基于層次分析和預先危險性分析法的建筑施工風險評價

陳舒馨，郭 聳，陳學兵，李晨晨

(南京理工大學化工學院，江蘇 南京 210094)

近年來，我國的基礎建設正處于穩步增長的階段，而此階段建筑業發展迅速，但建筑施工過程中眾多的不安全因素導致事故頻發，建筑安全問題深刻地影響到建筑業的發展[1-2]。

國內學者對建筑施工安全管理方面進行了比較深入的研究[3-4]，如針對建筑施工中安全管理的重要性進行了研究，并提出了促進建筑施工安全的有效措施，包括：建立安全管理制度、促進施工人員素質以及完善施工管理的安全機制等。

綜上可見，我國在建筑施工安全管理方面的研究比較宏觀，并未細化和定量分析建筑施工的危險有害因素。為此，本文基于建筑施工的危險性特征，利用層次分析法與預先危險性分析法相結合的分析方法，對建筑施工現場中存在的固有或潛在的風險進行定性和定量分析，從量上說明分析對象的安全性程度，進而采取預防和控制措施，優選措施方案，以提高安全水平，確保企業安全生產，盡可能減少人員傷亡和財產損失。

1 建筑施工的危險性特征

建筑施工具有以下危險性特征：

(1) 建筑產品固定、體積大、生產周期長。建筑產品一般體積大、位置相對固定，一旦施工結束就固定不動，而生產活動均圍繞建筑物來進行。因此，在有限場地上大量工人、建筑材料、設備零部件和施工機具高度集中、同時作業且生產周期長，這也是建筑行業的顯著特點[5]。

(2) 建筑施工的人員流動性大。一般來說，一項建筑工程結束后施工隊伍會立即轉移至新的地點進行下一項施工項目，而施工隊伍中的季節工、臨時工和勞務人員占有相當大的比例，因而建筑施工隊伍的人員流動性明顯高于其他行業。

(3) 建筑施工露天、高空作業多，工作條件惡劣。建筑施工隊伍長期在室外工作，整個施工過程中露天作業約占70%，夏季熱、冬季冷，風吹日曬，其工作條件惡劣。近年來建筑物多以高層建筑為主，十幾層至幾十層不等，因而絕大部分工人的施工條件為高空、露天作業。

(4) 建筑施工流動性大使施工設備和防護設施具有臨時性。由于建筑施工流動性大，易使施工人員產生臨時、不負責的思想，容易忽視施工設備和防護設施的質量，無法及時排除施工的安全隱患，易導致事故的爆發。

(5) 建筑施工工藝和方法多樣、規律性差。建筑施工從基礎、主體結構到層面建筑等有眾多工序，即便是同一道工序也會因工藝和施工方法的不同導致生產過程的不同，不安全因素也不同，而且隨著工程施工進度的變化，施工現場的工況和不安全因素也在發生變化。盡管建筑施工有一定的規律性，但施工隊伍為了完成施工任務會采取較多的臨時措施，因而影響了其規律性，而建筑產品的多樣性及施工條件的差異性，也使建筑施工沒有固定的、通用的施工方案。

總體來說，我國建筑施工具有規模大、復雜程度高、危險性較大以及基礎資料缺失等特點。

2 建筑施工危險性分析方法的選用

在選用分析方法時需根據分析對象的特點、具體條件以及需要的危險性分析方法的特性，可選用幾種方法對同一對象進行分析，經綜合、互相補充、相互驗證，以提高分析結果的準確性[6]。因此，本文在選擇建筑施工危險性分析方法時主要從以下幾個方面進行考慮：

