事故的發(fā)生不存在危害有害因素因子耦合的概率為0，必然存在耦合的概率為1。因此，將風(fēng)險因素發(fā)生耦合概率分為低、中、較高、高4個等級，將風(fēng)險因素耦合概率低作為“打分”參考點，定其分值為1，耦合概率高將其分值規(guī)定為6。耦合概率評價標準，見表8。

表8 耦合概率評價標準

(4)施工條件異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度評價標準。施工條件異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度S指施工條件異常狀態(tài)可能引發(fā)事故造成人員傷亡或直接財產(chǎn)損失的大小，依據(jù)《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》劃分了后果嚴重等級。施工條件異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度評價標準，見表9。

表9 施工條件異常狀態(tài)可能引發(fā)事故后果嚴重程度評價標準

針對可能出現(xiàn)的所有風(fēng)險結(jié)果進行排列組合，得到所有風(fēng)險結(jié)果的整體累加值。依據(jù)《生產(chǎn)安全事故報告和調(diào)查處理條例》中關(guān)于事故風(fēng)險等級劃分標準，將重傷數(shù)量劃分基準作為動態(tài)風(fēng)險等級取值范圍劃分的依據(jù)，風(fēng)險取值采取就近取值的原則，獲得風(fēng)險等級的取值范圍，施工過程定量風(fēng)險等級判定，見表10。

表10 施工過程定量風(fēng)險等級判定

4 實例分析

4.1 評價方法應(yīng)用

4.1.1 基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險定量風(fēng)險評價方法應(yīng)用

以“施工單位未對作業(yè)人員進行安全教育培訓(xùn)(12%的安全教育培訓(xùn)記錄缺失)”進行評價為例。

經(jīng)查表2安全教育培訓(xùn)發(fā)生概率極高，P賦值為10，12%的安全教育培訓(xùn)記錄缺失，異常狀態(tài)因素占比高；經(jīng)查表3，A賦值3，產(chǎn)生一般事故；經(jīng)查表4，I賦值為3。根據(jù)公式(1)可得R1=90,查找基礎(chǔ)管理動態(tài)風(fēng)險定量風(fēng)險評價等級判定(見表5)，屬于較大風(fēng)險。

評價結(jié)果符合房屋建筑施工中對風(fēng)險的認知。

4.1.2 施工過程定量風(fēng)險評價方法應(yīng)用

以“電梯井口無防護欄桿，作業(yè)人員正在進行砌筑作業(yè)且無采取任何保護措施”進行評價為例。

電梯井口屬于關(guān)鍵部位，電梯井口無防護欄桿，屬于關(guān)鍵部位安全措施缺失，經(jīng)查表6，W取值為6；作業(yè)人員正在電梯井口邊上進行作業(yè)，且未采取任何保護措施，屬于人員自身危險性高，經(jīng)查表7，H取值為6；無采取任何保護措施的條件下，電梯井口無防護和作業(yè)人員正在電梯井口邊上進行作業(yè)，2個風(fēng)險因素一旦發(fā)生耦合，極易造成作業(yè)人員墜落電梯井的風(fēng)險，屬于存在一個風(fēng)險因素，以及在管理疏漏情況下，風(fēng)險因素可能產(chǎn)生的因果關(guān)系中其他危險因素可能發(fā)生的極端結(jié)果和人員自身危險性高的耦合，經(jīng)查表8，耦合概率C取值為2，引起的后果是1人高處墜落死亡，經(jīng)查表9，S取值為3。根據(jù)公式(2)可得R2=216，查找風(fēng)險等級判定表10，屬于較大風(fēng)險。

以上考慮了多因素耦合下的風(fēng)險作用結(jié)果，評價結(jié)果更加符合房屋建筑施工中對風(fēng)險的認知。

4.2 建議

本方法依據(jù)性強，計算簡便、可操作性強，打分標準易于評價人員判斷，一定程度上減少了評價人員的主觀不確定性，提升了評價結(jié)果的準確性，評價結(jié)果更加符合房屋建筑施工中對風(fēng)險的認知，表明方法具有較強的實用性和適用性。在方法的具體使用中，參照建筑安全生產(chǎn)法規(guī)、標準等，如《危險性較大的分部分項工程范圍》《超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程范圍》等，區(qū)分不同狀況下采取風(fēng)險判定方式，使風(fēng)險評價結(jié)果更貼近工程項目實際。

5 結(jié)論

(1)在參考傳統(tǒng)施工評價方法的基礎(chǔ)上，分析風(fēng)險因素的固有本質(zhì)屬性和事故成因，充分考慮風(fēng)險評價對象差異和應(yīng)用階段，引入風(fēng)險因素耦合概率，提出一種基于事故成因的房屋建筑施工風(fēng)險耦合評價方法。

(2)實例應(yīng)用結(jié)果表明：評價結(jié)果更加符合專業(yè)經(jīng)驗認知及社會公眾預(yù)期，能夠反映房屋建筑施工現(xiàn)場生產(chǎn)安全狀況，表明本方法具有較強的實用性和適用性。

(3)后續(xù)研究聚焦于分析更多事故案例，統(tǒng)計違章行為頻次、事故頻次等作為量化指標，細化評價標準，確定更為合理的風(fēng)險等級取值范圍，并探究各類事故間的耦合疊加效應(yīng)等。