故障樹分析技術在建筑施工安全管理中的應用探討

蘇 桓

（甘肅建投天水建設管理有限公司，甘肅 天水 741020）

0 引言

建筑工程項目的工程量通常較大，施工環境復雜，存在大量多工序、多工種交叉作業的問題，因此在建筑施工安全管理中，面臨諸多安全風險問題。從事故致因理論的角度來看，施工風險演變為安全事件是一個隨機的過程，受到諸多因素的影響，包括人的不安全行為、管理上的不足以及生產工藝缺陷等。而從2020 年各類施工安全事件的分類情況來看，主要安全事件包括高處墜落、物體打擊、起重傷害等，在現行的各種施工安全事故中，高處墜落、坍塌、不合理的施工工藝、原材料質量不達標等所造成的人員傷亡問題不容忽視。根據BLS（美國勞工統計局）在2019 年發布的數據顯示，對15 個行業的統計，建筑業傷亡事故率位居第一。因此需要尋找一種更有效的安全管理對策，全面提高建筑施工安全管理能力，故障樹分析法則備受關注。

1 故障樹技術分析

1.1 故障樹技術的概念

故障樹分析法（FTA）是目前針對大型復雜系統可靠性、安全性進行評價的有效工具，已經被廣泛應用在化工、航天等諸多領域，作為一種應用廣泛的分析方法，可以通過一種特殊的樹狀結構邏輯關系體系來反饋施工安全問題，在整個故障分析中，該技術可以通過特定的符號表示事件,并判斷各事件之間存在的相互關系[1]。所以，通過該方法能夠對引發安全事件的相關因素開展層級分析，揭示安全事件與施工現場管理之間的內在關系，引導相關人員尋找到現場安全管理中的潛在安全質量問題，并推算出安全事件與各個因素之間的相關性。

1.2 故障樹分析流程

第一步，編制故障樹。要求相關人員在全面了解建筑施工安全管理現狀的基礎上，對故障樹的工藝流程進行評估，并根據現場施工的流程、技術方案等收集資料，包括人為失誤、機器故障或者各種偶然事件等。通過調查各類事故發生的原因及其影響等。為確保故障樹分析結果的合理性，可進一步擴大資料收集范圍，例如,將本地區或者類似案例的施工安全事件，均作為資料收集的范疇，根據案例分析結果，堅持從人、料、機、管理等方面進行分析，直到可以快速確定各類安全事件的發生原因以及邏輯關系，最終形成故障樹圖。

第二步，故障樹分析。一般在故障樹分析過程中，會采用定性分析與定量分析的方法，其中定性分析是根據故障樹的系統結構以及安全事件發生規律，對各種潛在風險因素進行評估，這種方法的優點，就是可以計算出故障樹的最小徑集，以及各類事件結構的重要程度。而在風險事件分析中，該方法則可以更好地判斷各類頂上事件的概率并完成風險識別，為管理層開展施工安全管理提供必要的支持；或者也可以計算出各類安全事件的發生概率以及臨界重要程度。

第三步，故障樹處理。本步驟的關鍵，就是要根據故障樹分析的結果以及系統基本特征，在匯總各個工程項目安全事件的危險因素后制定管理對策。

1.3 相關注意事項

（1）應充分了解各類安全事故的發生過程，確定各類事故發生的結構以及流程等，最終識別安全事件的危險因素，只有在掌握上述資料后所形成的故障樹才具有合理性。

（2）在故障樹中，門與門之間不能直接相連，這是因為故障樹的任意一個門的輸出都要有對應的事件，因此，為確保故障樹中邏輯關系的準確性，在數據處理環節，應確保結果事件口與口直接相連才是正確的。

（3）故障樹分析實際上屬于一種演繹方法，在該方法下可以對安全事件的成因等進行反推，因此，在確定頂上事件后，需要查明頂上事件發生的原因，并將其與每個頂上事件相對應，這樣在原因分析中，才能充分識別各種引發施工安全問題的影響因素，并通過關系邏輯符號將其串聯在一起，表達出清晰的關系之后，最終形成故障樹圖。

2 實例分析

2.1 工程項目簡介

某住宅小區施工中共包括6 棟樓，包括主樓、裙樓以及地下室等，其中地上部分均為22 層的剪力墻結構，地下室與裙樓采用了混凝土框架結構，項目總建筑物面積高達13.5 萬m2，其中建筑物的平均高度為70.35m。

在本工程腳手架項目施工中，按照工程項目的布置要求以及立面設計方案等，確定了建筑物5 層以下采用了雙排扣件式單立管鋼管落地式腳手架，5 層以上采用了工字鋼懸挑腳手架，并每隔6 層外挑一次，整個項目中懸挑構件選擇16#槽鋼，并且根據設計內容，整個項目的外墻采用了玻璃幕墻與干掛石材的設計方法，在結構窗臺的上下位置均設置50×60 挑耳。

