基于事故樹理論的塔吊事故研究

許志發 鄧其格 龍翠

【摘? 要】論文基于事故致因理論建立了塔吊倒塌/傾覆事故模型，其包括安全管理不到位、起重設備自身安全隱患和環境因素三部分。通過最小割集對致因路徑進行分析，結果表明塔吊倒塌/傾覆事故具有24種誘因組合，其可通過前期認真把關選型、基礎嚴格施工、加強操作人員安全教育、定期進行維修保養并做好應對極端惡劣天氣的防范措施等進行有效的預防。

【Abstract】Based on the accident causing theory， the paper establishes the collapsing or overturning accident model of tower crane， which includes three parts： inadequate safety management， hidden danger of lifting equipment and environmental factors. Analyzing the causing path through the minimum cut set， the results show that there are 24 combinations of causing factors of tower crane collapsing or overturning accidents， which can be effectively prevented by carefully selecting the type of tower crane in the early stage， strictly constructing the foundation， strengthening the safety education of operators， carrying out regular maintenance， taking preventive measures against extreme severe weather and so on.

【關鍵詞】事故樹;塔吊;倒塌;傾覆

【Keywords】fault tree; tower crane; collapse; overturn

【中圖分類號】TU712? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻標志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號】1673-1069（2020）12-0190-02

1 引言

隨著國家農村城市化、舊城改造等工程推進，高層與超高層建筑所占的比重在城市建筑類型中逐年提升，對施工要求和安全管理也越提出了更嚴格的要求[1]。據統計，2019年的塔吊市場保有量為44.12萬臺，其中200噸米以上的大型塔吊占比0.97%[2]。然而，塔吊雖然為工程施工提供很多便利，為現場工作人員省去繁重的工作，但是塔吊的使用也在施工過程中埋藏了一個安全隱患。

2 塔吊事故特性分析

2020年由于疫情原因，建設工程普遍工期滯后，再加上管理人員配備不足、作業人員培訓不到位及趕工、搶工而造成“三違”現場頻發等問題，復工復產以來生產安全事故呈多發態勢。據不完全統計，截至2020年6月，全國發生塔吊事故14起，造成至少8人死亡、10人受傷。其中，塔吊整體倒塌或上部結構傾覆，對房建和市政工程施工中的生產安全有著極大影響，對人民群眾生命安全、施工安全構成極大威脅。為預防塔吊倒塌/傾覆事故的發生，通過對塔吊倒塌/傾覆致因分析，建立事故樹模型，得出導致事故發生的可能事件的組合，并提出相應的解決方法，保證塔吊安全平穩運行。

3 塔吊倒塌/傾覆事故樹模型

事故樹分析是一種基于事故致因理論對復雜系統進行可靠性分析的方法之一[3]。目前，事故樹分析法已經在化工[4]、消防[5]、交通運輸業[6]等方面有廣泛的應用。事故樹把系統中所不希望發生的事情列為頂上事件，并逐級向下把能夠引起頂上事件發生的中間事件一一列出，直至不能再進行分解的基本事件結束事故樹的構建。

通過邏輯門將頂上事件、中間事件和基本事件連接起來得到事故樹模型，并通過對事故樹簡化和計算，對頂上事件的發生概率、預防措施、各基本事件的重要度等進行分析，從而達到預防事故的目的[7]。

通過對塔吊整體倒塌或上部結構傾覆事故原因的統計和分析，塔吊倒塌或傾覆的風險因素數量較多，包括安全管理不到位、起重設備自身安全隱患和環境因素三類，這些風險因素貫穿塔吊從安裝到拆卸的各個階段，而且各因素間又互相交叉、互相制約[8]。運用事故致因理論分析概括出導致塔吊倒塌或傾覆的各基本事件，建立塔吊倒塌/傾覆事故樹，如圖1所示。

在圖1中，塔吊倒塌/傾覆風險分為三類：第一類，安全管理不到位，即操作失誤（包括安拆過程與使用過程）、教育培訓交底不到位等“不安全行為”，它們是導致塔吊疲勞運行，進而處于不安全狀態。第二類，塔吊自身安全隱患，主要包含設計缺陷、構件安全隱患、附墻裝置失效、塔吊基礎不符合要求。存在構成塔吊倒塌/傾覆的物質條件，使塔吊處于“不安全狀態”。第三類，環境因素，主要誘因為無可靠防風措施和風速超過設計臨界值，最終導致塔吊失穩破壞，從而造成重大人員傷亡、經濟財產巨大損失的塔吊倒塌/傾覆事故。

