基于ISM模型的建筑施工階段高空墜落事故致因分析及防范措施

楊 慧 北京建筑大學機電與車輛工程學院碩士在讀，江蘇地質基樁工程公司助理工程師

建筑業是危險性較大的行業，施工現場的操作人員經常處在露天、高處和交叉作業的環境中，易發生高空墜落、物體打擊、施工坍塌、機械傷害、觸電等安全事故。高空作業作為建筑工程施工階段中一種常見的施工方式，在整個建筑施工作業中所占比例達到90%以上。在國務院發布的2018 年上半年安全形勢通報中指出，僅2018 年上半年在建筑業生產中出現安全事故發生頻率最高的是高空墜落事故，在整體事故中的發生率高達48.2%，造成直接經濟損失上千萬。

高空作業中極容易出現高空墜落事故。近年來，很多施工單位盡管開始重視建筑安全管理工作，但在實際工程施工中難以避免高空作業，高空墜落事故的發生概率仍然沒有下降。因此，只有分析高空墜落各影響因素之間的關系，對各種因素分別進行相應的預防和控制，才能有效降低相應的事故發生率。

建筑施工階段存在很多高空墜落事故影響因素，這些因素之間互相影響，形成了一個復雜的風險體系。在判定風險因素時，難以區分直接影響因素和間接影響因素。基于此，本文對數據進行抽象分析后構建了相應的解釋結構模型（Interpretative Structural Model，ISM），圍繞高空墜落事故致因要素展開深入分析，將各因素和各層次之間抽象的邏輯關系梳理清楚，得到不同影響因素在事故影響過程中的重要程度，從而提出能夠有效預防建筑施工高空墜落的防范措施。

1 建筑施工階段高空墜落事故的影響因素

目前，有不少學者對建筑施工高空墜落事故進行了深入研究。張明軒等人在研究中使用故障樹法確定了建筑工程高空墜落事故這項基本事件的結構重要度，通過FTA 模型總結出28 個高空墜落事故原因，并計算各種影響因素的發生概率，但所得的結論過于籠統、不夠精確[1]。肖華德等人應用AHP 法將高空墜落危險性劃分為作業者因素、物的因素和安全管理三個子單元，仔細分析了高空墜落過程中各子單元表現出的風險特點，并整理和分析出具體的事故致因因素[2]。但沒有考慮到環境因素對高空墜落事故的影響。施式亮等人建立一套復雜的人、機、環境和管理系統，圍繞高空墜落事故的發生狀況展開詳細論述，建立了4 個影響因素大類，并細化得到23 個小類，形成一套全面系統的指標評價體系。考慮到模糊綜合評價法所具備的分析優勢，結合層次分析法進行數理分析構建出一套AHP—Fuzzy 評價模型對高空墜落事故進行系統評價，并計算出各層次權重集，但無法反映各因素之間的邏輯關系[3]。

本文針對歷史事故報告和現有的案例事故進行系統分析來探討事故的影響成因，經過文獻綜合梳理后，分別從“人、物、管理、環境”4 個方面歸納總結，得出13 個影響建筑施工階段高空作業墜落事故的風險因素，如表1 所示[4]。

表1 建筑施工階段高空墜落事故主要影響因素

2 建筑施工階段高空墜落事故影響因素的ISM 分析

1973 年，美國的Warfield 在研究中首次提出ISM 方法，這是一種能夠將系統構成因素通過關系轉換實現從無序到有序的過程，并最終形成一套多層級的遞階式結構關系。

該分析方法主要通過定性分析來了解復雜系統中的各個要素之間的關系，然后利用計算機等技術完成數學運算和模型的構建，再將所得結果通過圖形化的方式展現出來，進而得到清晰、直觀且系統的結構關系圖。

2.1 建立鄰接矩陣與可達矩陣

根據ISM 方法確定因素后建立鄰接矩陣，通過設定0 和1 來界定因素之間是否存在關系（直接或間接）。其中1代表存在關系；0 代表不存在關系。建立的鄰接矩陣A，見圖1。

圖1 矩陣A

通過MATLAB 計算，當r=4 時，滿足式子條件（A+1）≠（A+1）2≠…≠（A+1）r-1≠（A+1）r=M，可以得出可達矩陣M=（A+1）4，見圖2。

圖2 矩陣M

2.2 劃分各因素的層級關系

基于求得的可達矩陣M，劃分R(Si)、A(Si)以及交集R(Si)∩A(Si)，如表2 所示。根據R(Si)∩A(Si)=R(Si)，可以看出當i=3 時最先滿足算式條件，此時的可達集S3為整個系統的頂層集合，在本文中代表影響高空墜落的表層致因因素。去除S3的元素，得到相應的先行集1、2、5，與之相對應的為S1、S2、S3可作為第二層，按照這一思路繼續分解下去，便能得到最終的底層因素，完成所有因素的分層。