2.2 構建故障樹

在對各類施工安全問題統計發現，“高處墜落”是施工安全的主要風險事件。在案例工程項目中，在“腳手架安全事故”管理的基礎上，對各類風險數據進行統計。因此在本次故障樹分析過程中，模型頂層采用了（1施工人員從腳手架墜落）以及（腳手架坍塌）為關鍵中心事件形成故障樹，在故障樹分析中，當上述風險事件發生后將會引發安全問題。在了解該工程項目的實際情況后，構建故障樹。

為確保故障樹的內容能夠真實反應出整個工程項目的工程現狀，在本文所介紹的故障樹中，共存在8 個中間事件以及14 個基本事件，其中以及的發生都會直接引發“腳手架安全風險”。而關于其他事件的解讀結果：代表腳手架的原材料質量不達標；為腳手架在施工安裝期間存在質量缺陷代表立桿安裝工藝不合理；為水平桿的安裝效果不理想；為立桿的水平間距不合理；為水平桿的間距不合理。

2.3 故障模型分析

2.3.1 安全事件的概率計算

在故障樹分析過程中，整個安全性評估的關鍵，就是要尋找到各類安全事件的關鍵數據集，在開展定性分析的基礎上，判斷各類安全事件發生的概率，最終尋找到其中的各類安全管理薄弱環節，為實現針對性安全管理提供支持。所以在數據分析中，針對頂上事件發生概率展開計算，在對“腳手架安全事故”的相關數據進行資料統計后，根據現場施工圖管理經驗，收集各類故障樹的框架后，針對安全事件形成體模糊發生概率表，在數據計算中，可以按照公式（1）進行數據處理。

α——模糊數上界；

根據公式（1）計算出，本文所選擇的14 個基本事件中，不安全事件的模糊發生概率存在數據差異，見表1。

表1 不安全事件的模數發生概率

2.3.2 最終結果分析

在對相關數據展開分析后，認為在本次腳手架工程項目施工中，管材質量問題、緊固件松脫等是造成施工安全風險的重要危險因素，需進行嚴格的質量控制。

2.3.3 故障樹分析處理

針對故障樹分析的最終結果，為了預防施工質量安全事件發生，整個工程項目采取了以下管理措施：

（1）在腳手架施工期間，要求全體施工人員認真執行《腳手架搭設施工規程》以及《高出作業安全技術規范》的相關內容，認真執行設計方案，對整個腳手架的搭設過程進行質量控制，并針對容易出現質量缺陷的位置進行臨時防護[3]。

（2）所有參與腳手架施工的工作人員必須接受統一的技能培訓，并且在考核合格后才能上崗。上崗前，對架子工的崗位技能證書進行評價，要求每年至少體檢一次，上崗操作證書每2 年復審一次。

（3）強化腳手架施工的質量規范及施工安全注意事項，如進入施工現場前，需正確佩戴安全帽以及其他防護設備，所有工具應放置在專用的工具袋內，并檢查工具袋是否牢固。

（4）原則上不允許夜間施工，若因為工期等特殊要求，應在確保光照充足的情況下施工；當遇到暴雨、大風天氣時，嚴禁做腳手架搭設作業。

（5）在每部腳手架搭設完畢，需經過公司的專職人員與監理人員，共同對腳手架的施工質量進行驗收，驗收示合格后，才能投入下一階段的施工中。

同時需針對腳手架施工的關鍵原材料進行質量評估，包括板材、扣件等，在嚴格把控原材料質量關的基礎上，對每批原材料的性能進行質量抽檢，降低原材料故障發生率；而針對不同的材料，需要設置不同的檢驗項目，并根據最終檢驗結果，判斷原材料的性能是否滿足施工要求，嚴禁不符合標準的原材料進入現場。

2.4 效果評價

在本項目中針對腳手架施工采取了故障樹法分析之后，整個工程項目的腳手架施工得以順利進行，從施工開始一直到結束，均未發生施工安全問題，腳手架施工質量滿意，證明故障樹分析方法具有可行性。

3 對故障樹分析法的思考

為確保故障樹分析法在施工安全管理中能夠發揮出預期的效果，應重點開展以下工作：

（1）故障樹分析法的基礎是對現場數據的處理，因此，在必要的情況下進一步擴大資料的收集范圍，通過翔實的資料來加深對施工安全問題的理解，保障故障樹分析法能發揮出預期的效果[4]。

（2）在利用故障樹分析法對現場管理方案進行優化時，應評估相關管理措施的有效性，避免故障樹分析結果不具備實施效果,影響了相關人員的依從性。

（3）當針對故障樹分析法完善施工安全管理方案之后，應隨時評估相關安全管理條例的應用情況，若發現分析方法并未顯著提高現場安全管理水平，則需要尋找原因并進行第二次故障樹分析，直到安全施工管理目標實現。

4 結束語

對本文案例分析發現，故障樹分析法的運用可以深入了解施工現場的實際情況，在利用數據運算的基礎上，正確識別各種安全因素，并且所采取的施工安全管理措施具有可行性。最終結果顯示，案例工程未發生施工安全問題，實現了安全施工的目的。