參建單位視角的裝配式建筑施工安全風險因素

何正豪， 田元福

(海南大學土木建筑工程學院， 海口 570228)

在建筑工業(yè)化的大趨勢下，裝配式建筑施工成為建設生產(chǎn)方式的主要形態(tài)。近年來，裝配式建筑飛速普及和發(fā)展的同時，建筑工業(yè)化背景下的現(xiàn)場施工管理方式更迭緩慢，施工安全管控出現(xiàn)了一定程度的紊亂，雖然建筑工業(yè)化進程不斷加快，但管理人員對裝配式建筑施工流程和管理方式方法還不夠熟悉，缺乏足夠的實操經(jīng)驗，容易發(fā)生安全事故[1-2]。

近年國內(nèi)外學者從不同視角和不同方法對施工安全風險進行了深入分析。Aminbakhsh等[3]基于安全成本理論模型和層次分析法(analytic hierarchy process，AHP)提出了一種安全風險評估框架，將不同風險因素進行量化評估，提高了安全管理工作的科學性和便利性。Guo等[4]在現(xiàn)有研究的前提下結合粗糙集理論的DM技術，通過量化風險因素并建立專家評估知識庫，得出了施工安全風險的程度。常春光等[5]將裝配式建筑項目施工安全風險因素劃分為人、物、管理三方面，再采用基于工作分解結構的風險分解結構(work breakdown structure-risk breakdown structure-G1，WBS-RBS-G1)、風險度(likelihood-exposure-consequence，LEC)評價法等方法對裝配式建筑施工安全風險進行識別計算，得出了施工安全風險的程度。杜婷等[6]運用層次分析和模糊綜合評價結合的方法從人員、材料、現(xiàn)場管理、環(huán)境4個方面對施工安全進行了分析，針對性地提出改善現(xiàn)場施工的建議，提高了安全風險管控能力。目前對于裝配式建筑施工安全的研究多聚焦于人員、材料、機械、環(huán)境等方面，基本為直接原因，且屬于施工企業(yè)的因素[7]，經(jīng)相關文獻研究發(fā)現(xiàn)，影響裝配式建筑施工安全的因素不僅與現(xiàn)場環(huán)境、機械、人員操作等方面有關，更涉及項目各個參建單位和多個管理環(huán)節(jié)[8]，因此，從參建單位視角出發(fā)分析施工安全風險因素并提前預防是很有必要的。

基于此，在分析總結大量裝配式建筑安全事故發(fā)生原因的基礎上，現(xiàn)從項目參建方安全責任的角度，剖析裝配式建筑施工安全管理重點，整理歸納影響裝配式建筑施工安全的主要因素，再結合實例，用決策試驗和評價實驗法(decision-making trial and evaluation laboratory，DEMATEL)[9]計算其中的重要風險因素，最后針對結果進行分析總結并給出建議，旨在給裝配式建筑施工安全管理工作提供依據(jù)和參考，減少乃至避免施工安全事故的發(fā)生。

1 風險因素識別分析

裝配式建筑施工模式與傳統(tǒng)現(xiàn)澆建筑相比，最突出的特征大部分工作在工廠中進行，設計遵循標準化，預制構件在工廠生產(chǎn)，通過車輛運輸至施工現(xiàn)場進行機械化施工，施工效率有效提高。裝配式建筑在材料循環(huán)利用、建筑資源的節(jié)約、人工勞動環(huán)境、工程建筑工期等方面優(yōu)勢明顯。經(jīng)過對相關文獻及大量工程安全案例的分析，證明裝配式建筑施工安全事故成因與項目各參建單位的管理因素密切相關[10]。

1.1 建設單位因素

工程正式開工前，建設單位組織好裝配式施工圖紙的設計交底工作對施工安全有重要影響。建設單位應要求勘察、設計單位必須充分做好技術交底準備工作，督促施工、監(jiān)理單位掌握項目安全施工的重點和難點。同時建設單位的安全生產(chǎn)文明施工費用必須及時足額撥付[11]。

1.2 設計單位因素

針對裝配式建筑，設計單位要結合裝配難點、安全防控要點，在設計圖紙中對重要構造做法有專項設計說明，用以指導施工生產(chǎn)[12]；對于大型預制構件吊裝、連接、支撐以及施工機械、預埋件要求等在設計中應明確，并且在施工前進行詳細的設計專項安全交底。