(1) 分析系統的規模、復雜程度。根據分析對象的規模、組成要素、復雜程度、工藝類型、工藝過程復雜性、原材料及產品特性，選用適合的危險性分析方法。需要注意的是，隨著系統規模、復雜程度地增加，有些分析方法的工作時間、工作量、工作難度和費用都會相應地增加，這種情況下應對首選的方法進行篩選，并確定需要分析的內容的詳細程度，最后選用合適的分析方法。建筑產品的綜合性決定了建筑施工的復雜性。由于建筑產品是露天、高空作業，甚至有的是地下作業，加上施工的流動性和個別性，必然造成建筑施工的復雜性，并且施工過程中涉及到的人、機、物和環境因素總是相互交叉，使分析系統在一定程度上具有復雜性，導致其分析工作量和工作難度都較大。因此，根據危險性分析方法的選用準則，首先選擇層次分析法對建筑施工中的危險性進行分析。

(2) 分析對象的工藝類型和工藝特征。不同危險性分析方法大多被應用于不同工藝過程和分析對象的研究，如預先危險性分析法適用于機械、建筑施工以及化工生產系統的危險性分析，道化學法、蒙德法等適用于化工類工藝過程的危險性分析。因此，針對建筑施工的危險性可選用預先危險性分析方法。

(3) 分析對象的危險性。根據統計資料，對一些危險性較高的分析對象往往采用嚴格的、系統的分析方法；反之，可采用經驗的、不太詳盡的分析方法(如安全檢查表法等)。對規模大、復雜、危險性較高的分析對象往往先用半定量或定量的分析方法(如層次分析法等)進行分析，然后再對重點部位(指標或因素)采用較宏觀概略的定性分析法(如預先危險性分析法等)進行分析。

(4) 資料占有情況。如果分析對象的定量數據和技術資料齊全，則可進行定性和定量分析，并選擇相應的定性和定量分析方法；但是，如果分析對象屬于新開發的物質，數據和資料都不充分，又缺乏可類比的數據和技術資料，則只能采用預先危險性分析等定性分析方法進行概略的分析。一般情況下，一些分析方法特別是定量分析方法應用時需要充分的統計數據(如各基本事件、故障發生的概率等)作為依據，若缺少這些數據，定量分析方法的應用則會受到限制。在對建筑施工危險性進行分析的過程中，由于缺乏有關評價指標定量分析的數據，所以定量分析受到了限制。對此，可考慮采取定性與定量分析相結合的綜合分析方法[7]。即先利用層次分析法對建筑施工的所有危險有害因素評價指標的權重進行計算，再利用預先危險性分析法針對整個系統中權重較高的指標進行詳細分析。

3 基于層次分析法和預先危險性分析法綜合評價建筑施工的風險

3. 1 層次分析法的應用

本文利用層次分析法對建筑施工現場存在的危險有害因素進行分析，具體分析步驟如下[8-10]：

(1) 建立分層遞階結構模型。本文建立的建筑施工危險有害因素分層遞階結構模型，見圖1。

(2) 構造判斷矩陣并計算各評價指標的權重。

圖1 建筑施工危險有害因素分層遞階結構模型Fig.1 Diagram of the stratified hierarchical structure model of risk factors of building construction

利用專家打分法對各評價指標進行打分，可得到數據形式的判斷矩陣，再采用方根法對判斷矩陣進行權重計算，得到每個層次各個評價指標的權重，并按一致性檢驗的相關原理、公式及步驟對判斷矩陣進行一致性檢驗。具體計算結果詳見表1至表6，其中平均隨機一致性指標RI的取值見表7。

表1 準則層關于A的判斷矩陣一覽表

表2 指標層關于B1的判斷矩陣一覽表

表3 指標層關于B2的判斷矩陣一覽表

表4 指標層關于B3的判斷矩陣一覽表

表5 指標層關于B4的判斷矩陣一覽表

表6 指標層關于B5的判斷矩陣一覽表

表7 平均隨機一致性指標RI取值一覽表

一般認為，當CR=CI/RI>0.1時，單排序的結果是不符合一致性檢驗要求的；當CR=CI/RI<0.1時，單排序的結果才是符合一致性檢驗要求的。計算得指標層關于A、B1、B2、B3、B4和B5的CR值分別為0.029、0.004 3、0.004 3、0.025、0.064和0.009，其結果均滿足一致性檢驗的要求。