4 塔吊倒塌/傾覆事故樹模型定性分析

4.1 最小割集計算與塔吊倒塌/傾覆路徑

通過最小割集分析塔吊倒塌/傾覆事故的基本事件組合，明確塔吊倒塌/傾覆事故的路徑，其最小割集的數量越多，系統越危險，塔吊倒塌/傾覆事故發生的可能性就越大。由圖1可得出該事故樹的結構函數：

T=M1+M2+M3=M4·M5+（M6+M7+M8+M9）+X1·X2? （1）

經邏輯化簡后，求出24組最小割集，表明有24種途徑引發塔吊倒塌/傾覆事故，這說明塔吊倒塌/傾覆事故的危險性很大。每個最小割集代表塔吊倒塌/傾覆事故其中一種基本事件組合，即存在24種塔吊倒塌/傾覆事故模式，防治難度較大。

4.2 最小徑集計算與防治措施

為了對塔吊倒塌/傾覆事故進行預防，對于圖1中的事故樹通過將邏輯聯系門轉換，得到此事故樹所相對應的成功樹，得事故樹的最小徑集為：

T'=M'1+M'2+M'3? ? ? ?（2）

經邏輯化簡后，求出8組最小徑集，表明預防塔吊倒塌/傾覆事故發生的途徑有8種。每個最小徑集代表防止發生塔吊倒塌/傾覆事故的一種基本事件組合。

P1～P8每種組合均代表了通過加強安拆和使用過程中的安全管理、提升塔吊自身安全質量和應對環境變化所做出的應對措施，通過對最小徑集中基本事件的防治，進而防止塔吊倒塌/傾覆事故的發生。每個徑集中所包含的基本事件補集的個數代表通過該途徑有效減少或消除塔吊倒塌/傾覆事故發生的難易程度。由式（3）可知，P1與P5中基本事件補集的數量均為12個，P1、P5代表了通過前期設備選型時挑選無設計缺陷、塔吊基礎施工時確保基礎穩定可靠、加強附墻裝置選型、加強日常維修保養、安裝驗收、加強安拆、頂升和使用過程中加強作業人員安全管理和做好防風措施等綜合手段對塔吊倒塌/傾覆事故進行有效的防范。

5 結論

①通過事故樹的分析可得，塔吊倒塌/傾覆事故受到安全管理不到位、起重設備自身安全隱患和環境因素這三類因素的綜合影響。②通過最小割集與最小徑集的計算，分別計算出可能導致塔吊倒塌/傾覆事故發生的24種可能性與預防事故發生的8種方法，并從8種方法中挑選運用最為簡便的P1、P5作為預防塔吊倒塌/傾覆事故的有效措施。③塔吊倒塌/傾覆事故可通過前期認真把關選型、基礎嚴格施工、加強操作人員安全教育培訓、定期開展維修保養并做好應對極端惡劣天氣的防范措施等進行有效的預防，以降低事故發生的概率，保證人民群眾的生命財產安全和工程的有序推進。

【參考文獻】

【1】劉婷.基于行為決策理論塔吊事故風險分析的研究[D].成都：西南石油大學，2018.

【2】北京智研科信咨詢有限公司.2020-2026年中國塔機行業市場專項調研及投資前景預測報告[R].北京：北京智研科信咨詢有限公司，2019.

【3】史定華，王松瑞.故障樹分析技術方法和理論[M].北京：北京師范大學出版社，1993.

【4】沈怡甜.化工企業中火災爆炸的事故樹分析與防火措施[J].消防技術與產品信息，2014（12）：22-24.

【5】尤立明，周同嶺，張集，等.事故樹分析在高等學校實驗室消防安全管理中的應用[J].實驗技術與管理，2008（06）：168-170.

【6】牛世峰，鄭永雄，馮薩丹，等.基于事故樹的公路路段交通安全評價方法[J].重慶交通大學學報（自然科學版），2013，32（01）：87-90.

【7】張景林，崔國璋.安全系統工程[M].北京：煤炭工業出版社，2002.

【8】張森，王志軍，潘祥勇，等.基于故障樹的尾礦庫潰壩原因分析[J].山西建筑，2013（04）：242-244.