1.3 預制構件生產(chǎn)單位因素

構件生產(chǎn)廠家主要負責構配件生產(chǎn)、出廠及運輸?shù)绞┕がF(xiàn)場等工作，需要具備安全生產(chǎn)資質(zhì)，在生產(chǎn)過程中做好工人的生產(chǎn)防護措施和原材料溯源等工作，對于已經(jīng)制作完成但尚未出廠的構件應嚴格按照規(guī)范和設計要求堆放[13]。在預制構件出廠運輸之前，提前策劃和安排運輸車輛和運輸路線，避免預制構件在運輸過程中發(fā)生相互碰撞、套筒出現(xiàn)裂縫、板面掉角等情況影響施工進度與施工安全。

1.4 施工單位因素

在開工之前施工方要針對裝配式建筑特點編制詳細的施工安全專項方案，同時確保安全保證體系正常運作，其次通過場講解等方式對從業(yè)人員進行裝配式建筑安全施工的專項教育培訓，考核合格后方可上崗[14]；施工特種作業(yè)人員，如鋼筋焊接工、起吊設備操作人員等工種，必須持崗位證書方能上崗作業(yè)；運輸?shù)浆F(xiàn)場的預制構件應該進行合理的堆放和養(yǎng)護，避免出現(xiàn)質(zhì)量問題影響建筑安全；在施工過程中，應根據(jù)現(xiàn)場施工條件、構件屬性和圖紙設計說明等因素來進行設備的選擇與布置，需要對設備日常保養(yǎng)維護和安全檢查[15]；要做好臨時支撐系統(tǒng)的可靠性分析，按照設計要求認真完成各個施工步驟并確保安全。

1.5 監(jiān)理單位因素

監(jiān)理方對于施工安全有監(jiān)管責任，應仔細編制裝配式專項監(jiān)理規(guī)劃和監(jiān)理實施細則，充分考慮安全隱患并提前做好預防工作。日常對施工機械設備進行安全檢查，避免設備出現(xiàn)問題影響施工安全。發(fā)現(xiàn)施工過程重大安全隱患的，依法對其處理，拒不整改或不停止施工的，應及時告知建設單位和政府監(jiān)管部門。

通過以上分析，歸納總結為20項主要風險因素，如表1所示。

表1 主要風險因素Table 1 Main risk factors

2 研究方法

決策試驗和評價實驗法(decision-making trial and evaluation laboratory，DEMATEL)是通過建立矩陣模型和計算工具在要素不確定的復雜系統(tǒng)中解決問題的一種方法。須利用相關領域專家經(jīng)驗，分析各因素之間的內(nèi)在邏輯關系，最后根據(jù)公式計算可以找出影響裝配式建筑施工安全的關鍵因素[16]。具體操作流程如下。

步驟1建立直接影響矩陣。

對各因素之間的相互影響程度進行賦分，既要考慮因素之間的相互影響，也要考慮前后順序的影響。

(1)

式(1)中：Yij為因素Ai對因素Aj的直接影響程度，i=j時，Yij=0。

步驟2建立綜合影響矩陣。

歸一化處理直接影響矩陣Y，得到規(guī)范影響矩陣B，再通過矩陣B計算得到綜合影響矩陣M。

(2)

M=B+B2+…+Bn=B(I-B)-1

(3)

式(3)中：I為單位矩陣。

步驟3計算影響度、被影響度、原因度、中心度。

在綜合影響度矩陣的基礎上，分別計算出下述因子，具體公式為

(4)

式中：Ci為各因素的影響度，表示對其他因素的影響程度；Dj為被影響度，表示受到其他因素的影響程度；Ti為原因度，Ti>0為原因因素，Ti<0為結果因素；Ei為中心度，表示所有因素中的關鍵程度。

步驟4建立原因度-中心度的散點圖。

根據(jù)計算結果，以中心度為X軸，以原因度為Y軸繪制出散點圖，可以通過不同維度來確定各個因素在系統(tǒng)中的重要程度。

3 實例論證分析

所選實際工程案例為海口安居工程及配套設施項目，為裝配式建筑(prefabricated construction，PC)，設計裝配率達70%，總建筑面積約32.5萬m2，包括安置公寓樓、停車樓、地下室等主體工程，以及給排水、道路和綠化等配套工程。

針對該項目，邀請研究10位裝配式建筑施工安全領域專家和12位項目各參建單位施工管理人員對裝配式建筑施工安全風險因素間相互作用關系采用“04”評分進行打分，經(jīng)過數(shù)值處理最終得到直接影響矩陣如表2所示。

表2 直接影響矩陣Table 2 Direct impact matrix

根據(jù)式(1)～式(4)依次計算，可得到計算結果如表3所示，依照表3繪制原因度-中心度散點圖，如圖1所示。

表3 影響度、被影響度、原因度、中心度數(shù)據(jù)表Table 3 Data table of influence degree, influenced degree, cause degree, centrality degree