表2 建筑施工階段高空墜落事故致因因素區域劃分

通過對元素劃分層級，可以將13 個致因因素分為6 個層級，如表3 所示。

表3 影響因素的層級矩陣

2.3 結構模型建立

根據上述分析結果，繪制出ISM模型，如圖3 所示。

圖3 ISM 模型

3 建筑施工階段高空墜落事故致因因素解釋結構模型分析

從圖1 可以看出，高空墜落事故的致因體系中涵蓋了6 個層級關系，可以將事故原因劃分為表層、中層和深層3個層次。

其中L1、L2、L3 屬于表層范圍因素，L4、L5 屬于中層范圍因素，L6 屬于深層范圍因素。從各層要素的相互關系來看，表層原因主要為人、物和環境3方面因素，施工人員操作為直接事故因素，而施工人員操作又受到施工人員的身心狀況和安全意識以及個人防護用具的影響。在上述影響因素中，氣候環境和安全防護會深層次影響施工人員的安全操作行為，屬于表層范圍的深層影響因素。中層次體現的是管理人員能力和應急救援措施之間的相互影響關系，而這兩項因素又會影響施工現場作業環境是否適合作業。

相應的，提升施工管理人員水平和完善應急救援措施可以減少高空墜落事故的發生概率，保護施工人員的人身安全。深層次主要體現出安全管理制度是高空墜落事故的根本原因，安全管理教育培訓和安全管理檢查與監督也受到了影響，這表明管理是高空墜落事故發生的深層因素，對人、物、環境都有或多或少的影響，只有不斷加強安全管理，才能從根源上防范高空墜落事故。

4 建筑施工階段防范高空墜落事故的措施

通過對上文所構建的建筑施工階段高空墜落事故致因因素模型進行深度分析發現，從以下4 個方面提出相應的防范措施。

安全管理制度作為深層因素之一，與除氣候環境的其他因素都存在關聯，說明安全管理制度是高空墜落的根本原因，因此完善安全管理制度是預防建筑施工高空墜落事故的關鍵。但部分施工單位存在安全管理制度不健全、安全管理制度執行力不足等問題，因此施工單位制定安全管理制度要契合施工項目實際情況，并應定期開展安全制度管理檢查工作，增強安全生產主體的責任意識，力爭將可能影響高空墜落事故的各種安全隱患因素扼殺在萌芽階段[5]。

深層因素還包括了安全管理檢查和教育培訓兩方面，只有做好這兩方面的工作，才能有效地防范高空墜落事故。安全教育培訓形式要多樣化，施工單位可定期開展安全知識講座和競賽，充分調動施工人員的積極性，讓其能夠全面了解安全知識。同時，施工單位還可以利用“VR+互聯網”開展相關安全教育活動，宣傳安全知識，將視覺、聽覺和觸覺充分調動起來，讓參與培訓人員能夠感受到高空墜落的真實場景，一則通過聲臨其境的參與感受讓參訓人員能夠意識到高空墜落的危險性，二則讓參訓人員對整個安全教育培訓產生極大的興趣，從而提高安全教育培訓的成功率。

另外，施工單位還要建立嚴格的考察制度和事故問責制度，落實安全生產責任制；加大對安全管理工作的監察和督導力度。在施工現場檢查時應簡單詢問施工人員的身心狀況，加大對高空作業防護措施的檢查力度。施工人員也應采取自檢、交叉檢查等形式多樣的檢查方式，一旦發現存在不安全行為或是可能有某種安全隱患，要立刻整改。

施工現場作業環境和安全標志的使用是影響高空墜落的中層因素，必須給予高度重視。首先，施工單位要做好施工工序安排工作，將高空作業時間縮減到適當的范圍內。如果確有必要，高空作業時要選擇良好的工作環境和天氣。尤其在冬季開展作業時，要及時清除積雪、積水，采取必要的防滑措施。當氣候較為惡劣時，嚴禁在沒有相應防護設備的情況下開展露天高空作業。其次，為防止出現人物墜落引發事故，施工單位應及時搭建安全防護設施，設置屏障和安裝護欄等，為高空作業人員提供安全帶和安全網等多種防護措施[6]。并設置警示標志可以讓施工人員在施工的過程中時刻提醒自己，及時了解到周邊環境的潛在危險因素，把安全問題放在首要位置，避免高空墜落事故的發生。

施工人員的不正當操作和個人防護用具使用不到位是高空墜落的表層因素，往往會直接導致事故發生。高空作業時要根據具體的工作環境制定與之相適應的安全規章制度，來保障工作人員的人身安全，施工人員必須嚴格按照安全使用標準操作相關設備。一旦發現施工人員未遵循安全施工的操作規范，則要給予相關責任人嚴厲的懲罰。

如果在施工階段不幸發生高空墜落事故，良好的應急救援措施可以有效地救治傷員，防止事態擴大。因此應急救援措施也是降低高空墜落事故發生概率不可忽視的重點，施工單位要定期組織施工人員進行應急救援培訓和演習，能夠有效處理事故后的工作，降低事故造成的損失[7]。

5 結語

安全無小事，在建筑施工階段一旦出現高空墜落問題，往往傷亡慘重。因此，施工單位應當完善相應的管理制度，加大安全教育培訓工作力度，不斷增強施工人員的安全意識，為其配備相應的安全防護設備，優化作業環境，最大限度降低在施工階段中出現高空墜落事件的概率。