CR(k)=CR(k-1)+CI(k)/RI(k)

若CR<0.1，則可認為總排序的結果符合一致性檢驗的要求；否則就需要重新改變判斷矩陣的取值，直到CR<0.1。

以指標層數據為例，總排序一致性檢驗計算過程如下：

CI(3)=0.022

RI(3)=0.725

故此結果滿足一致性檢驗的要求。

表8列出了建筑施工危險有害因素分析中各層次評價指標的權重。

由表8可見：在準則層中評價指標權重的總排序為：人的因素(B1)>建筑施工機械設備因素(B3)>安全管理因素(B4)>建筑施工材料因素(B2)>現場環境影響因素(B5)；通過指標層評價指標累計權重的比較可知，決策者的安全綜合素質與安全技術水平(C1)、大型施工設備的安全管控情況(C7)、施工現場管理者的安全綜合素質與安全技術水平(C2)、安全管理制度落實情況(C11)和施工材料的進場驗收情況(C4)在整個評價指標體系中的權重相對較高。因此，在針對建筑工程項目施工過程中的安全影響因素進行分析以及制定建筑施工安全防護措施時需要多加關注[11]。

表8 建筑施工危險有害因素分析中各層次評價指標的權重一覽表

3. 2 預先危險性分析法的應用

基于層次分析法的計算結果，得出了整個評價指標體系中的權重較高的5項危險有害因素，即決策者的安全綜合素質與安全技術水平、大型施工設備的安全管控情況、施工現場管理者的安全綜合素質與安全技術水平、安全管理制度落實情況和施工材料的進場驗收情況。然后再利用預先危險性分析法對建筑施工系統中這5項危險有害因素進行詳細分析，以消除或減少潛在危險有害因素發生的可能性。為了判定危險有害因素對建筑施工系統破壞性的影響大小，預先危險性分析法給出了各類危險性等級的界定標準，詳見表9。

表9 危險性等級的界定標準

通過查閱文獻以及調查事故報告，分析得出上述5項危險有害因素的誘發條件以及可能造成的后果，并根據表9危險性等級的界定標準，有針對性地提出了防范措施，如加強對決策者的安全教育，提升其安全素養；完善企業的安全管理機制，確保決策者做出決策時有法可依；定期對大型設備進行檢查和維修；加強對安全生產主管人員的安全教育培訓，提高管理者的安全技術水平；企業要建立一個有力的監督機制，以確保各項安全管理制度的落實；施工材料要有專人負責，對進場材料要進行嚴格審查；等等。建筑施工危險有害因素預先危險性分析一覽表，詳見表10。

4 結 論

本文基于建筑施工危險性的特征，采用層次分析法與預先危險性分析法相結合的分析方法，對建筑施工現場中存在的固有或潛在的風險進行了定性和定量分析，得出以下結論：

(1) 利用層次分析法對施工現場的危險有害因素進行分析，構建判斷矩陣計算其權重，經一致性檢驗后，得出準則層中5個指標權重的排序，即人的因素>建筑施工機械設備因素>安全管理因素>建筑施工材料因素>現場環境影響因素。

表10 建筑施工危險有害因素預先危險性分析一覽表[12-14]

(2) 通過指標層的權重值比較，得到評價指標體系中權重相對較高的5個危險有害因素，即決策者的安全綜合素質與安全技術水平、大型施工設備的安全管控情況、施工現場管理者的安全綜合素質與安全技術水平、安全管理制度落實情況和施工材料的進場驗收情況。

(3) 利用預先危險性分析法對指標層中權重值較高的5個危險有害因素進行分析，進而歸納出降低建筑施工企業安全風險的措施，如：施工現場應注意施工材料的安全管理，施工材料應由專人負責，并在規定地點擺放材料，禁止胡亂堆砌；在施工過程中，監管人員應嚴禁施工人員違章操作，若有違章操作應從重處罰，從而盡可能地減少施工現場的危險有害因素。