圖1 原因度-中心度散點圖Fig.1 Cause degree-centrality scatter plot

4 結果分析

由散點圖的中心度分布分析可知，A18、A8、A20、A10風險因素的中心度較大，中心度越大，重要程度越高，可以看出影響裝配式建筑施工安全的重要因素與監(jiān)理規(guī)劃和監(jiān)理專項實施細則的質(zhì)量、裝配式建筑安全專項方案、日常巡查安全隱患以及超過一定規(guī)模的危險性較大的裝配式分部分項工程論證這幾個方面密切相關，是重要風險因素。

由散點圖的原因度分布分析，A18、A5、A10、A3等風險因素的原因度較大且均為正，被稱為原因因素，對其他因素的作用較大，說明監(jiān)理規(guī)劃和專項實施細則質(zhì)量與落實、裝配式設計專項交底、危險性較大的工程專項論證、構造做法專項設計說明等方面起到基礎防范的作用，倘若以上工作出現(xiàn)失誤，會引發(fā)其他安全風險，進而影響裝配式建筑施工安全；A15、A20、A14、A6等因素的原因度較小且為負數(shù)，稱為結果因素，表明臨時支撐承載強度、日常巡查安全隱患、專項安全教育培訓、預制構件生產(chǎn)與存放等方面對其他因素的影響較小，但會直接影響施工安全。

建設過程中出現(xiàn)了一起安全事故：結構構件吊裝連接時吊車機械臂將腳手架上堆放的材料碰掉導致下方一名工人受傷。可以看出在危險性較大的分部分項工程必須在開工前進行充分論證，并制定詳細的施工方案避免出現(xiàn)安全問題，監(jiān)理單位也未能及時檢查出腳手架上不得堆放材料的問題，說明監(jiān)理規(guī)劃沒有制定到位且未能積極落實監(jiān)理職責，綜合原因度和中心度來看，A18、A10、A8、A5是影響裝配式建筑施工安全的關鍵風險因素。

5 管理對策

通過以上對于散點圖的分析，可以看出裝配式建筑施工安全與參建各方的管理密切相關，根據(jù)結果，針對該工程項目提出以下建議與對策。

(1)提高施工監(jiān)理規(guī)劃和監(jiān)理實施細則質(zhì)量并嚴格執(zhí)行落實。監(jiān)理單位應組織項目總監(jiān)、專監(jiān)根據(jù)裝配式建筑項目特點和施工圖紙針對性編寫監(jiān)理規(guī)劃，用以指導監(jiān)理工作的開展，同時應充分聽取建設單位、質(zhì)量安全監(jiān)督單位的意見；針對裝配式建筑施工安全方面編寫監(jiān)理實施細則，尤其是危險性較大的施工工序，應隨著項目的進展情況同施工單位管理人員及時溝通，不斷進行補充和修改，且制定完備的應急預案，同時應報送至上一級安全監(jiān)督部門，請其提出意見并及時改正。

(2)做好危險性較大的分部分項工程論證工作。為保證施工人員及裝配式建筑安全，施工單位必須在前期對超過一定規(guī)模的危險性較大的分部分項工程施工方案進行實質(zhì)型與復合型雙重論證，完善危險性較大的工程安全管理體系，施工單位需要組織行業(yè)專家對危險性較大的工程施工專項方案進行詳細論證，以此來規(guī)范危險性較大的分部分項工程的管理程序并消除施工安全隱患。

(3)詳細編制裝配式建筑施工安全專項方案。施工單位需要針對項目實施過程的不同節(jié)點和不同工序詳細編寫施工安全專項方案，詳細闡述構件吊裝及堆放、臨時支撐、高處作業(yè)等風險防控要點，并對方案進行審查論證，最后進行修改，保證工程項目順利推進。

(4)裝配式建筑設計技術交底。設計單位應結合具體裝配式建筑項目特點進行針對性綜合設計，全面分析設計難點并給出解決方案，在完成施工圖設計后，要對建設單位進行詳細的設計交底，明確施工過程中的重難點和施工安全注意事項，提高監(jiān)理單位和施工單位對施工安全保障的把控力。

6 結論

(1)從裝配式建筑項目參建單位的視角下分析了施工安全的影響因素，并提取了20條主要影響因素。

(2)通過DEMATEL模型計算出了裝配式建筑施工安全關鍵因素：監(jiān)理規(guī)劃與實施細則的質(zhì)量、裝配式施工安全專項方案落實情況、危險性較大的分部分項工程論證等。根據(jù)分析結果給出了相應的管理對策，為改善裝配式建筑施工安全保障工作提供了分析依據(jù)。

在經(jīng)濟的快速發(fā)展中，工程的建設模式是不斷變化的，相對應的安全監(jiān)管方法和管理策略也要同步進行更新和調(diào)整，使建設工程施工安全得到有效保證。